Во всех рассмотренных выше преобразователях метод считывания практически не использовался, поэтому целесообразно напомнить его основные особенности. Для осуществления метода считывания необходимо создать эталонную шкалу, деления которой различаются на квант. Входная величина сравнивается с делениями этой шкалы; для осуществления этого сравнения необходимо иметь столько же сравнивающих устройств, сколько имеется делений на шкале. При разрядах в выходном коде число делений и сравнивающих устройств будет . Классический метод считывания может быть несколько рационализирован, если вместо одной шкалы с делениями, отстоящими на , взять шкал с диапазоном преобразования , у которых деления будут нанесены через , где – номер данной шкалы 0, 1, 2, … , . Такой метод никак не упростит технику создания шкал, так как все равно необходима шкала, у которой деления отстоят на , но зато значительно упростится техника получения кода, так как с каждой из шкал может быть получена цифра данного разряда кода. Одновременно при этом потребуются только сравнивающих устройств (чувствительных элементов), выявляющих цифру в данном разряде кода. Именно по такому варианту выполняются преобразователи угла в код, использующие метод считывания.
Таким образом, преобразователи указанного типа состоят из трех основных частей: задающего элемента (квантованной шкалы), чувствительных элементов (устройств сравнения) и элементов усиления и преобразования первичного сигнала. При преобразовании угла в код методом считывания могут использоваться самые различные физические явления, что обусловливает разнообразие форм построения задающего и чувствительного элементов. В настоящее время на практике наиболее распространены фотоэлектрические, индуктивные и трансформаторные преобразователи. Далее будут приведены примеры построения этих видов преобразователей, однако, с учетом наличия специальной литературы, в которой описаны отдельные виды преобразователей угла в код [3, 14 и 32], в данном параграфе основное внимание будет уделено пояснению принципов построения отдельных видов преобразователей считывания.
Фотоэлектрические преобразователи в настоящее время имеют наибольшее распространение среди преобразователей угла в код. Это объясняется, во-первых, рядом положительных качеств этих преобразователей (малым моментом инерции, малым моментом трения и т. д.) и, во-вторых, тем, что благодаря совершенной технологии производства элементов этих преобразователей удается добиться высокой точности при сравнительно небольших габаритах преобразователя.
В фотоэлектрических преобразователях в качестве задающего элемента используется кодовый диск, выполненный из оптического стекла, на который нанесена кодовая маска в виде сочетания прозрачных и непрозрачных участков. В качестве чувствительных элементов применяются фотоэлементы, располагаемые обычно по радиусу диска. Свет от источника проходит через оптическое устройство, формирующее луч считывания, и кодовый диск и попадает на фотоэлементы. Если между источником света и фотоэлементом находится прозрачный участок диска, то фотоэлемент будет находиться в проводящем состоянии, что соответствует наличию 1 в данном разряде кода. Если же между источником света и фотоэлементом находится непрозрачная площадка, то последний не будет проводить и это состояние будет соответствовать 0.
По сравнению с другими видами преобразователей считывания фотоэлектрические преобразователи обладают определенной спецификой, связанной с особенностями используемого физического явления и выдвигающей следующие схемные и конструктивные проблемы при реализации этого вида преобразователя угла в код;
1) выбор варианта взаимного расположения источника света, оптического устройства, кодового диска и фотоэлементов;
2) согласование спектральных характеристик источника света и фотоэлементов;
3) обеспечение большого отношения полезного сигнала к помехе.
Далее будет произведен краткий анализ путей решения указанных проблем.
Для считывания многоразрядного кода с кодового диска необходимо создать луч света по линии считывания, проходящей через все разрядов. Линейный луч считывания может быть сформирован одним из трех способов (вариантов):
а) линейный источник света и оптическая щель (рис. 4);
б) точечный источник света, оптическая система, создающая световой луч в виде линии для всех разрядов, и оптические щели (одна или две) для придания лучу нужной ширины;
в) несколько точечных источников света и несколько оптических систем.
Выбор одного из указанных вариантов формирования линии считывания определяется использованным источником света (газоразрядные лампы, лампы накаливания и дуговые лампы) и связанными с ним конструктивными и схемными соображениями.
При выборе источников света и фотоэлементов (фотодиодов, фототриодов и фотосопротивлений) необходимо стремиться к тому, чтобы их спектральные характеристики были согласованы, т. е. чтобы максимумы относительной интенсивности излучения у источника света и относительной чувствительности у фотоэлемента были возможно ближе по спектру. Опыт показывает, что лампы накаливания хорошо сочетаются по спектру с фотосопротивлениями из сульфида свинца, а импульсные газоразрядные и дуговые лампы – с германиевыми фотодиодами и фотосопротивлениями из сульфида свинца и селенистого кадмия. Кроме того, при выборе источника света и фотоэлемента следует стремиться к сужению их спектральных характеристик, так как расширение полосы излучаемых частот у источника света приводит к снижению КПД лампы, а расширение спектральной характеристики у фотоэлемента увеличивает мощность помех на выходе схемы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.