Устройство измерения скорости угла поворота лазерного луча

[NOPROBLEM]

Цитата:

Вот, подождем пока уважаемый zelanez схемку, хотя бы на словах представит, да и будем сравнивать...

В ожидании пояснений от zelanez'а, давайте пока обсудим вашу идею, NOPROBLEM.
Правильно ли я понял вашу задумку? Есть ли готовые решения для экрана с полосками, или нужно делать на заказ? Какие требования к основным элементам схемы: лазеру, экрану (расстояние между штрихами, размер штрихов), линзы, фотоприемника?

Абсолютно правильно! А вот конкретная ее реализация под большим вопросом. Имеется в виду фокусирующая линза. Нечто похожее используется в конденсорах (имею в виду большие углы даже для асферики, а уж для сферической оптики и подавно!) А вот если цилиндрический экран сделать зеркальным, тогда весь свет будет отражаться назад точно в центр! Тоесть он будет выполнять также и функцию линзы.
Несмотря на то, что никаких проблем при изготовлении такого цилиндра где-нибудь в Лыткарино и Красногорске я не вижу, вещь получается эксклюзивная, что не есть гуд
А вот из серийных вещей, первое, что пришло в голову кодовый диск от оптического энкодера, даже у меня где-то валяется (около 40мм диаметром, вроде 1024 штриха на латунном креплении к валу двигателя). Если его расположить под лазером, так, чтобы его его ось была под осью вращения луча, то остается только сделать зеркало, отражающее луч на 90градусов вниз. Оно должно быть коническим, а под ним линза и все ее прелести. А вот если зеркало сделать не коническое, то можно на него возложить и функцию фокусировки в фотоприемник. Форма, вроде должна быть что-то типа элипсоида, но учитывая, что до экрана со штрихами всего несколько миллиметров, а расфокусировка на фотоприемнике не только допустима, но и желательна (чтобы изображение в него не вожглось) можно ограничиться и просто сферическим, точнее узкую полоску зеркала в несколько мм. шириной. То, что луч при разных углах отклонения будет встречаться с зеркалом на разном расстоянии от центра не страшно, штрихи на диске протяженны по радиусу на несколько мм и угол будет отсчитываться точно.
Думаю, это оптимальный вариант! Скорость вращения двигателя можно не стабилизировать, если где-нибудь сбоку поставить оптопару и иметь похожие импульсы, отражающие частоту вращения двигателя.

[ChebanKVN]

Что то я запоздал!
Попробуйте раскрутить компьютерную мышку! Может её устройство натолкнёт вас на свежую мысль!

[dima1987]

Что то я запоздал!
Попробуйте раскрутить компьютерную мышку! Может её устройство натолкнёт вас на свежую мысль!

Там измеряется скорость вращения валика, на конце которого диск с штрихообразными прорезями. Мне же нужно измерять скорость поворота лазерного луча. Не одно и то же.

NOPROBLEM,

Несмотря на то, что никаких проблем при изготовлении такого цилиндра где-нибудь в Лыткарино и Красногорске я не вижу, вещь получается эксклюзивная, что не есть гуд
А вот из серийных вещей, первое, что пришло в голову кодовый диск от оптического энкодера, даже у меня где-то валяется (около 40мм диаметром, вроде 1024 штриха на латунном креплении к валу двигателя). Если его расположить под лазером, так, чтобы его его ось была под осью вращения луча, то остается только сделать зеркало, отражающее луч на 90градусов вниз. Оно должно быть коническим, а под ним линза и все ее прелести. А вот если зеркало сделать не коническое, то можно на него возложить и функцию фокусировки в фотоприемник. Форма, вроде должна быть что-то типа элипсоида, но учитывая, что до экрана со штрихами всего несколько миллиметров, а расфокусировка на фотоприемнике не только допустима, но и желательна (чтобы изображение в него не вожглось) можно ограничиться и просто сферическим, точнее узкую полоску зеркала в несколько мм. шириной. То, что луч при разных углах отклонения будет встречаться с зеркалом на разном расстоянии от центра не страшно, штрихи на диске протяженны по радиусу на несколько мм и угол будет отсчитываться точно.
Думаю, это оптимальный вариант! Скорость вращения двигателя можно не стабилизировать, если где-нибудь сбоку поставить оптопару и иметь похожие импульсы, отражающие частоту вращения двигателя.

Всё таки решение с экраном а не диском попроще. Предложу преподавателю вариант с экраном, сделанным на заказ.

Теперь нужно определиться, как обрабатывать сигнал поступающий на фотоприемник, чтобы на выходе было +-5В, и параллельный код. Нужны ли в моей схеме модулятор, фазочуствительный выпрямитель, фильтр? 2 важнейших требования курсовой - предоставить функциональную и электрическую схемы.

Примеры из других курсовых:

Функц.схема



Эл.схема

[ChebanKVN]

А если сделать два дублирующих луча! один будет направлен на светочувствиельную матрицу, а другой в нормальном режиме работы!

[NOPROBLEM]

Теперь нужно определиться, как обрабатывать сигнал поступающий на фотоприемник, чтобы на выходе было +-5В, и параллельный код. Нужны ли в моей схеме модулятор, фазочуствительный выпрямитель, фильтр? 2 важнейших требования курсовой - предоставить функциональную и электрическую схемы.

Ну, в любой интрепретации схемы, изначально предложеной уважаемым l-e-o-n-a-r-d-o, съем информации ведется в цифровом виде, в нем же и обрабатывается, поэтому и результат логично получать в цифровом виде. Аналоговый сигнал получается в ЦАП. Я бы, конечно применил микропроцессор. Но, похоже у Вас принято это на цифровой логике делать.
Теперь по сути. Функциональная схема должна включать также кинематическую и оптическую часть. Кроме лазерного луча следует также применить неподвижную оптопару для получения опорного сигнала от вращения экрана. Оба сигнала фотоприемников преобразуются в меандр (пороговое устройство, на второй вход подается сигнал с выхода интегратора, подключенного к выходу порогового устройства). Цифровые сигналы поступают на входы счетчика, от лазера на инкремент, от опорного на декремент. Через некоторое время (отсчитывается отдельным таймером) в счетчике набежит разница, пропорциональная скорости перемещения луча. Это время должно совпадать с временем перемещения от центра до 90 градусов при максимальной скорости отклонения луча. Во время срабатывания таймере содержимое счетчика переносится в выходной параллельный 10 разрядный регистр, а сам счетчик обнуляется для следующего измерения. ЦАП с выхода регистра преобразует сигнал в аналоговый. Ну вот, для функциональной схемы все есть (не забудь БП), принципиальную по ней можно без труда сделать.
Теперь о параметрах. На 45 градусов линейки должно наноситься 512 зеркальных полосок шириной равных зазору между ними. Луч должен быть не шире полоски. Счетчик должен быть 10 разрядный. Код с него будет со знаком + если вращение против движения и с -, если по.

Предложу преподавателю вариант с экраном, сделанным на заказ.

ИМХО с сферическим зеркалом и диском в исполнении проще и дешевле, можешь преподу и его на выбор представить, а электрическая схема у них полностью одинакова

[dima1987]

Оба сигнала фотоприемников преобразуются в меандр (пороговое устройство, на второй вход подается сигнал с выхода интегратора, подключенного к выходу порогового устройства).

Не совсем понял, с помощью чего сигналы преобразуются в меандр и куда идёт сигнал с порогового устройства.

Через некоторое время (отсчитывается отдельным таймером) в счетчике набежит разница, пропорциональная скорости перемещения луча.Это время должно совпадать с временем перемещения от центра до 90 градусов при максимальной скорости отклонения луча.

Время, за которое повернётся луч с максимальной скоростью на 90град? В моем случае 0-5градс, т.е. будет 18с?

Во время срабатывания таймере содержимое счетчика переносится в выходной параллельный 10 разрядный регистр

С помощью чего сигнал преобразуется в 10-разрядный? В самом счетчике?

Теперь о параметрах. На 45 градусов линейки должно наноситься 512 зеркальных полосок

Зеркальные, чтобы не повредился экрандиск лазером?

[dima1987]

Набрасал схемку, не судите строго если что не так)



Еще, объясните пожалуйста роль в данной схеме интегратор(ова) и смысл именно такого включения.

И еще, на какие устройства нужно подавать питание от БП?

[l-e-o-n-a-r-d-o]

меандр получаеш с помощью триггера Шмидта сразу после усилителя от фотодиода(а лучше использовать 561ТЛ2-это 2 в одном) За счет количества полосок время будет значительно меньше. Полоски зеркальные для того, чтобы луч полностью отражался и попадал на линзу. Тут дело контроллера, на логике это вчерашний день, и кроме того значительно сложнее в практическом плане (собрать собственно).
Удачи

[l-e-o-n-a-r-d-o]

Мне вот одно не понятно: если ты знаеш скорость: 5град/сек, так зачем ее измерять?
Кстати, надо бы узнать, за счет чего движется лазер, в одну сторону, или туда-сюда? с постоянной скоростью или нет, короче, что вообще мы должны измерять? т.е почему движется и как лазер?

[l-e-o-n-a-r-d-o]

Только что пришло в голову: а что если действительно использовать мышку, только не обычную, а оптическую? Поставим вместо фотодиода, и уже будем видеть перемещение лазера, тоесть в какую сторону он побежал, тогда предыдущий мой пост не актуален, мы все сможем определить, токо не на логике
это будет уже мега модная система