Дифференциальный фотоэлектрический датчик линейных перемещений

Дифференциальный фотоэлектрический датчик линейных перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦЙАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (дП у С 01 В 21/00 ф Pf Г1Щ g3 K%

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HQMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4054722/24-28 (22) 10.04.86 (46) 15.08.87. Бюл. ¹ 30 (72) Н.Н. Астраух, В.С. Печенкин, Ю.В. Димчук и Г.А. Абрамчук (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 126547T, кл.G 01 В 21/00, 1985. (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет регулирования мощности источников оптического излучения в зависимости от суммарного уровня сигнала, нринимаемого фотоприемниками, исключения влияния помех и ошибочных значений сигнала в момент изменения внешних условий. Дифферент циальный фотоэлектрический датчик

„„Я0„„1330467 А1 линейных перемещений содержит два фотоэлектрических преобразователя и 4, на источники 2 и 5 излучения которых подается сигнал высокой частоты с генератора 23 через управляемый делитель 24 напряжения. Отраженные от объекта световые потоки попадают на фотоприемники 3 и 6, фильтруются полосовыми фильтрами 16 и 17, детектируются амплитудными детекторами 18 и 19, с выхода которых снимаются сигналы, соответствующие линейным перемещениям объекта.

При изменении коэффициентов отражения от объекта и пропускания среды, на выходе второго блока 22 суммирования появится управляющий сигнал, который обеспечивает регулирование мощности источников 2 и 5 излучения и меняется до тех пор, пока суммарный сигнал на выходах детекторов 18 и 19 не достигнет номинального зна1330467 чения, определяемого источником 10 опорного напряжения. Этот же управляющий сигнал поступает на вход второго блока 20 сравнения, сравнивается с опорным сигналом и в случае равенства сигналов блок 20 сравнения вырабатывает сигнал, открывающий схему 21 2И. Если приращения сигналов с первого и второго детекторов

18 и 19 равны, первый блок 13 сравнения вырабатывает контрольный сигнал, который через схему 21 2И разрешает занесение информации в блоки l4 и 15 памяти и через первый блок 9 суммирования на измерительный выход датчика. Во время переходных процессов, когда управляющий сигнал не равен опорному сигналу, схема 21

2И закрыта и ложные значения сигналов на выходах детекторов 18 и 19 не будут поступать на выход датчика.

1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объективов.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет регулирования мощности источников оптического излучения в зависимости от суммарного уровня сигнала, принимаемого фотоприемниками, исключения влияния помех и ошибочных значений сигнала в момент изменения внешних у-словий.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит первый фотоэлектрический преобразователь 1, состоящий из источника 2 излучения и фотоприемника 3, второй фотоэлектрический преобразователь 4, состоящий из источника 5 излучения и фотоприемника

6, первый 7 и второй 8 усилители, первый блок 9 суммирования, выполненный в виде дифференфюального усилителя, источник 10 опорного напряжения, два блока 11 и 12 вычитания, первый блок 13 сравнения, два блока 14 и 15 памяти, два полосоных фильтра 16 и 17, два амплитудных детектора 18 и 19, второй блок 20 сравнения, схему И 2 1, второй блок 22 суммирования, генератор 23, управляемый делитель 24 напряжения, третий 25 и четвертый 26 усилители, Источники 2 и 5 излучения оптически связаны с фотоприемниками 3 и 6 35 соответственно, выходы которых соединены со входами первого 7 и второго, 8 усилителей соответственно, выходы

2 которых соединены с последовательно включенными соответствующими полосовыми фильтрами 16 и 17 и амплитудными детекторами 18 и 19. Выход первого амплитудного детектора 18 подключен к первым входам первого блока 14 памяти, первого блока 11 вычитания и второго блока 22 суммирования.

Выход второго амплитудного детектора

19 соединен с первыми входами второго блока 15 памяти, второго блока 12 вычитания и вторым входом второго блока 22 суммирования. Вь1ходы первого

14 и втброго 15 блоков памяти соединены с входами первого блока 9 суммирования, выход которого является измерительным выходом датчика. Выход

I второго блока 22 суммирования соединен с первым входом управляемого делителя 24 напряжения, первым входом второго блока 20 сравнения, вторыми входами первого 11 и второго 12 блоков вычитания, выходы которых соединены со входами первого блока 13 сравнения, выход которого соединен с первым входом схемы И 21, выход которой, являющийся контрольным выходом датчика, соединен со вторыми входами первого

14 и второго 15 блоков памяти. Выход источника 10 опорного напряжения соединен с третьим входом второго блока

22 суммирования и вторым входом второго блока 20 сравнения, выход которого соединен со вторым входом схемы

И 21. Выход генератора 23 соединен со вторым входом управляемого делителя 24 напряжения, выход которого

30467

30

ЗЬ

50

3

13 соединен с входами третьего 25 и четвертого 26 усилителей, выходы которых соединены с входами источников 2 и 5 излучения соответственно.

Датчик перемещения работает следующим образом.

Сигнал высокой частоты f, (например, 30 кГц) с генератора 23 через управляемый делитель 24 напряжения, третий 25 и четвертый 26 усилители поступает на входы источников 2 и 5 излучения. Часть потока излучения, создаваемого каждым иэ них, отражается от перемещающегося объекта измерения и попадает на фотоприемники

3 и 6, а затем усиливается усилителями 7 и 8. Для увеличения помехозащищенности сигнал фильтруется полосовыми фильтрами 16 и 17, настроенными на частоту f» детектируется амплитудными детекторами 18 и 19 и в виде сигнала постоянного уровня, величина которого определяется линейным перемещением объекта измерения, поступает через блоки 14 и 15 памяти и первый блок 9 суммирования на измерительный выход датчика; на входы блоков 11 и 12 вычитания, затем первый блок 13 сравнения (в случае равенства приращения сигналов с первого 18 и второго 19 амплитудных детекторов) вырабатывает контрольный сиг-. нал, который через схему И 21 разрешает занесение информации в блоки

14, 15 памяти; на первый и второй входы второго блока 22 суммирования, выходной сигнал которого, являющийся управляющим для управляемого делителя

24 напряжения, обеспечивает регулирование мощности источников 2 и 5 излучения при изменении коэффициента

KI отражения от объекта и коэффициента К2 пропускания среды. Управляю щий сигнал в этом случае будет изменяться до тех пор, пока суммарный сигнал на выходах амплитудных детекторов 18 и 19 не достигнет номинального значения, определяемого сигналом источника 10 опорного напряжения.

Этот же сигнал с выхода второго блока 22 суммирования поступает в блоки

11 и 12 вычитания в качестве опорногс и на второй вход второго блока 22 суммирования, выполненного на схеме двухпорогового компаратора, где сравнивается с сигналом источника 10 опорного напряжения. Если эти сигналы с точностью + дх (где 2дх— разность между верхним и нижним порогом компаратора) равны между собой, то на вход схемы И 21. поступит сигнал высокого уровня. Сигнал низкого уровня будет появляться во время переходных процессов. т.е. во время изменения сигналов источника 2 и 5 излучения при изменении коэффициента

KI отражения от объекта и коэффициента К 2 пропускания среды, Так как это время на выходах амплитудных детекторов 18 и 19 будут присутствовать ложные значения сигналов, то с контрольного выхода схемы И 21 на входы блоков 14 и 15 памяти поступит сигнал, запрещающий занесение в них информации, т.е. ложные значе- ния сигнала на выходе датчика не появятся.

Таким образом, использование предлагаемого датчика 2 (по сравнению с известными) повьппает точность измерения датчика за счет регулирования мощности оптического излучения, модуляции оптического излучения Сигналом высокой частоты с последующей фильтрацией и детектированием и исключения из результатов измерения ошибочных значений сигнала в момент изменения внешних условий.

Формула изобретения

Дифференциальный фотоэлектрический датчик линейных перемещений, содержащий два фотоэлектрических преобразователя, каждый из которых состоит из оптически связанных источника излучения и фотоприемника, предназначенные для симметричного размещения относитеЛьно объекта первьп и второй усилители, первый блок суммирования, выполненный в виде дифференциального усилителя, источник опорного напряжения, два блока вычитания, первый блок сравнения, два блока памяти, выходы фотоприемников первого и вто о рого фотоэлектрических преобразователей связаны с входами первого и второго усилителей соответственно, выходы блоков вычитания соединены с входами первого блока сравнения, выходы блоков памяти соединены с входами первого блока суммирования, выход которого является измерительным выходом датчика, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен

133046 7

Составитель Е. Глазкова

Техред И.Попович

Корректор Н. Король

Редактор А. Ревин

Тираж 676

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изббретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3570/42

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 двумя полос овыми фильтрами, двумя амплитудными детекторами, вторым блоком сравнения, схемой И, вторым блоком суммирования, генератором, управляемым делителем напряжения, третьим и четвертым усилителем, выходы первого и второго усилителей связаны с последовательно соединенными полосовыми фильтрами и амплитудными детекторами, выход первого амплитудного детектора соединен с первыми входами первого блока памяти, первого блока вычитания и второго блока суммирования, выход второго амплитудного детектора соединен с первыми входами второго блока памяти, второго блока вычитания и вторым входом второго блока суммирования, выход которого соединен с первым входом управляемого делителя напряжения, вторыми входами блоков вычитания и первым входом второго блока сравнения, выход источника опорного напряжения соединен с третьим входом второго блока суммирования и вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с первым входом схемы И, второй вход которой, соединен с выходом пер10 вого блока сравнения, а выход, являющийся контрольным выходом датчика, соединен с вторыми входами первого и второго блоков памяти, выход генератора соединен с вторым входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с входами третьего

1 и четвертого усилителей, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго источников

20 излучения.