В фотоэлектрических преобразователях угла в код из-за наличия тока, протекающего через неосвещенный фотоэлемент (темнового тока), отношение полезного сигнала к помехе (сигналу от неосвещенного фотоэлемента) сравнительно невелико, что приводит к возможности появления ошибки в считываемом коде и снижает надежность преобразователя. Для увеличения отношения сигнал/помеха используется мостовая схема считывания выходного сигнала, в одном из плеч которой включен эталонный фотоэлемент, имеющий постоянную и известную освещенность, а в другом – фотоэлемент, освещаемый через кодовый диск. Тогда в диагонали моста появится сигнал, пропорциональный разности сопротивлений двух фотоэлементов, т. е. сигнал, равный нулю, когда фотоэлемент, освещаемый через кодовый диск, имеет такую же освещенность, как и эталонный фотоэлемент, и сигнал определенного уровня, когда освещенность фотоэлементов не одинакова. Такая схема удобна также из-за того, что если эталонный фотоэлемент находится в тех же температурных условиях, что и все фотоэлементы в разрядах, использование мостовой схемы позволит уменьшить влияние изменений температуры.
Чтобы уменьшить сигнал на выходе преобразователя в интервалах между циклами преобразования (эти сигналы также являются помехой), можно применить модуляцию питания как источников света, так и фотоэлементов. Импульсное питание фотоэлементов целесообразно также с точки зрения облегчения последующего усиления выходных сигналов преобразователя».
Рассматривая конструктивные вопросы построения фотоэлектрических преобразователей, следует отметить, что чем меньше отношение ширины окна в фотоэлементе к ширине элементарного участка младшего разряда кодового диска (кванта угла), тем круче фронт выходного сигнала, получающегося при движении диска с постоянной скоростью.
При выборе источника света нужно иметь в виду, что применение ламп накаливания для многоразрядных кодирующих дисков требует применения специальных оптических устройств для обеспечения одинаковой освещенности диска вдоль радиальной щели. Наличие этих устройств приводит, естественно, к усложнению и удорожанию преобразователя, а также к увеличению его габаритов и массы. С другой стороны, применение непрерывного источника света допускает считывание кода практически с любой частотой, в то время как частота считывания кода у преобразователя, имеющего импульсный источник света, определяется допустимой частотой вспышек импульсной лампы (около сотен и тысяч герц).
В ряде конструкций фотоэлектрических преобразователей оптическая система состоит из двух последовательно установленных щелей, что позволяет сузить луч до очень малых размеров (до 0,018 мм). В целях исключения оптических перекрестных искажений между разрядами в ряде случаев щелевая система делится поперечно с помощью сепараторных элементов, установленных рядом с разрядами на диске. Обычно щели, как и кодовый диск, изготовляются из оптического стекла.
Размеры кодового диска фотоэлектрических преобразователей угла в код в основном определяются минимально допустимым размером луча (оптической щели). Основное условие выбора ширины площадки единицы младшего разряда заключается в удовлетворении условия , где – ширина оптической щели. Так как возможные минимальные размеры щели и площадки единицы младшего разряда в кодовом диске значительно меньше размеров элементарных участков в преобразователях угла в код, построенных на других физических явлениях, то и общие размеры фотоэлектрического преобразователя меньше, чем у других видов преобразователей угла в код (при одинаковом числе разрядов). Более подробно с конструктивными разновидностями и методами изготовления фотоэлектрических преобразователей угла в код можно познакомиться в [14 и 32].
Индуктивные и трансформаторные преобразователи. В индуктивных и трансформаторных преобразователях для получения выходного кода, соответствующего положению входной оси, на которой закреплен вращающийся элемент преобразователя, используются либо изменение результирующего магнитного потока в магнитной цепи чувствительного элемента за счет образования вихревых токов в немагнитном электропроводном материале кодовой дорожки, либо изменение магнитного сопротивления магнитопровода чувствительного элемента при введении в воздушный зазор материала с высокой магнитной проницаемостью.
Трансформаторный преобразователь состоит из кодового диска, у которого чередуются окна и перемычки, и чувствительных элементов трансформаторного типа (рис. 5). Обмотки трансформаторного чувствительного элемента посажены на два сердечника П–образной формы. Кодовый диск, выполненный из немагнитного материала с высокой электропроводностью, проходит в воздушном зазоре между этими сердечниками. При перемещении магнитного экрана в воздушном зазоре изменяется результирующий магнитный поток за счет противопотока, который наводится вихревыми токами в перемычках кодового диска.
Кратковременные импульсы тока, проходя через обмотку одного сердечника, наводят магнитный поток, который замыкается через воздушный зазор и второй сердечник. При этом в обмотке второго сердечника наводится ЭДС, обозначающая 1 в выходном коде. Если же воздушный зазор перекрыт перемычкой, то при прохождении импульса тока через обмотку первого сердечника в перемычке образуются вихревые токи, оказывающие размагничивающее действие на основной магнитный поток. При этом магнитный поток во втором сердечнике мал, что приводит к падению ЭДС во второй обмотке (0 в выходном коде).
Зазор между сердечниками катушек выбирается минимально возможным, так как в этом случае удается повысить уровень сигнала на выходе катушек считывания или уменьшить размеры сердечников, а тем самым и диаметр диска, т. е. габариты устройства. Минимально возможный зазор определяется толщиной диска и возможной точностью выполнения устройства. Толщина диска определяет его прочность. Выполняемые в настоящее время диски трансформаторных преобразователей имеют толщину 0,5–1 мм. Это позволяет обеспечить зазор между сердечниками катушек 0,8–1,1 мм.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.