Фотоэлектрический датчик угловых перемещений
Изобретение относится к бесконтактному измерению угловых перемещений и может быть использовано в системах измерения и управления. Цель изобретения является повышение точности измерений. Свет от источника 3 отражается от экрана 2 и через первую 4 и вторую 5 щелевые диафрагмы попадает на два фотоприемника 6 и 7. Величина светового потока, падающего на фотоприемники 6 и 7, определяется шириной щелевых диафрагм 4 и 5 и шириной развертки экрана 2, находящегося в данный момент напротив центров щелей диафрагм 4 и 5, Поскольку ширина щелей диафрагм 4 и 5 величина постоянная, а ширина развертки экрана 2 зависит от угла поворота экрана 2, то выходные сигналы фотоприемников 6 и 7 пропорциональны углу поворота обьекта 1 измерения, Выходной сигнал представляет собой разность сигналов фотодатчиков 6 и 7. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 B 11/26
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОткРытиям
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л У,:.
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1471066 (21) 4768370/28 (22) 09.10.89 (46) 30.12.91. Бюл. М 48 (71) Ульяновский научно-производственный центр микроэлектроники и автоматизации в машиностроении (72).Э.Я. Валеев (53) 531.743(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 1471066, кл. G 01 В 11/26, 1985. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УГ- .
ЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к бесконтактному измерению угловых перемещений и может быть использовано в системах измерения и управления. Цель изобретения
„„SU ÄÄ 1702176 А2 является повышение точности измерений.
Свет от источника 3 отражается от экрана 2 и через первую 4 и вторую 5 щелевые диафрагмы попадает на два фотоприемника б и
7. Величина светового потока, падающего на фотоприемники б и 7, определяется шириной щелевых диафрагм 4 и 5 и шириной развертки экрана 2, находящегося в данный момент напротив центров щелей диафрагм
4 и 5, Поскольку ширина щелей диафрагм 4 и 5 величина постоянная, а ширина развертки экрана 2 зависит от угла поворота экрана 2, то выходные сигналы фотоприемников
6 и 7 пропорциональны углу поворота объекта 1 измерения, Выходной сигнал представляет собой разность сигналов фотодатчиков 6 и 7. 1 ил.
1702176
25
40
55
Изобретение относится к устройствам бесконтактного измерения угловых перемещений, используемым преимущественно в системах измерения и управления, и является дополнительным к основному авт. св.
¹ 1471066, Известен фотоэлектрический датчик угловых перемещений, используемый преимущественно в системах измерения и управления. Это устройство содержит закрепленный на объекте измерения профилированный экран, который выполнен из отражающего материала и имеет серповидную форму, Перед экраном установлены источник света, щелевая диафрагма и фото п риемни к.
Свет от источника отражается от экрана, закрепленного на объекте, и через щелевую диафрагму падает на фотоприемник.
Величина светового потока, падающего на фотоприемник, определяется шириной щели диафрагмы и шириной развертки участка экрана, находящегося в данный момент напротив центра щели диафрагмы. Поскольку ширина щели диафрагмы величина постоянная, а ширина экрана зависит от угла поворота экрана, то выходной сигнал фотоприемника пропорционален углу поворота объекта измерения.
Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения, обусловленная тем, что при изменении интенсивности светового потока, поступающего от источника света, возникает погрешность измерения, для устранения которой требуется высокостабильный источник питания источника света.
Цель изобретения — повышение точности измерений.
Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрический датчик угловых перемещений по авт, св, № 1471066, содержащий источник света, профилированный экран, сопрягаемый с торцом исследуемого объекта, щелевую диафрагму, фотоприемник, причем профилированный экран выполнен из отражающего материала и имеет серповидную форму, а источник света и фотоприемник размещены перед экраном, дополнительно введены вторая щелевая диафрагма и второй фотоприемник, расположенные диаметрально противоположно первой щелевой диафрагме и первому фотоприемнику соответственно, и схема вычитания. причем выходы первого и второго фотоприемников соединены с первым и вторым входами схемы вычитания соответственно, а выход схемы вычитания является выходом датчика.
Такое конструктивное решение позволяет повысить точность изглерений за сче уменьшения погрешности, обусловленной зависимостью выходного си нала датчика от интенсивности светового потока, поступающего от источника света, В предлагаемый фотоэлектриче=кий датчик угловых перемещений дополни ечьно введены вторая щелевая диафрагма, второй фотоприемник, раположенные диаметрально противоположно первой щелевой диафрагме и первому фотоприемнику соответственно, и схема вычитания, пр лчем сигналы с выходов обоих фотоприемников подаются на входы схемы вычитания, выход которой является выходом датчика.
На фиг, 1 изображен фотоэлектриче ский датчик угловых перемещений; на фиг.
2 — структурная схема.
Фотоэлектрическии датчик угловых перемещений содержит закрепленный на обьекте 1 измерения профилироаанный экран
2, который выполнен из светоотражающето материала и имеет серповидную форму. Г1еред экрано л установлены источник 3 саета. первая 4 и вторая 5 щелеаые диафрагмы, первый 6 и второй 7 фотоприемники, схема
8 вычитания, первый и аторои входы vоторой соединены с выходами первого б и второго 7 фотоприетлникоа соответственно.
Датчик работает следующнил образом.
СВр7 от источника 3 отражается от экрана 2, закрепленного на обьекте 1, и через первую 4 и вторую 5 щелевые диафрагмы попадает на первый б и ачорой 7 фотоприе лники соответственно. Величина саечоао го потока, падающего на фотоприемники б и 7, определяется шириной щелевых диаф рагм 4 и 5 и шириной развертки экрана 2, находящегося в данныи момент напротив центров щелей диафрагм 4 и 5. Поскольку ширина щелей диафрагм 4 н 5 величина постоянная, а ширина развертки экрана 2 зависит от угла поворота экрана 2, то выходные сигналы фотоприемников 6 и 7 пропорциональны углу поворота объекта 1 измерения, Выходной сигнал представляет собой разность сигналов фотодатчиков б и 7, при этом уменьшается погрешность, обусловленная зависимостью сигнала на выходе да гчика от интенсивности светового потока, поступающего от источника 3 светл, что позволяет повысить точность измерений.
Пусть угол поворота обьекта нзмер ния равен р, При этом амплитуда сигнала на выходе фотоприемника б равна
01 = 1о 1 пр Кстр
1702176
Составитель Э.Валеев
Техред М.Моргентал
Корректор С.Черни
Редактор А.Долинич
Заказ 4534 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 . 2 = Io Кпр Котр W2 (2) где U1 и U2 — соответственно амплитуды сигналов на выходе фотоприемников 6 и 7;
Котр — коэффициент отражения экрана 2; 5
4 — яркость источника 3 света;
W1 и W2 — значения ширины развертки участков экрана 2, расположенных напротив щелей 4 и 5 соответственно; 10
Knp — коэффициент преобразования, одинаковый для обоих фотоприемников 6 и 7;
Изменение яркости источника 3 света вызывает изменение освещенности фотоприемников и амплитуды сигналов на выхо- 15 де фотоприемников 6 и 7 соответственно равны
U= I-К KW, (3)
U = I К К W, (4) где U1 и U2 — соответственно амплитуды 20 сигналов на выходе фотоприемников 6 и 7; — яркость источника 3 света;
При подаче сигналов с выхода фотоприемников 6 и 7 на входы и схемы вычитания происходит вычитание этих сигналов, т.е. 25 для первоначальной освещенности сигнал на выходе схемы вычитания, являющейся выходом датчика, будет равен
Овь!х = U1 U2 = !о Knp Котр W1 !о Кпр х Котрх W2 = Io Knp Котр (W1 W2) (5) 30 а для случая измененной освещенности (при том же угле поворота) амплитуда сигнала на выходе схемы вычитания будет равна
1 1
0вых = Ul U 2 = !1 Knp Котр 1И1 !! Knp Котр
Изменение выходного сигнала, соответствующее изменению яркости источника света при неизменном угле поворота хр, в l устройстве равно Левых = Io" Knp Êîòð (W1 W2) I! Kn!! Котрх x(W! !А 2) = (Io 1) Кпр Котр (W1 W2) (7) Изменение выходного сигнала, соответствующее такому же изменению яркости источника света при том же неизменном угле поворота в известном устройстве при тех же значениях коэффициента преобразования фотоприемника и коэффициента отражения экрана К, равно о AU вых = lo Knp Koòð W! !1 Кпр Котр W! = =(!о 11) Knp Котр !А/1 (8) Из выражений (7) и (8) видно, что для предлагаемого устройства изменение выходного сигнала, соответствующее изменению яркости источника света, меньше, чем для основного изобретения на величину(1о — I1) Кпр Котя W2, СЛЕдОВатЕЛЬНО, ПрЕдЛаГавмое устройство обладает меньшей погрешностью по сравнению с основным. Формула изобретения Фотоэлектрический датчик угловых перемещений по авт, св. N 1471066, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен второй щелевой диафрагмой и вторым фотоприемником, установленными диаметрально противоположно первой диафрагме и первому фотоприемнику соответственно так, что диафрагма расположена перед фотоприемником по ходу излучения от источника света и схемой вычитания, входы которой связаны с выходами обоих фотоприемников.
