Фотоэлектрический датчик перемещения накапливающего типа

 

О П И С А Н И Е 378789

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советекиа

Социаливтиневкиа

Реелублив

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 19.1Ч.1971 (№ 1648621/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 18.1V.1973. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 14Х1.1973

М. Кл. G 02f 7!00

G 08с 9/06 йоюитет по делаю изобретений и открытий ори Совете Миниотрое

СССР

УДК 681.2.083.8 (088.8) Авторы изобретения

А. М. Горбань и В. М. Михно

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени Украинской CCP завод «Арсенал» им. В. И. Ленина

Заявитель

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

НАКАПЛИВАЮЩЕГО ТИПА

Изобретение относится к фотоэлектрическим датчикам перемещения, предназначенным для измерения и контроля углового или линейного перемещения. В таких датчиках перемещение или угол поворота преобразуется в пропорциональное ему число электрических импульсов.

В известных датчиках перемещения, содержащих диск с чередующимися прозрачными .и непрозрачными участками, осветитель, фотоприемник и измерительное устройство, каждый импульс соответствует определенному приращению измеряемой величины, а знак направления перемещения определяется с помощью двухканальной фазочувствительной схемы.

Непременной принадлежностью таких датчиков является канал опорного напряжения, содержащий дополнительный. фотоприемник, сдвинутый на полшага относительно сигнального фотоприемника, и усилитель.

Фазочувствительная схема определяет соотношен ие фаз опорного и сигнального напряжения и в зависимости от этого соотношения выдает сигнал о знаке перемещения. Необходимость дополнительного канала усложняет устройство датчика, уменьшает его надежность и усложняет юстировку.

Цель изобретения — упростить конструкцию

H увеличить надежность устройства.

Это достигается тем, что в датчик введен|ы диафрагма, выполненная оптически несимметричной относительно оси, перпендикулярной направлению перемещения, и расположенная

5 между осветителем и диском, амплитудный селектор-формирователь и дифференцирующая цепь. Сигнальный вход временного дискриминатора подключен к фотоприемнику и ко входу дифференцирующей цепи, выход ко10 торой через амплитудный селектор-формирователь подключен к селектирующим входам временного дискриминатора.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 — эпю15 ры, поясняющие его работу.

Датчик состоит из осветителя 1, например лампы подсветки, диафрагмы 2, непрозрачного плоского диска 3 с вырезами 4. Диск жестко связан с валом, угол поворота которого

20 необходимо измерить. Осветитель 1 через диафрагму 2 и вырезы 4 диска 8 имеет оптическую связь с фотоприемником 5, предназначенным для преобразования световых импульсов в электрические.

25 Диафрагма 2 выполнена оптически несимметричной относительно оси, перпендикулярной направлению перемещения вырезов 4 диска 8. Для этого на прозрачную щель диафрагмы нанесено оптическое покрытие с пе30 ременной оптической плотностью (см, фиг. 1, 378789 вид а). Кроме того, прозрачная щель диафрагмы 2 может быть выполнена специальной формы, т. е. площади выреза, расположенные по разные стороны оси симметрии, неодинаковые (см. фиг. 1, вид б и В).

Выход фотоприемника 5 подключен к сигнальному входу временного дискриминатора б и входу дифференцирующей цепи 7, выход которой через амплитудный селектор-формирователь 8 соединен с селектирующими входами временного дискриминатора б. Временной дискриминатор, дифференцирующая цепь и селектор-формирователь образуют BpeMeHIной автодискриминатор 9. Временной дискриминатор б предназначен для формирования электрического н апряжения, пропорционального разности частей площадей импульсов, поступающих на его сигнальный вход и совпадающих по времени с селектирующими импульсами, поступающими с селектора-,формирователя 8. Селектор-формирователь предназн ачен для разделения по полярности продифференцированных сигналов с фотоприемника 5 на два канала и нормирования разделенных сигналов с фотоприемника 5 на два канала и нормирования разделенных сиги алов по амплитуде и крутизне фронтов.

Датчик работает следующим образом. При вращении диска 8 вырезы 4 перекрывают оптическую связь между осветителем 1 и фотоприемником 5. При симметричных вырезах 4 закон нарастания переднего и спада заднего фронтов оптических импульсов определяется тем, с какой стороны диафрагмы 2 подходит (или уходит) вырез 4. Если вырез в исходном положении полностью перекрывает оптический канал, а затем перемещается в направлении увеличения оптической плотнрсти диафрагмы 2, то нарастание оптического и, следовательно, электрического сигнала происходит вначале с большей крутизной (см. фиг.2, эпюра А), а от точки максимума, соответствующего моменту, когда оптический канал полностью открыт, сигнал спадает с меньшей крутизной. При противоположном направлении перемещения диска сигналы наоборот вначале плавно нарастают, а с точки максимума круто спадают (см. фиг. 2, эпюра Б). Оптическая несимметрия диафрагмы приводит, следовательно, к зависимости формы оптических, а следовательно, и электрических сигналов от напряжения вращения диска.

Дифференцирующая цепь 7 из каждого сигнального импульса, снимаемого с фотоприемника 5, формирует два разнополярных сигнала (см, фиг. 2, эпюра В), которые селекто5 ром-формирователем 8 формируются в селектирующие импульсы (см. фиг. 2, эпюры Г и

Д) для временного дискриминатора б. Временной дискриминатор определяет разность площадей, ограниченных передним и. задним

10 фронтами сигнальных импульсов.

Знак разности площадей однозначно определяет направление перемещения диска.

К концу каждого сигнала с фотоприемника 5 на выходе автодискриминатора 9 появляется

15 электрический импульс (см. фиг. 2, эпюра Е или Ж), .полярность которого определяет направление перемещения, а число этих импульсов пропорционально величине перемещения.

Вариантом устройства может быть симмет20 ричное выполнение диафрагмы 2, но несимметричное выполнение вырезов 4 диска 8.

Другим вариан том устройства может быть также симметричное выполнение диафрагмы2 и вырезов 4, но оптически несимметричное

25 распределение потока излучения от осветителя 1, для чего между последним и диафрагмой устанавливается прозрачная пластинка с переменной оптической плотностью.

30 Предмет изобретения

1. Фотоэлектрический датчик перемещения накапливающего типа, содержащий осветитель, фотоприемник и расположенный между

35 ними непрозрачный плоский диск с вырезами, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения ненадежности устройства, в него введены диафрагма, выполненная оптически несимметричной относи40 тельно оси, перпендикулярной направлению перемещения, и расположенная между осветителем и диском, времен ной дискриминатор, амплитудный селектор-формирователь и дифференцирующая цепь, причем сигнальный

45 вход временного дискриминатора подключен к фотоприемнику и ко входу дифференцирующей цепи, выход которой через амплитудный селектор-формирователь подключен к селектирующим входам времен ного дискриминато50 ра.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на диафрагму нанесено покрытие с перемен ной оптической плотностью.