Датчик углового положения

 

) ... и

ОП ИСАНЙЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 538220 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено13.06 7 (21) 2144171/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.12.76.Бюллетень № 45 (45) Дата опубликования описания 26.03.77 (51) М. Кл.

& 01 В 11/26

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.715.27 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. Ф. Ивин и И. Б. Шавырин (71) Заявитель Московское оРдена Ленина и оРдена ТРУдового КРасного Знамени высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана (54) ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано, в частности,для измерения углового положения объекта.

Известен датчик углового положения, используемый в оптической следящей системе, содержащий объектив, построенный по схеме Кассагрена, фотоприемник и электронный блок (1).

Использование в датчике объектива, со- 10 стоящего из нескольких отражающих поверхностей, приводит к недостаточной стабильности, снижающей точность отсчета положения.

Наиболее близким по технической суп - 15 ности к предложенному изобретению является датчик углового положения, содержащий призму полного внутреннего отражения и два фотоприемника, включенных по дифференциальной схеме (2). 20

В данном датчике используется только зависимость изменения светового потока от угла рассогласования, что приводит к недостаточной стабильности, снижающей точность отсчета положения. 25

Бель изобретения — повышение точности отсчета положения.

Это достигается тем, что предложенный датчик снабжен интерференционным фильтром, расположенным между призмой и фотоприемниками и имеющим прозрачные участки, например, в виде обращенных вершинами друг к другу треугольников.

На фиг. 1 схематично изображен датчик углового пололения; на фиг. 2 — световой зонд, прошедший через боковые грани призмы при отсутствии угла рассогласования; на фиг. 3 - световой зонд при появлении угла рассогласования; на фиг. 4 - ход лучей через призму полного внутреннего от ражения.

Датчик содержит призму 1 полного внутреннего отражения, интерференционный фильтр 2, имеющий прозрачные участки, например, в виде обращенных вращением друг к другу треугольников и фотоприеа+ники 3 и 4.

Предложенный датчик работает следующим образом.

538220

При отсутствии угла рассогласования на фотоприемники попадает очень малое количество света, вызванное немонохроматичностью света, прошедшего через фильтр, дефектами изготовления призмы и пр. при появлении угла рассогласования происходит нарастание энергии в световом зонде и

его перемещение. Поскольку у интерференционного фильтра от изменения угла падения на его поверхность происходит смсщение полосы пропускания, то при увеличении угла рассогласования длина волны света, попадающего на фотоприемник, изменяется, приближаясь к максимуму спектральной чувствительности фотоприемника.

За счет использования трех эффектов: уве" личения энергии светового зонда, геометрического перемещения светового зонда и вызванного этим смещения полосы пропускания увеличивается относительная крутизна О, равная

СЕс

Д с/ где с q, - сигнальный ток фотоприемника, что приводит к увеличению стабильности положения отсчета при использовании немонохроматических источников света.

В связи с тем, что один и тот же фс топриемник имеет уход чувствительности, связанный с изменением температуры, старением и пр., величина относительной чув ствительности характеризует стабильность положения точки отсчета. Чем больше о ношение крутизны (изменение фототока, вызванное изменением угла рассогласования) к величине фототока, тем в меньшей мере сказываются уходы фотоприемника на дрейф положения отсчета, т.е. возра тает стабильность отсчета. Для известного датчика

Z(1+ Sin 1)

=RE $

Р о срп sing со f J где R — чувствительность фотоприемника для длины волны источника изпучения:

t.o - освещенность;

$ „- плошадь чувствительной площадки фотоприемника; у

Р Sing cosy где К с(1 )- изменение спектральной чувствительности фотоприемника, вызванное смещением длины волны пропускания интерференционног о фильтра;

15 - расстояние между точкой выхода крайнего луча из боковой грани призмы и плоскостью фотоприемников;

Д вЂ” угол при вершине треугольников в интерференционном фильтре;

di, 2.«+Si P) Е

4 г

d g o 5ihg соз/ Ыпу

g q c os ) (2, /cusp) + — 2,с,os

ГбВ Л 5

R л1;

"л бЯ д

=d g

Таким образом, относительная чувствительность предложенного датчика выше, чем у известного, и подбором R может быть еще более повышена.

Формула изобретения

Датчик углового положения, содержащий призму полного внутреннего отражения и два фотоприемника, включенных по дифференциальной схеме, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точно45 сти отсчета положения, он снабжен инте ференционным фильтром, расположенным между призмой и фотоприемниками и имек щим прозрачные участки, например, в виде обращенных вершинами друг к другу тре,50 угольников.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. 2 урнал "Dna ustèåü А отсдие et putiafes 5исьье, 1973г., № 3.

2. Патент США 14 3237794, кл. 250215, 16,06.64ã.

2с

Для предлагаемого датчика

А

"+=R (A) f. tg <(» ggpggg1

538220 фиг. 1 Ри г. 2 Риг. Я

Фиг. Ф

Составитель Лобзова

Редактор И. Бродская Техред О. Луговая Корректор В. Куприянов

Заказ 5798/23 Тираж 844 Подписное

Ш ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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