Часть2, рефераты / Вопросы / vopros_42new

42. Кодовые оптические датчики считывания. Инкрементальные оптические датчики.

В связи с широким применением микроЭВМ и микропроцес­соров в системах управления приводами возникает проблема связи их с управляемыми объекта­ми, где требуется преобразования выходного сигнала в цифровую форму. Именно такой сигнал формируется в кодовых фотоэлектрических датчиках (КОДП). Оптические системы КОДП и ИОДП построены похожим образом, а кодирующая шкала КОДП пред­ставляет собой стеклянное основание с нанесенной на ней кодовой маской. Маска выполнена в виде нескольких (обычно до 20) дорожек с прозрачными и непрозрачными сегментами (рис. 2). Количество дорожек, как правило, определяет разрядность выходного двоичного кода. Осветитель создает лучистый поток, падающий на шкалу. В момент съема информации луч, проходя через прозрачные сегменты кодовых дорожек шкалы и ограничивающую щелевую диафрагму, освещает фо­то­приемники (фотодиодные линейки), усиленные сигналы с которых принимаются за двоичные единицы. Отсутствие сигнала с фотоприемника соответствует двоичному нулю. В результате каждому перемещению соответствует определенная комбинация двоичных единиц и нулей, являющаяся его цифровым кодом.

Рисунок 2-Кодирующий диск для двоичного кода и кода грея.

Как известно, произвольное целое число A можно представить в любой системе счисления с основанием B в виде ряда:  А=а_n Вⁿ +а_n-1 В^n-1 +...+а₁ В¹ +а₀ В⁰ ,  здесь a_n , ... a₀ - коэффициенты разрядов, они могут принимать значения от 0 до (B-1). Наибольшее распространение в цифровой измерительной технике получила двоичная система счисления, где B =2, и, следовательно, коэффициенты а_i могут принимать два значения:«0» и «1». В двоичной системе максимальное число А_max, которое мож­­­но закодировать при n разрядах, равно А_max = 2ⁿ - 1. Для КОДП угла разрешение шкалы составит 2p/2ⁿ . Следовательно, разрешающая способность КОДП D_a определяется числом разрядов n его кодовой шкалы.

  Вид конструктивной схемы КОДП определяется, главным образом, числом раз­рядов шка­лы и способом кодирования и считывания. В КОДП, наи­более часто используются две схемы: КОДП с прямым двоичным кодом и КОДП с кодом Грея. 

Импульсные датчики по принципу действия аналогичны кодовым. Их различие заключается в том, что на диске импульсных датчиков имеется только одна дорожка младшего разряда. Для получения информации об угловом или линейном перемещении используется реверсивный счетчик, суммирующий или вычитающий импульсы в зависимости от направления перемещения. Определение знака перемещения осуществляется с помощью специальных логических схем. Для точного определения исходного положения имеется специальная «реперная» метка.

Суммирование счетных импульсов

При установке датчика на валу двигателя или подключении к объекту управления через повышающий редуктор обеспечивается высокая разрешающая способность.

Импульсные датчики строят на базе однодорожечной шкалы с пропускающей или отражающей решеткой. Диафрагма сканирующей головки содержит четыре щели. Щели размещены так, что выходные сигналы фотоприемников сдвинуты на четверть периода измерительной решетки. Как следствие, сдвинуты по фазе и квазисинусоидальные сигналы фотоприемников. Схема обработки сигналов, включающая в себя триггеры, усилители, инверторы преобразует выходные сигналы в две пары противофазных прямоугольных импульсов, сдвинутых по фазе на угол π/2 относительно друг друга. На положительных фронтах прямоугольных импульсов одновибратор формирует счетные импульсы—четыре счетных импульса за один шаг оптической измерительной решетки. Промышленность вы­пускает импульсные датчики, обеспечивающие получение до 2500 импульсов на один оборот вала. Применение схем обработки сигналов увеличивает число импульсов на один оборот вала до 10000.

Достоинствами импульсных датчиков являются малая стои­мость, достаточно простая конструкция, малые массогабаритные характеристики. Вместе с тем они не лишены недостатков: потеря информации о перемещении при отключении питания, возможность сбоев по цепи реверсивного счетчика, необ­ходимость фиксации нулевого отсчета датчика.