Фотоэлектрические датчики положения (фэдп).

ФЭДП используют принцип модуляции светового потока при взаимном перемещении шкалы ДП относительно съемника. Импульсные ФЭДП имеют растровую шкалу, на котором с постоянным шагом нанесены риски таким образом, что прозрачные просветы и непрозрачные участки – штрихи шкалы имеют одинаковую ширину S/2 (рис.1). Число штрихов шкалы (N) равно отношению длины (L) шкалы к шагу (S), т.е.N=L/S, а для круговых ФЭДП это число (Nk)определяет число дискрет перемещенияN_ДП на оборот датчика.

Съемник имеет две секции, каждая из которых содержит пару просветов. Начало второй секции сдвинуть относительно конца штриха первой секции на ¼ шага S. С каждой парой просветов съемника (рис.1)совмещена встречно-включенная пара фотодиодов ФД1 и ФД2 для первой секции, ФД3,ФД4 для второй секции. При движении шкалы вдоль съемника происходит модуляция светового потока в просветах съемника и в токахi₁–i₄протекающих через фотодиоды (ФД). Первая гармоника суммы токовi₁,i₂сдвинута относительно первой гармоники суммы токовi₃,i₄на 90^о в результате пространственного сдвига секций съемника. Использование встречного включения ФД позволяет скомпенсировать влияние изменения светового потока на постоянную составляющую суммарных токов ФД. Погрешность ДП, обусловленная неравномерностью нарезки шкалы, уменьшается ввиду того, что на каждый ФД попадает световой поток от нескольких просветов шкалы.

1 секция 2-я секция

ФД1 i₁ ФД3 i₃

i₂ ФД2 i_{4 ФД4} УФ2

рис.1

Принцип действия ФЭДП.

Аналоговые сигналы поступают на входы усилителей-формирователей УФ1, УФ2, на выходах которых формируются унифицированные прямоугольные напряжения U₁,U₂,U₀.

Кроме импульсных ФЭДП в ряде устройств используются кодовые ФЭДП, отличие которых заключаются в том, что на шкале кодового ДП нанесена кодовая метка, причем число дорожек шкалы равно числу разрядов датчика. Длина штрихов и просветов каждой из дорожек различна и определяется весом разряда, которому соответствует данная дорожка. Соответственно увеличению числа дорожек растет число фотодиодов, устанавливаемых на счетчике. Кодовая маска ДП наносится в коде Грея или другом коде, обеспечивающем ошибку считывания, не более единицы младшего разряда кода. Преобразование кода маски в двоичный код выполняется измерительной системой, которая конструктивно объединяется с ДП, образуя интегрированный ИПП. При числе разрядов ДП, большем 10, кодовые датчики выполняются двухотсчетными. В этом случае кодовые диски грубого и точного отсчета связаны прецизиозным редуктором, а измерительная система дополняется схемой согласования отсчетов. Характеристика кодовых ФЭДП приведены в таблице 3. Фотоэлектрические ДП.

Тип датчика	Тип выходного сигнала	Конструкция	Число дискрет на оборот	Класс точности	Максимальная скорость об/мин.
ВЕ-178	Импульсный	Круговой	1000, 2500	2,3,4	до 6000
ПИКП2-1Ф			1000,2500,50000	2,3,4	до 6000
ПИК2-2Ф			1000,2500	2,3,4	10000
ППК	Кодовый	Круговой двухотсчетный	215	2,3	960

На рис.2 представлена диаграмма работы импульсного ФЭДП в которой на выходе двух каналов возникают последовательности импульсов унитарного кода, частота которых fпропорциональна скорости вращения вала ДП. Число импульсов с выхода в четыре раза больше числа прорезей шкалы ДП. Этот эффект достигается в результате формирования узких импульсов по переднему фронту и среда напряженияU₁,U₂ выходов УФ1, УФ2. Для определения направления ИУ необходимо выработать признак изменения направленияSX.

движение вперед движение назад

U₁

U₂

+F_ос-F_ос

f_x

U₀

f_U

Простота измерительной системы и ее малые габариты позволили создавать на базе этих ДП измерительные преобразовательные перемещения (ИПП), встраиваемые в исполнительные двигатели электроприводов.

Пример использования ИПП на базе ФЭДП в микропроцессорном исполнении имеет вид :

МПС ПКП РС РТ СИФУ ТП

CPU

D/A

V/ П

N₃ φ N₃w

ДП

ДП