Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений

Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использован в оптико-электронных приборах. Технический результат заключается в повышении уровня рабочего сигнала за счет установки индикаторного диска между источником излучения и конденсором, в результате чего каждая щель поля считывания стала самостоятельным источником излучения, а рабочий сигнал стал суммой сигналов всех щелей. Содержит источник излучения, индикаторный диск, конденсор, подвижный измерительный диск, установленный на поворотной опоре, фотоприемник, электронный блок управления. На индикаторном диске выполнены поля считывания, каждое из которых имеет пространственный сдвиг относительно предыдущего на 1/4 периода кодовой маски измерительного диска. Конденсор установлен между индикаторным и измерительным дисками с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Измерительный диск выполнен гибким и закреплен на поворотной опоре между двух колец, одно из которых упругое, а другое кольцо жесткое. На индикаторном диске выполнено не менее двух полей считывания с щелями разной ширины, наибольшая ширина щели в поле считывания равна щели кодовой маски измерительного диска, а ширина остальных щелей рассчитывается по формуле. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в оптико-электронных приборах.

Известен преобразователь угла поворота вала в код (авт.св. СССР №561207, МКИ G08C 9/00, опуб. 05.06.77 г., Бюл. 21), содержащий индикаторный диск, установленный в корпусе преобразователя, измерительный диск и фланец, установленные на валу, при этом фланец жестко закреплен гайкой на валу, установленном в корпусе на подшипниках, закрепленных гайками, одна из которых соединена резьбой с корпусом, между наружными кольцами подшипников в корпусе установлена втулка.

Недостатком этого технического решения является малая глубина модуляции, большая постоянная составляющая засветка.

Наиболее близким по своему техническому решению является фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений «ЛИР», разработанный и серийно выпускаемый фирмой «ОАО СКБ ИС» (195009, г.Санкт-Петербург, Кондратьевский переулок, дом 2, корпус 11, www.http://skbis.ru), содержащий источник излучения, индикаторный диск, конденсор, подвижный измерительный диск, установленный на поворотной опоре, фотоприемник, электронный блок управления, на индикаторном диске выполнены поля считывания, каждое из которых имеет пространственный сдвиг относительно предыдущего на $$\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$4$}\right.$$ периода кодовой маски измерительного диска.

Недостатком данного преобразователя является низкий уровень полезного сигнала.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение уровня рабочего сигнала, за счет суммирования сигналов от всех щелей индикаторного диска.

Технический результат достигается тем, что в фотоэлектрическом преобразователе угловых перемещений, содержащем источник излучения, индикаторный диск, конденсор, подвижный измерительный диск, установленный на поворотной опоре, фотоприемник, электронный блок управления, на индикаторном диске выполнены поля считывания, каждое из которых имеет пространственный сдвиг относительно предыдущего на $$\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$4$}\right.$$ периода кодовой маски измерительного диска, конденсор установлен между индикаторным и измерительным дисками с возможностью перемещения вдоль оптической оси, измерительный диск выполнен гибким и закреплен на поворотной опоре между двух колец, одно из которых упругое, а другое кольцо жесткое, на индикаторном диске выполнено не менее двух полей считывания с щелями разной ширины, наибольшая ширина щели в поле считывания равна щели кодовой маски измерительного диска, а ширина остальных щелей рассчитывается по формуле:

S_z=S·sin(90°-α_n·z),

где S_z - ширина любой щели кроме наибольшей;

S - ширина наибольшей щели;

α_n=90°/n;

n - количество щелей в группе;

z - порядковый номер щели.

На чертеже представлена схема фотоэлектрического преобразователя угловых перемещений.

Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений содержит источник излучения 1, индикаторный диск 2, конденсор 3, подвижный измерительный диск 4, установленный на поворотной опоре 5, фотоприемник 6, электронный блок 7 и два кольца 8 и 9. На индикаторном диске 2 выполнены не менее двух полей считывания, каждое из которых состоит из щелей разной ширины. Щели наибольшей ширины расположены в центрах полей считывания и равны ширине щелей кодовой маски измерительного диска 4, а остальные убывают по ширине по мере удаления от центральной, сохраняя между собой шаг, равный шагу щелей кодовой маски измерительного диска 4. Ширина щелей индикаторного диска 4 рассчитывается по формуле:

S_z=S·sin(90°-α_n·z),

где S_z - ширина любой щели кроме наибольшей;

S - ширина наибольшей щели;

α_n=90°/n;

n - количество щелей в группе;

z - порядковый номер щели.

Поля считывания между собой сдвинуты на ¼ периода кодовой маски измерительного диска 4. Конденсор 3 установлен в корпусе (на чертеже не показан) с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Измерительный диск 4 выполнен гибким толщиной 1…1,5 мм и закреплен на поворотной опоре 5 между двух колец 8 и 9. Кольцо 8 выполнено упругим, например, из резины или из металла специального профиля, обладающего пружинящими свойствами, а кольцо 9 выполнено жестким.

Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений работает следующим образом. Расходящийся световой поток от источника излучения 1, пройдя через многощелевой индикаторный диск 2, поступает на конденсор 3, который переносит изображение индикаторного диска 2, совмещая его с плоскостью кодовой маски измерительного диска 4. При вращении измерительного диска 4 световой поток, проходя через сопряжение кодовой маски измерительного диска 4 с изображением индикаторного диска 2, анализируется двухэлементным фотоприемником 6, а затем сигналы с фотоприемника 6 поступают на электронный блок 7. Закрепление гибкого кодового измерительного диска 4 между гибким кольцом 8 и жестким кольцом 9 позволяет устранить торцевое биение и одновременно получить требуемую плоскостность.

Выполнение полей считывания из щелей разной ширины позволяет получить нарастание рабочего сигнала по синусоидальному закону, что соответствует работе электронной системы управления, которая построена по синусоидальному закону управления.

Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений, содержащий источник излучения, индикаторный диск, конденсор, подвижный измерительный диск, установленный на поворотной опоре, фотоприемник, электронный блок управления, на индикаторном диске выполнены поля считывания, каждое из которых имеет пространственный сдвиг относительно предыдущего на ¼ периода кодовой маски измерительного диска, отличающийся тем, что конденсор установлен между индикаторным и измерительным дисками с возможностью перемещения вдоль оптической оси, измерительный диск выполнен гибким и закреплен на поворотной опоре между двух колец, одно из которых упругое, а другое кольцо жесткое, на индикаторном диске выполнено не менее двух полей считывания с щелями разной ширины, наибольшая ширина щели в поле считывания равна щели кодовой маски измерительного диска, а ширина остальных щелей рассчитывается по формуле:
S_z=S·sin(90°-α_n·z),
где S_z - ширина любой щели кроме наибольшей;
S - ширина наибольшей щели;
α_n=90°/n;
n - количество щелей в группе;
z - порядковый номер щели.