gn="justify"> Маска виконана на тонкому склі (0.3 мм). Отвори (у вигляді щілин) виконані за методом точної фотолітографії.
Далі імпульси з додаткового отвори і отвори, відповідного молодшого розряду коду Грея потрапляють на блок виділення напрямки. Сигнал від блоку виділення напрямки дозволяє читання з однією з двох схем запам'ятовування стану (одна для кутів від - 180 ° до - 1 ° і інша для кутів від 0 ° до 360 °). З неї кут повороту в двійковому коді надходить на перетворювач коду, а потім на блок індикації. Через те, що дані йдуть безперервним потоком, зображення на індикаторі може мерехтіти або відображатися некоректно. Для цього на затримує вхід перетворювача коду подається сигнал з тактового генератора та інформація на індикатор виводиться строго по тактам.
До вихідного цифрового сигналу підключається ЦАП для формування вихідної напруги.
Значення кутів в коді Грея представлені в табл. 1.
Функціональна схема у розгорнутому вигляді зображена на рис. 6.
Код Грея.
Табл. 1
Кути в градусах.Двоічний код.000000000010000000012000000011300000001040000001105000000111600000010170000001008000001100900000110110000001111110000011101200000101013000001011140000010011500000100016000011000170000110011800001101119000011010
Функціональна схема перетворювача кутових переміщень.
Рис. 6
4. Розробка і розрахунок принципових схем, вузлів перетворювача кутових переміщень
. 1 Розробка кодує маски
Для розробки маски, необхідно обчислити крок, з яким буде відбуватися вимір кута. Цей крок задається похибкою пристрої (0.2%). Таким чином, якщо діапазон виміру - 540 °, то, склавши пропорцію, отримаємо:
Отже, вимір буде вироблятися з точністю до 1 градуса, і маску необхідно розділити на 360 секторів по 1 градусу кожен.
Якщо розмістити всі 10 лінз діаметром 1.5 мм в секторі 1 °, то маска вийде дуже великий. Для зменшення фізичних розмірів маски, візьмемо тільки частину світлового потоку, що проходить через лінзу, тобто поставимо перед кожною лінзою загороджуючий пластину, що має щілину шириною 0.1 мм. Таким чином, «звузивши» світловий потік, можна ближче розташувати лінзи до центру кола, умістивши їх в 1 °, і тим самим зменшити фізичні розміри маски.
Розрахуємо діаметр сітки:
. 2 Розрахунок струму фотодіода
Потужність, що випромінюється кожним світлодіодом: Р з=10 мВт. Втрата сигналу при переході через кордон «лінза - світловод» і «світловод - лінза» становить 1 дБ, а при переході через кордон «лінза - маска - лінза» - 5 дБ.
Рис. 7
Діаметр лінзи d=1.5 мм.
Ширина прорізу на масці l=0.1 мм.
Рис. 8
мВт
У даних розрахунках Р - втрата сигналу в 1 дБ, Р1- потужність світлового потоку, що падає на маску, х - потужність світлового потоку, що пройшов через маску, P_out - потужність світлового потоку надійшов на фотодіод.
Скористаємося формулою для обчислення струму в фотоприемнике:
мкА
Де It=1 мкА - темнової струм фотодіода, S=0.3 А/Вт, Pf - потужність світлового потоку, що падає на фотодіод (у нашому випадку Pf=0.048 мВт), If - струм в фотодиоде ( вимірюється в мкА).
Величини струму, що лежать в діапазоні від If/2 до If, відповідають логічній одиниці, а величини він 0 до If/2 відповідають логічному нулю.
Рис. 9
. 3 Розрахунок підсилювача
При опроміненні фотодіода потоком світла потужністю 0.048 мВт фотодіод видає струм 15.4 мкА на навантаження 1 кОм. Напруга, що виділяється на навантажувальними резисторами:
U=15.4 мВ.
Між фотодиодом і компаратором повинен стояти підсилювач (140УД6) з одиничним коефіцієнтом посилення і великим вхідним опором.
Рис. 10
Приймемо опір. Опір візьмемо рівним.
Візьмемо середнє значення. Тим самим перейдемо від імпульсів трикутної форми до імпульсів прямокутної форми, необхідним для роботи мікросхем. Напруга на виході ОУ буде одно.
. 4 Розрахунок компаратора
Використовуємо як компаратора операційний підсилювач з позитивним зворотним зв'язком, тому в компараторе без ОС може виникати «брязкіт» вихідного сигналу, тобто невелика високочастотна перешкода (мВ) в момент спрац...
