3) Фотоэлектрические преобразователи

Большинство современных устройств, созданных на базе фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), выполнено по двум конструктивным схемам, в зависимости от того, непосредственно или косвенно угловое перемещение преобразуется в кодовую величину. В первом случае квантуется сам измеряемый угол, во втором - промежуточная аналоговая величина, изменяющаяся пропорционально углу. Таким образом, ФЭП могут быть накапливающего типа, когда измеряемый угол пропорционален числу импульсов, или считывающего типа, когда углу соответствует вполне определенная совокупность импульсов, представляющая код угла.

Накапливающие кодирующие преобразователи: при повороте кодирующего диска на элементарный шаг генерируют соответствующее число электрических импульсов, которые фиксируются счетчиками. Точность ФЭП определяется точностью изготовления диска с отверстиями или щелями. Толщина диска в зоне отверстий 0,8-1,2 мм. В качестве источников излучения используются лампы накали­вания или светодиоды. Фотоприемниками обычно служат кремниевые фотодиоды, имеющие выходное напряжение 20-40 мВ при нагрузке 10 кОм. Для того, чтобы формировать сигналы приемлемых уровней, требуется усиление.

Растровые фотоэлектрические преобразователи: отличаются от простейших ФЭП тем, что перед фотоприемниками вместо измерительной щели поме­щена формирующая решетка. В зависимости от характера воздействия на поток света различают растры пропускающие и отражающие. Про­пускающие растры имеют систему прозрачных и непрозрачных эле­ментов. Отражающие растры выполняют в виде решеток с элементами, зеркально отражающими свет.

Фотоэлектрические преобразователи считывания. Высокой раз­решающей способностью обладают фотоэлектрические преобразова­тели линейных и угловых перемещений в цифровой код, использую­щие прямые методы измерения положения вала. Преобразователи счи­тывания осуществляют непосредственное преобразование углового или линейного положения кодовой маски по отношению к неподвижным считывающим устройствам в кодовую комбинацию. Такой метод изме­рения перемещений обладает рядом достоинств: каждое значение перемещения измеряется относительно жест­ко заданной нулевой отметки и может быть использовано без допол­нительной обработки; не накапливается ошибка считывания; исключается появление относительной или циклической ошибки; истинное значение измеряемой величины сохраняется и при наличии помех; восстановление информации элементарно и не требует допол­нительных затрат

Линейные фотоэлектрические преобразователи. Линейные фотоэлектрические преобразователи (ЛФЭП) выполняют абсолютного (считывающего) и накапливающего типов. ЛФЭП накапливающего типа применяют пропускающие или отражающие растры, изменяющие либо амплитуду либо фазу падающей на фотоприемник волны. При контроле линейных перемещений ЛФЭП позволяют избежать многих трудностей, возникающих при использовании угловых преобразователей, связанных с узлом преобразования линейного перемещения во вращательное. ЛФЭП имеют длинную шкалу и двигающуюся вдоль этой шкалы сканирующую головку, фиксирующую относительное перемещение. В преобразователях кодового типа шкала состоит из рядов непрозрачных и прозрачных областей, отображающих в зависимости от требований двоичный или двоично-десятичный код, аналогично дисковым ФЭП.