Преобразователь угла поворота вала в код

Авторы патента:

G08C9/06 - Системы для передачи измеряемых переменных величин, управляющих или подобных сигналов (пневмогидравлические передающие системы F15B; чувствительные элементы для определенных физических переменных см. в соответствующих подклассах, например классов G01,H01; индикаторные или регистрирующие устройства см. в соответствующих подклассах, например G01D,G09F; механические средства для преобразования выходного сигнала чувствительного элемента в различные переменные величины G01D 5/00; мостовые схемы с автоматической балансировкой G01R; управление положением вообще G05D 3/00; механические системы управления G05G; системы для передачи только сигналов "включено-выключено", системы для передачи сигналов тревоги G08B;

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий источник света, фотоприемники, опт чески соединенные с одними концами первого и второго световодов соответственно , вторые концы первого и второго световодов расположена по окружности, и измерительный элемент, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и технологии изготовления при сохранении точности измерения, в него введены два зубчатых колёса с одинаковым количеством зубьев, зубчатые колеса расположены по разные стороны от измерительного элемента, который выполнен в виде диска и соосно с ним, вторые концы первого и второго световодов уложены во впадины между зубьями первого и второго колес соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

69) (И) А (д) G08 С 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОВРЕТЕНИг), К АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстаенний комитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3534125/1 8-24 (22) 09. 12. 82 (46) 15.07.84, Бюл. Ф 26 (72) А.M.Êóçüìè÷åâ и А.В.Раптовский (53) 681.325(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 792075, кл. сТ 08 С 9/06, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР, NP 832570, кл. и 08 С 9/06, 1979 (прототип).. (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий источник света, фотоприемники, оптически соединенные с одними концами первого и второго световодов соответственно, вторые концы первого и второго световодов расположенв! по окружности, и измерительный элемент, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и технологии изготовления при сохранении точности измерения, в него введены два зубчатых колеса с одинаковым количеством зубьев, зубчатые колеса расположены по разные стороны от измерительного элемента, который выполнен в виде диска,и соосно с ним, вторые концы первого и второго световодов уложены во впадины между зубьями первого и второго колес соответственно. чатым контуром, количество зубьев которого отлично от количества зубьев первого и второго зубчатых колес.

1103274

2. Преобразователь по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что измерительный элемент выполнен в виде диска с зуб1

Изооретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления для определения положения механизмов в качестве преобразователя механических перемещений в цифровой код.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий излучатели, блок диафрагм, узел свето- 10 проводов, соединенных входными торцами с выходами, излучателей, а выходными торцами вЂ” с входами диафрагм одинаковых по номеру с порядковым номером излучателей, растровый нони- 15 усный преобразователь, установленный на выходе блока диафрагм, фотоприемники, расположенные на. оптической оси блока диафрагм по другую сторону от растрового нониусного 20 преобразователя и блок обработки сигналов (1) .

Недостатком известного преобразователя является сложность конструкции, обусловленная наличием блока циафрагм и растрового нониусного преобразователя, нетехнологичных в изготовлении и сложных в регулировке их взаимного положения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник света, фо- топриемники, оптически соединенные с одними концами световодов, вторые

35 концы которых расположены по окружности, образуя кодовую маску, измерительный элемент, выполненный в виде барабана, возвратную пружину и электромагнит с подпружиненным яко- 40 рем, который жестко соединен с валом, причем якорь жестко соединен с барабаном, в котором выполнены отверстия на равном угловом расстоянии друг от друга, смещенные один относительно другого вдоль образующей барабана, а барабан расположен между источником света и кодовой маской (2) .

Недостатком известного преобразователя является сложность раскладки световодов,по окружности для формирования кодовой маски, наличие электромагнита с подпрутчненным яко рем, жестко соединенного с валом, а также барабана с отверстиями, что делает устройство нетехнологичным в изготовлении и сложным в сборке.

Цель изобретения вЂ” упрощение конструкции и технологии изготовления при сохранении точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник света, фотоприемники, оптически соединенные с одними концами первого и второго световодов соответственно, вторые концы первого и второго световодов расположены по окружности, и измерительный элемент, введены первое и второе зубчатые колеса с одинаковым количеством зубьев, зубчатые колеса расположены по разные стороны от измерительного элемента, который выполнен в виде диска и соосно с ним, вторые концы первого и второго световодов уложены во впадины между зубьями первого и второго зубчатых колес соответственно, причем измерительный элемент выполнен в виде диска с зубчатым контуром, количество зубьев которого отлично от количества зубьев первого и второго зубчатых колес, На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2вЂ” конструкция преобразователя угла поворота вала в код, общий вид с разрезом; на фиг. 3 вЂ” разрез А-А на фиг.2; на фиг. 4 вЂ” узел 1 на фиг. 2; на фиг. 5 вЂ” узел П на фиг. 3.

Преобразователь угла поворота вала в код (фиг.1) содержит зубчатые колеса 1 и 2, во впадины зубьев которых уложены световоды 3, связанные

11032 з с источником света и сооранные в кабель 5 и световоды 6, связанные

J с фотоприемниками 7 и собранные в кабель 8, измерительный элемент 9, выполненный в виде диска с зубчатым контуром, и схему 10 обработки информации, соединенную с фотоприемниками 7.

Количество зубьев измерительного элемента 9 отличается от количества зубьев на зубчатых колесах 1 и 2.

Зубчатые колеса 1 и 2 выполнены с равным количеством зубьев.

Конструкция преобразователя угла поворота вала в код (фиг. 2) содержит зубчатые колеса 1 и 2, во впадины которых уложены световоды 3, связанные с источником света и собранные в кабель 5 (фиг. 2), и световоды

6, связанные с фотоприемниками и о собранные в кабель 8, элементы корпуса 11 и 12 преобразователя, жестко соединенные с, зубчатыми колесами

1 и 2, которые разделены установочным кольцом 13 и .стянуты шпильками

14 (фиг. 2 и фиг. 4) ° Измерительный . элемент 9 выполнен например, в виде тонкого диска с зубчатым контуром, установлен па посадке на валу 15 и укреплен между фланцами 16 и 17, причем фланец 16 установлен на валу 15 по прессованной посадке.

Измерительный элемент 9 установлен между торцами световодов 3 и 6 в зазор, определяемый кольцом 13.

Количество зубьев измерительного

35 элемента 9 отличается от количества зубьев на зубчатых колесах 1 и 2 (фиг. 2 и 4) .

Зубчатые колеса 1 и 2 выполнены

40 с равным количеством зубьев.

Вал 15 установлен в подшипниках

18 и 19 (фиг. 2). Зазоры в кинематической цепи выбраны тарольчатой пружиной 20 расположенной между флан1

45 цем 17 и промежуточным кольцом 21.

Положение подшипников 18 и 19 в элементах корпуса 11 и 12 устройства зафиксировано крышками 22 и 23.

Световоды 3 и 6 защищены от механических воздействий кожухом 24 и 25.

Для установки устройства в элементе корпуса 12 предусмотрена посадочная поверхность 26 и крепежные отверстия 27.

На фиг, > позицией 28 показаны зубья зубчатых колес 1 и 2, корпус 11 содержит сектора 29. Зубчатые коле74 4 са 1 и 2 содержат поверхности 30 (фиг. 4) .

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Измерительный элемент 9 в совокупности с зубчатыми колесами 1 и 2, в которые уложены световоды 3 и 6, образует нониусную шкалу, так как количество зубьев их различно. Световоды 3, связанные с источником 4 света, расположены соосно со световодами 6, связанными с фотоприемниками 7. Свет от источника 4 света поступает на световоды 3, но проходит не все световоды 6, так как этому препятствует положение зубьев измерительного элемента 9. При вращении измерительного элемента 9 происходит последовательное перекрытие световых пучков зубьями измерительного элемента 9, а следовательно, и последовательное срабатывание фотоприемни ков 7, импульсы с которых поступают на схему 10 обработки информации.

Технологичность предлагаемого преобразователя обусловлена тем, что раскладка световодов 3 и 6 (фиг. 2) производится в отверстия, образованные впадинами между зубьями

28 (фиг. 5) и цилиндрической поверхностью корпуса 11 и 12 устройства.

Зубчатые колеса 1 и 2 (фиг. 2) могут быть легко выполнены, например, путем накатывания. Накатывание зубьев

28 (фиг. 5) на детали 1 и 2 должно производиться одновременно. Это условие может быть выполнено путем накатывания зубьев 28 на цельной заготовке, в которой затем выполняются отверстия под стягивающие шпильки

14 (фиг. 2 и 4). Далее с обеих сторон зубчатого венца заготовки выполняю.ся поверхности 30 (фиг. 4) под прессовую посадку деталей корпу-са 11 и 12 (фиг. 2 и 3). На поверхности 30 запрессовываются сектора

29 (фиг. 4) элементов корпуса 11 и

12 устройства. Затем производится проточка посадочных поверхностей под подшипники 18 и 19 (фиг. 2) .

После выполнения описанных опера-. ций зубчатая заготовка с запрессованными элементами корпуса 11 и 12 разрезается в центральной части, образуя два зубчатых колеса 1 и 2 с запрессованными в них элементами корпуса 11 и 12 соответственно (фиг. 2), S 1103

При последующей сборке преобразователя точное совмещение зубьев

28 (фиг. 5) колес 1 и 2, а также соосность подшипников 18 и 19 (фиг.2) гарантированы шпильками 14. .5

Измерительный элемент 9 установлен в зазор, определяемый кольцом

13, между торцами световодов 3 и 6.

Зубья измерительного элемента 9, могут быть выполнены путем накатыва- 1о ния. Точное положение измерительного элемента 9 в зазоре между торцами световодов 3 и 6 гарантируется тарельчатой пружиной 20, выбирающей зазоры в кинематической цепи. 15

Количество зубьев 28 (фиг. 5) на зубчатых колесах 1 и 2 (фиг.2) выполняют отличным от количества зубьев на измерительном элементе 9.

Для увеличения точности измерения 2О каждый оптический канал выполнен иэ четырех световодов 3 и 6, расположенных через 90 угловых градусов во. впадинах между зубьями зубчатых колес и 2. На зубчатых колесах 1 и 2 (фиг. 2) выполнено 504 зуба, на иэ274 мерительном элементе 9 вЂ” 512. Такое соотношение количества зубьев на элементах 1, 2 и 9 дает восемь распределенных равномерно по окружности устройства нониусных сопряжений, четыре из которых используются как рабочие для усреднения сигналов и повышения точности измерений.

Преобразователь имеет шестнадцать оптических каналов. Световоды 3 и

6 в пределах одного нониусного сопряжения располагаются через четыре зуба (фиг. 3 и 5).

Преобразователь имеег решающую способность 13 разрядов, при наружном диаметре устройства 90 мм. По сравнению с известными устройствами аналогичной разрядности предложенное устройство значительно менее трудоемко в изготовлении, дешевле и может быть изготовлено практически на любом металлообрабатывающем предприятии.

Измерительный элемент может быть выполнен в виде растрового диска со штрихами. Жг 2

1103274

Составитель А.Сидоренко

Редактор Л. Алексеенко Техред M.Tenep Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5033/39 Тираж 569

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Л1

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4