Фотоэлектрический датчик перемещения

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения путем стабилизации крутизны преобразования величины перемещения и обеспечения фиксации нулевого уровня.Датчик, содержащий сканирующее устройство со шторкой и модулятор 18 с прорезями 19, обеспечивает формирование нулевого сигнала при среднем положении шторки. Датчик содержит также блок коррекции светового потока, обеспечивакнций стабилизацию потока источника, исключающего воздействие, в частности, температурной нестабильности. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

SU 12 352? А1 (51)4 G 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ крутизны преобразованиявеличины перемещения иобеспечения фиксациинулевого уровня. Датчик, содержащийсканирующее устройство со шторкой и модулятор 18 с прорезями 19, обеспечивает формирование нулевого сигнала при среднем положении шторки. Датчик содержит также блок коррекции светового потока, обеспечивающий стабилизацию потока источника, исключающего воздействие, в частности, темпера. турной нестабильности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3681340/24-28 (22) 30.12.83 (46) 15,01.87. Бюл. N - 2 (72) Н.Н. Ивашин и П.В. Обичкин (53) 531.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 702241, кл. G 01 В 11/00, 1978. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения путем стабилизации!

1283527

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к системам автоматического регулирования, и может быть использовано в оптико-электронных приборах с электромеханическими сканирующими устройствами, преобразующими вращательное движение привода в колебательное движение вала.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем стабилизации крутизны преобразования величины перемещения и обеспечение фиксации нулевого уровня.

На фиг. 1 изображена блок-схема фотоэлектрического датчика перемещения, на фиг.2 — схема сканирующего устройства, на.фиг.Э вЂ” временные диаграммы работы фотоэлектрического датчика.

Фотоэлектрический датчик перемещения содержит источник 1 излучения, шторку 2, изменяющую площадь засветки светочувствительной поверхности

2S приемника 3 излучения и расположенную между источником 1и приемником

Э, подключенным к входу усилителя

4 (пастоянного тока) с резистором 5 обратной связи, блок 6 коррекции светового потока. Выход уси лителя 4 подключен к информационному входу блока 6 коррекции светового потока, фотоэлектрический датчик 7 нулевого положения, подключенный к управляющему входу блока 6, а к вы-ходу блока 6 подключен источник 1 излучения.

Блок 6 коррекции светового потока содержит источник 8 эталонного напряжения и последовательно соединен40 ные сумматор 9, электронный ключ 10, интегратор 11, фильтр 12 низкой частоты и согласующий элемент 13. При этом один из входов сумматора 9 подключен к источнику 8 эталонного напряжения, другой является информационным входом блока 6 коррекции светового потока, а выход сумматора 9 является выходом фотоэлектрического датчика перемещения.

Шторка 2 механически связана с валом 14 сканирующего устройства 15, содержащего эксцентрик 16 и механизм

17 обегания, и входит в состав устройства 15.

Датчик 7,нулевого положения, выполненный на паре светодиод-фЬтодиод, содержит также модулятор 18 в виде диска с двумя диаметрально расположенными прорезями 19, соединенного с эксцентриком 16.

Устройство работает следующим образом.

Сканирующее устройство 15 с помощью механизма 1? обегания преобразует вращательное движение эксцентрика 16 с угловой скоростью < в колебательное движение вала 14 и шторки 2 с углом + д относительно нулевого положения шторки 2 с периодом

Т = 2 . При перемещении шторки 2

2Ы происходит изменение площади засвет- ки приемника 3 и, следавательно,выходного сигнала U 4 усилителя 4. Положение модулятора 18 фиксируется, относительно эксцентрика 16 таким образам, чтобы момент формирования сигнала длительностью t„ датчика 7 нулевого положения соответствовал прохождению валом 14 и закрепленной на нем.шторки 2 нулевого положения.

Датчик 7 нулевого положения за период Т колебания вырабатывает два импульса длительностью t определяемой шириной прорези 19. В течении действия импульса длительностью t„ замыкается электронный ключ 10 и на вход интегратора 11 подается напряжение U4, равное сумме входного напряжения U усилителя 4 и эталонного напряжения Ug источника 8 эталонного напряжения, имеющего противоположную полярность (фиг.3).

Выходное напряжение U интегра11 тора 11 через фильтр 12 низкой частоты и согласующий элемент 13 изменяет ток I источника 1 и пропорциональное ему среднее значение сигнала усилителя 4 таким образом,чтобы уменьшить среднее значение действующего в течение импульса длительностью и сигнала рассогласования U - на входе интегратора 11 до величины статической ошибки. На интервале (длительностью — t ) pah зомкнутога состояния ключа 10 интегратор 11 представляет собой емкастную ячейку памяти, и его выходное напряжение Ug остается практически неизменным, чем обеспечивается постоянство светового потока источника 1.

В установившемся режиме осуществляется периодическая коррекция кру1283527 тизны преобразования датчика перемещения путем стабилизации мгновенного значения сигнала U на уровне эталонного напряжения при определенном (нулевом) положении шторки 2, при этом

t нулевому положению в момент — со2

ЛIâx I U = " (— — t ) С 2

30 где 1 — дрейф входного тока интегsx ратора 11, С вЂ” величина интегрирующей емкости

1л )2 t(g дц, - f U (e) dif V sine ddt

О о

Фильтр 12 низкой частоты сглаживает эту дополнительную пульсацию ра выходе интегратора 11 на интервале длительностью t„ . Постоянная

40 времени фильтра 12 низкой частоты выбирается из соображений устойчивости и близкого к апериодическому виду переходного процесса замкнутой импульсной следящей системы с интегри- . рующей обратной связью.

Погрешность лБ„ по входу интегратора 11 на интервале длительностью

t „равна

R — сопротивление интегпирующей цепи, а I „ — дрейф входного тока интегратора 11; где ответствует нулевое значение выход10 кого датчика перемещения (выходным .напряжением фотоэлектрического датчика перемещения является выходное напряжение U сумматора 9) с погрешностью, определяемой ошибкой по входу интегратора 11 на интервале длительностью t„. Пульсация dU выходного напряжения U интегратора 11 определяется погрешностью на интервале

Т длительностью (— — t ) и дополнитель- 20 и ной пульсацией 4Ux, обусловленной переменной составляющей сигнала на его входе U« на интервале длительностью t амплитуда которой пример2 но пропорциональна t для малых значений

Т вЂ” — t

2 — скважность импульсов;

t„ ь Б,„ — напряжение смещения нуля интегратора 11.

Для минимизации ошибки параметры схемы выбираются таким образом, чтобы удельный вес обеих составляющих ошибок был примерно одинаков. формула изобретения

1. Фотоэлектрический датчик перемещения, содержащий источник излучения и приемник излучения, сканирующее устройство, включающее эксцентрик, механизм обегания и вал со шторкой, предназначенное для преобразования вращательного движения эксцентрика в колебательное движение вала, шторка сканирующего устройства расположена между источником и приемником излучения, усилитель, вход которого связан с приемником излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения фиксации нулевого уровня, он снабжен фотоэлектрическим датчиком нулевого положения, выполненным в виде светодиода, фотодиода и модуляционного диска с двумя диаметрально расположенными прорезями, механически связанного с осью эксцентрика сканирующего устройства и размещенного между светодиодом и фотодиодом, блоком коррекции светового потока, управляющий вход которого соединен с датчиком нулевого положения, информационный вход — с выходом усилителя, а выход соединен со светодиодом.

2. Датчик по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что блок коррекции светового потока выполнен в виде сумматора, источника эталонного напряжения и последовательно соединенных электронного ключа, интегратора, фильтра низкой частоты и согласующего устройства, причем один из входов сумматора соединен с источником эталонного напряжения, другой вход является информационным входом блока коррекции светового потока, а выход сумматора является выходом фотоэлектрического датчика перемещения.

1283527 и.

Составитель Г. Глазкова

Редактор Н. Слободяник Техред М.Ходанич Корректор M. Пожо

Заказ 742Ь/36

Тираж 677 Подписное

ЗНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4