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

• Autorzy: Szcześniak Z.

Warianty tytułu

PL

Optoelektroniczny przetwornik położenia z optymalną kompensacją dynamicznej składowej stałej jego sygnałów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

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. Such compensation ensures stable measurement step for systems further processing measurement signals. Generated signals are used in the systems multiplying signal frequencies when compared with the transducer output signals and then for the sake of measurement gauge motion direction discrimination.

PL

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. Przedstawiona metoda kompensacji składowej stałej uwzględnia wpływ warunków środowiskowych na zmianę tej składowej. Taka kompensacja zapewnia stały krok pomiarowy dla układów dalszego przetwarzania sygnałów pomiarowych. Wytworzone sygnały wykorzystywane są w układach zwieloktotnienia czestotliwości sygnałów w stosunku do sygnałów wysciowych przetwornika, a następnie do określenia kierunku ruchu liniału pomiarowego.

Słowa kluczowe

EN

photoelectric position transducers; compensation of signal constant component in photoelectric position transducer; photoelectric position transducer accuracy enhancement

PL

optoelektroniczny przetwornik położenia; kompensacja składowej stałej sygnału przetwornika optoelektronicznego; zwiększenie dokładności przetwornika optoelektronicznego

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 52, z. 2
• Strony: 185--192
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Szcześniak Z.

• Kielce University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Automatic Control and Computer Science, Al. Tysiąclecia PP7, 25-314 Kielce, Poland,

Bibliografia

• 1. D. Hanselman: Resolver signal requirements for high accuracy resolver-to-digital conversion. IEEE Trans, on Idustrial Elekctr., Vol. 37, No. 6, 1990, pp. 556-561.
• 2. K. Holejko: Precise Electronic Measurements of Distance and Angles (in Polish). Warsaw, WNT 1981.
• 3. C. Christiansen, R. Battaiotto, D. Fandez, E. Tacconi: Digital measurement of angular velocity for speed control. IEEE Trans, on Idustrial Elekctr., Vol. 36, No. 1, 1989, pp. 79-83.
• 4. Zb. Szcześniak, K. Sikora, A. Pizoń, I. Smolewski: Prototype construction of the electronic system for forging height measurement for the 30 MN press at Warsaw Steel Works and author supervising on construction and practical application of the system (in Polish). Elaborated at Cracow University of Technology for Warsaw Steel Works. Stage II, 1989.
• 5. Zb. Szcześniak: Method of Interpolation of Electric Signals of Photoelectric Transducers in Position Measurements (in Polish). Electronics no 1. Warsaw 2005. pp. 74-76.
• 6. Zb. Szcześniak: Electronic System for the Enhancement of Photoelectric Position Transducer Accuracy and its Motion Direction Discrimination (in Polish). Kielce University of Technology Scientific Papers, Electrical Engineering no 42 Kielce 2005 pp. 333-342.
• 7. Zb. Szcześniak: Precise Photoelectric Position Transducers (in Polish) Kielce University of Technology Scientific Papers, Electrical Engineering no 42 Kielce 2005 pp. 343-351.
• 8. Zb. Szcześniak: Electronic Module for Tenfold Accuracy Enhancement of Signal Processing in Photoelectric Position Transducer (in Polish). Polish Academy of Sciences. Electronics and Telecommunications vol. 51 no 3/2005 pp. 439-447.
• 9. Zb. Szcześniak: Method of Compensation of Measurement Signal Constant Component in Photoelectric Position Transducer (in Polish). Measurements Automatics Control No 6 pp. 12-13 Warsaw 2005.
• 10. Zb. Szcześniak: Method of Shaping Sinusoidaly Changeable Measurement Signals in Photoelectric Position Transducer (in Polish). Kielce University of Technology Scientific Papers, Electrical Engineering no 43 pp. 193-198 Kielce 2005.
• 11. Zb. Ščes'nák, M. Dorožovec': Metod pomnoženná častoti vimirúbal'nogo signalu fotoelektričnogo peretvorúvača položenná. Visnik NU , "L'vivs'ka Politehnika", "Komp'úterni mereži ta sistemi". N523. C. 154-157. 2005