1.2.4. Оптические датчики.

Оптические датчики (ОД) позволяют получить информацию о величине и направлении перемещения объекта управления. Величина перемещения определяется числом импульсов, а направление  сдвигом фаз этих импульсов. Линейный и круговой оптические датчики состоят из механической, оптической и электронной систем.

Механическая система обеспечивает точное перемещение шкалы с рисками относительно съемника. Оптическая система содержит фотодиоды, линзу, съемник и основную шкалу в виде диска (для кругового датчика) или линейку (для линейного датчика). При движении шкалы меняется световой поток, идущий через растровые риски съемника и через фотодиоды проходит ток. На съемнике растры расположены в два сектора, сдвинутые друг относительно друга на ¼ шага штрихов. Напротив каждого из секторов съемника расположена пара фотодиодов, которые выдают первичные сигналы, изменяющиеся по синусоидальному и косинусоидальному законам. Далее сигналы подаются на вход формирователей, преобразующих синусоидальные сигналы в прямоугольные.

Н а рис. 1.2.4. показано устройство растровых оптоэлектронных преобразователей линейных перемещений ЛИР СКБИС.

При относительном перемещении шкалы 1 и анализатора 3 сопряжения регулярного растра шкалы с растрами анализатора модулируют проходящий через них потоки излучения, воспринимаемые соответствующими фотоприемниками. Растровая шкала содержит две параллельные информационные дорожки: регулярного растра и референтных меток.

Считывающий узел (считывающая головка) преобразователя перемещений решает задачу реализации оптических растровых и кодовых сопряжений, информативно соответствующих величине линейного перемещения, а также задачу считывания, обработки и анализа текущих значений оптически информативных параметров указанных сопряжений.

Конструктивно первую задачу решает каретка, жестко связанная с анализатором, находящаяся через подшипники качения в постоянном контакте со шкалой, что делает возможным относительное перемещение шкалы и анализатора. Вторую задачу реализуют платы фотоприемников 2 и осветителей 4, установленные на ту же каретку, и плата электрической схемы выделения и обработки информации о перемещении, расположенная в корпусе считывающей головки. Плата осветителей содержит шесть излучающих диодов, обеспечивающих засветку соответствующих окон анализатора, и пространственно согласованных с ними приемных площадок шести фотодиодов платы 2.

Часто ОД строятся на принципе угол  код. В этом случае угол поворота объекта управления или его линейное перемещение преобразуется в цифровой код. В этом случае на диск (линейку) наносятся дорожки с чередованием непрозрачных и прозрачных участков так, чтобы параллельное считывание информации с диска образовывало цифровой код. Каждая дорожка снабжена своим источником и приемником светового потока. Для увеличения надежности работы датчика в них применяют код Грея.

Вопросы для самопроверки по теме 1.2

1. Какие общие функции выполняют устройства контроля состояния объекта управления?

2. Какие виды модуляции используются в устройствах контроля состояния объекта управления?