Кодовые датчики положения преобразуют линейное или угловое перемещение объекта в цифровой код. Рассмотренные ниже кодовые датчики называют также аналого-цифровыми преобразователями пространственного кодирования.
На рис. 8.10а приведена функциональная схема канала передачи одного (i -го) разряда цифровой информации о положении объекта, характеризуемого координатой х. Элементы, входящие в состав датчика, пронумерованы от 1 до 6.
В зависимости от конструкции датчика деталь 2 (пластина или диск) с окном совершает линейное (пластина по вертикали) или угловое (диск относительно оси О-О ′) перемещение х. При определенном положении пластины 2 (диска) световой поток от светодиода 1 попадает через окно на фотодиод 3, который является чувствительным элементом усилителя 4. По сигналу с усилителя 4 импульсный элемент (компаратор) 5 формирует прямоугольный импульс, длительность τ которого зависит от скорости изменения х, пока на интервале времени (t′, t′+τ) фотодиод 3 освещен светодиодом 1 через окно пластины (диска) 2. Требуемый уровень выходного сигнала (напряжения) создается усилителем 6. Временные диаграммы, поясняющие преобразование х в логическую переменную у i, показаны на рис. 8.10б. Выходная переменная у i =1, когда координата х положения объекта удовлетворяет условию х′ < х < х′′. Если это условие не выполняется, то у i =0.
|
|
На рис. 8.11а показана кодовая пластина (с горизонтальными дорожками), с помощью которой формируется обычный четырехразрядный код.
Слева от пластины показано расположение излучающих элементов – светодиодов. Сверху от пластины пронумерованы от 0 до 15 позиции относительного расположения пластины и светоизлучающих элементов. Предполагаем в данном случае, что кодовая пластина перемещается влево, занимая такие промежуточные положения, характеризуемые координатой х, при которых неподвижные излучающие элементы находятся за пластиной. Например, позиции 5 соответствует положение пластины, при котором окна первой и третьей сверху дорожек открыли световой поток для соответствующих фотоприемников (фотодиодов). Через вторую и четвертую дорожки световые потоки не проходят к соответствующим фотоприемникам.
Верхняя дорожка определяет нулевой разряд у 0 числа у 3 у 2 у 1 у 0, представляемого в двоичной системе счисления. Вторая дорожка сверху определяет первый разряд у 1 и т.д. Так, позиции 5 (можно считать х =5) соответствует число 0101.
Наибольшее распространение получили преобразователи аналог-код (рис. 8.11б), выполненные в виде кодирующего диска с фотоэлектрической (оптической) системой считывания. Границы дорожек с окнами у кодового диска представляют собой окружности. Внешняя дорожка определяет нулевой разряд числа в двоичной системе счисления. Ближайшей к центру диска дорожке соответствует максимальный N -1 разряд N -разрядного кода. Максимальный угол поворота диска (диапазон изменения входного сигнала х) составляет 360О.
|
|
Для уменьшения ошибок считывания применяют специальные методы кодирования, различающиеся расположением окон на дорожках. Например, применяется циклический код (код Грея), который сводит ошибку к единице младшего разряда.
В табл. 8.3 приведены технические характеристики некоторых типов фотоэлектрических преобразователей угла в код.
Технические характеристики фотоэлектрических преобразователей Таблица 8.3 | |||
Тип, марка преобразователя | Количество разрядов, N | Габаритные размеры, мм | Масса, кг |
ФКУ-8 ФП-11В ФП-ЛОГ-11 ФПВК-СК-12 ФПВК-Л-13 ОЭП-Л-9 ОЭП-Л-12 | 44,5х35,2 105х100 105х100 140х126 140х126 55х108,5 142х109 | 0,08 0,45 0,45 1,0 0,95 0,25 0,9 |