Photoelectric position transducer with the optimum compensation of the dynamic constant component of its signals

摘要

Rozwój specjalizowanych układów elektronicznych umożliwia przetwarzanie bardzo szybko zmieniających się sygnałów pomiarowych. Fakt ten wykorzystano w projektowaniu optoelektronicznych przetworników położenia. Zarysowuje się tendencja do stosowania optoelektronicznych przetworników położenia o prostszej budowie, a tym samym o mniejszej dokładności przetwarzania. Wagę uzyskania zwiększonej dokładności przenosi się na drogę elektroniczną. Aby przetwarzać sygnały pomiarowe przetwornika z dużą dokładnością należy z tych sygnałów wyeliminować składową stałą. W artykule przedstawiono metodę dynamicznej kompensacji składowej stałej sygnału, generowanej w trakcie przetwarzania sygnałów optycznych na elektryczne w procesie pomiaru przemieszczenia. Metoda ta wykorzystuje odpowiednio ukształtowane sygnały pomiarowe z trzech układów optoelektroniki. Kształtowanie sygnałów umożliwia odpowiednia konstrukcja skanującej siatki rozdzielczej sygnałów optycznych w stosunku do siatki indeksowej liniału pomiarowego. Określone ich wzajemne relacje oraz podane schematy pól odczytowych liniału pomiarowego umożliwiają uzyskanie sinusoidalnie zmiennych sygnałów napięciowych o odpowiednich przesunięciach fazowych. Z ukształtowanych sygnałów otrzymano dwa napięciowe sygnały sinusoidalne, symetryczne względem zera i przesunięte względem siebie o 1/4 okresu.%The development of specialised electronic systems makes it possible to process measurement signals that change very fast. This option affects the design of photoelectric position transducers. A tendency is observed to apply photoelectric position transducers of simpler design and thus of lower accuracy. The accuracy enhancement is obtained by electronic means. In order to process transducer measurement signals with high accuracy, it is necessary to eliminate signal DC component. The paper presents the method of dynamic compensation of the signal constant component that is generated while optic signals are converted into electric ones in the displacement measurement process. The method makes use of appropriately shaped measurement signals from three photoelectric systems. Signal shaping is possible owing to a proper design of the scanning distribution grating of optic signals in relation to the index grid of the measurement bar. Their defined mutual relations and provided diagrams of reading fields of the measurement gauge make it possible to obtain voltage signals that change in the sinusoidal manner and have appropriate phase shifts. The shaped signals give two sinusoidal voltage signals, symmetrical with respect to zero and shifted by 1/4 of the period in relation to each other. The DC component compensation method presented in the paper accounts for the impact of environmental conditions on the component change.