Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код

Фотоэлектрический преобразователь перемещений в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, при

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g))g H 03 M 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

rl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П4НТ СССР (21) 4410467/24 (22) 14.04.88 (46) 07,01.91. Бюл. У 1 (71). Институт полупроводников

АН УССР (72) В,Б. Богданович, А.П. Киянонский, А,Л. Паламарчук и Ю.В. Ушенин (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 864320, кл. Н 03 М 1/26, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1197077, кл. Н 03 M 1/24, 1984, ÄÄSUÄÄ 1619399 А1

2 (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, АСУ ТП и др. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий источник света, эЛементы ИЛИ, элемент ИСТОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, фотоприемник (n+j-разрядный), инфор"

1619399

45 мационные электроды 5 которых соеди" иены с первыми входами компараторов

10 и 16, дополнительно введены (j-1)2 компараторов 16, (j-1)2 элементов

ИСКЛЮЧАК61ЕЕ ИЛИ 11, а п-разрядная часть фотоприемника I содержит по две пары кодовых дорожек на каждый разряд, Эти пары кодовых дорожек идентичны паре кодовых дорожек младшего разряда lp и-разрядной части фотоприемника 1, выИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, прибо-. ростроении, АСУ ТП и др, 20

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

На фиг.l приведена функциональная схема преобразователя; на фиг,2 временные диаграммы работы преобразо- 25 вателя.

Преобразователь перемещений в код содержит фотоприемник 1 с подложкой 2, содержащий электроды 3 и 4.пи" .тания, информационные электроды 5, Фоточувствительные ячейки светочувствительные и светонечувствитепьные участки 6 и 7, источники 8.питания, источник света (не показан), формирую щий световой штрих 9, группу из и компараторов.10, элементы ИСКПЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ 11, элементы ИЛИ 12, выходы

13., шину 14 общего потенциала, входы

15 опорного сигнала, группу из двух компараторов 16 и 16 и (j-l) групп 40 компараторов 16 . ° o16 .

Фотоприемник l имеет две части: одну на п разрядов, а другую íà j разрядов, Преобразователь работает следую" щим образом»

В основу работы преобразователя положен метод возбуждения световым штрихом 9 локальной зоны многоэлементного фотоприемника 1, кодирующие функции которого обеспечивает специальная топология. Световой штрих 9, Формируемый оптической .системой источника света, попадает на рабочее поле фотоприемника 1 .и перекрывает все- кодовые дорожки по линии считывания. На нагруэочном резисторе, общем для каждой пары кодовых дорожек, фоточувствительные ячейки 6 и 7 котополненной в соответствии с кодом Грея, и сдвинуты относительно пары кодовых дорожек младшего разряда и-разрядной части фотоприемника 1 на величину

+1 L/21, данное выполнение j-разрядной части Фотоприемника 1 и соответствующая обработка сигналов, снимаемых с кодовых дорожек, позволяет расширить разрядность преобразователя, т.е. повысить его точность. 2 ил. рых сдвинуты друг относительно друга на величину, равную длине этих ячеек 6 и 7, возникает сигнал, являющийся алгебраической суммой сигналов с каждой из дорожек этой пары, Поскольку направления .токов в дорожках при этом различны, то суммарный темновой ток отсутствует и на нагрузочном резисторе при движении светового штриха 9 возникает периодическая последовательность положительных и отрицательных сигналов первичного фототока проводимости. Форма сигналов с,кодовой дорожки младшего разряда и-разрядного фотоприемника и всех кодовых дорожек 1-разрядного фотоприемника является пилообразной, как показано на фиг.2 (б,в,г,д,е), Форма сигналов с более старших разрядов будет трапецеидальной, как зто имеет место в и"м разряде преобразователя, показанном на фиг.2а. Сигналы со всех кодовых дорожек, включая кодовые дорожки j-разрядного фотоприемника, поступают на вход групп 10 и

16 компараторов с определенными уровнями компарации,. В качвстве источника опорного напряжения для всех разрядов и-разрядного фотоприемника и первого разряда j-разрядного фотоприемника выбрана шищ, 14 нулевого потенциала. В те моменты, когда на информационном электроде 5 какого-то разряда наблюдается положительный сигнал, на выходах соответствующих компараторов 10 и 16 имеется логическая "1".,а в моменты, когда сигнал отрицательный, на выходах компара"

Форов 10 и 16 присутствует логический "0". Непосредственная комбинация

I этих логических .сигналов, снимаемая с выходов компараторов, подключенных к информационным электродам 5 и-раз! 619 19 рядного фотоприемника, дает и-разрядный параллельный код Грея (фиг.2ж,з), Первый разряд j-разрядного фотоприем4 ника повышающий разрядность преобУ

5 разователя до величины (n+ I ), получается путем логического сложения по модулю два сигналов с выходов компараторов 16» и 16 (фиг,2и,к), на входы которых поступают сигналы с первых двух пар кодовых дорожек j-разрядного фотоприемника, сдвинутых относительно пары кодовых дорожек младшего разряда п-разрядного фотоприемника, Второй дополнительный разряд, повышающий разрядность преобразоватепя до величины (п+2), получается следукщим обра— зом. С первой пары кодовых дорожек этого разряда сигналы поступают одновременно на входы двух компараторов 20

16з и 164, на вторые входы которых по— дается разнопопярное опорное напряжение. Это опорное напряжение вычи.ляется по формуле

1-1 75

U „(j k) =+ (2k+I /2 )1-:,, где j=1,2,3... — номера разрядов, повышающих разрядность преобразователя до величины (n+j);

30 целочисленный и декс, изменяющийся в пределах от 0 по

1-1 величины (2 I ) включительно, для данного числа j : . 35

Конкретные значения величины опорных напряжений выбираются следующим образом. Поскольку мы рассматриваем второй дополнительный разряд, то переменная j равняется двум, т.е, индекс k принимает значение "0 „ Таким образом находим по формуле, что величины опорного напряжения принимают. значения U „(2,0)=+U /2, т.е, они 45 должны быть равны половине амплитуды сигнала, Для второй пары дополнительных кодовых дорожек, сигналы с котсрых поступают на входы следующей пары компараторов 16 и 16, использу- 50 ются те же величины опорных напряжений. На фиг.2л,м,н,о показаны выходные сигналы с этих двух пар компараторов !6, 16 и 16<, 16, которые затем поступают на входы двух элементов ИСКЛ!0ЧАИЩЕЕ ИП!! 11. На вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮ ЦЕЕ ИЛИ 11 поступают сигналы с выходов пары компараторов 16 з и 16 . Аналогично на

9 6 входы второго элемента ИСК. !ЮРКАЮ 1ЕЕ

И1П! 11 поступают сигналы с выходов другой пары компараторов 16 и 16 .

Далее сигналы с выходов элементов

ITCKП0ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 поступают на вход элемента ИЧ1! 12, выход которого есть выход (n+2)-го разряда преобразователя. Списанная выше схема повьппения разрядности преобразователя путем добавления только дву-х дополнительных разрядов к уже существующим п разрядам Фотоприемника изображена в комбинациях входных сигналов с соотI ветствующих точек схемы преобразователя на фиг.2п,р,с,т. Аналогичным путем возможно дальнейшее повышение разрядност r преобразователя, а значит и его разрешающей способности.

Комбипавпя выходных сигналов с и-разрядного фотоприем.п1ка и сигналов с выходов элементов ИЛИ 12 дополнительных j разрядов даст цифровой эквивалент координаты светового штриха 9 н виде (и+ )-разрядного кода Грея. ор мул аизобретени я

Фотоэлектрический преобразователь перемешений в коц, содержащий первый элемент ИСКЛ"ИАЮ ЦЕЕ ИЛ!!, элементы ИЛИ, и и-разряднык Фотоприемники, оптически связанные с источником света и выполненные в виде набора пар кодовых дорожек, выполненных из чередующихся одинаковых в каждой паре свето1 чувствительных и светонечувствительных участков, в каждой паре кодовые дорожки смещены одна относительно другой на величину участка этой пары и разделены информационным электродом, кодовые дорожки в каждой паре размещены между элгктродами питания, являющимися общими для соседних пар кодовых дорожек, п разрядный Жотоприемник содержит по одной паре кодовых дорожек на каждый разряд,, информационные электроды и-разрядного фотоприемника соединены с первыми входами соответствующих и компараторов группы, вторые входы которых соединены с шиной оощего потенпиала, нечетные электроды питания обоих фотоприемников соединены с отрицательным выходом первого источника питания, положительный выход которого соединен с шиной общего потенциала и отрицательным выходом второго источника питания, положительный выход которого соединен с четными электродами питания обоих

1619399 фотоприемников, информационные электроды j-ðàçðÿäíoãî Фотоприемника сое" динены с первыми входами соответствующих 1 компараторов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя ь него

1 введены (j-1) 2 компараторов и (j-1) 2 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а количество элементов ИЛИ равно 10

1-1, кодовые дорожки и-разрядного фотоприемника выполнены в соответ1 ствии с кодом Грея, j-разрядный фотоприемник содержит по две пары кодовых дорожек на каждый разряд, а каждая пара его кодовых дорожек идентична паре кодовых дорожек младшего разряда и-разрядного фотоприемника, в каждом разряде j-разрядного фотоприемника пары кодовых дорожек смещены относи- 20 тельно пары кодовых дорожек младшего разряда п-разрядного Фотоприемника на величину +1=Ь/21, где L — длина участка кодовой дорожки младшего разряда и-разрядного фотоприемника, остальные компараторы объединены в группу из двух компараторов и в j-1, групп по четыре компаратора в каждой, вторые входы компараторов группы из двух компараторов соединены с шиной общего потенциала, в каждой из 1-1 групп первый вход первого компаратора соединен с первым входом третьего компаратора, первый вход второго компаратора соединен с первым входом четвертого компаратора, вторые входы первого и второго компараторов и вторые входы третьего и четвертого компараторов попарно объединены и являются соответствующими входами раэнополярных опорных сигналов, выходы компараторов группы из двух компараторов соединены с входами первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, остальные элементы 11CKJIIOЧАЮЩЕЕ HJIH объединены в 1-1 групп по два элемента в каждой, выходы первого и второго компараторов каждой иэ

j-1 групп соединены с входами пер" ного элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ одноименной группы, выходы третьего и четвертого компараторов каждой из

j-1 групп соединены с входами второго элемента ИСКЛЮЧА16ЦЕЕ ИЛИ одноименной группы, выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ каждой группы соединены с входами одноименных элементов ИЛИ.

1619399 г

1 (или rf) Фиг.2

Редактор Н. Лазаренко

Заказ 55 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

tf лЪ

И у

Ь и о

Р

Составитель R,Áóäàðèíà

Техред N.Äèäûê Корректор Т. Малец