Фотоэлектрический датчик угловых перемещений

 

(Ii) 560I37

ОП ИСА НИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сон)а Советскик

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.07.75 (21) 2154047)28 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.05,77. Бюллетень М 20

Дата опубликования описания 04.07.77 (51) Ч, Кл. - G 01В 11 26

Государственный комитет

Совета Министров СССР пв делам нэобретений н открытий (53) УДК 531.715.27 (088.8) (72) Авторы изоорстения

H. Д. Махотин, В. В. Титов и А. М. Кочетков (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, касается датчиков угловых перемещений и может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления.

Известен фотоэлектрический датчик угловых перемещений, содержащий корпус, подвижныи и неподвижный растры, по оое стороны от которых в корпусе соосно расположены фотоприемники и осветительное устройство.

Однако такой датчик имеет невысокую точность преобразования перемещений.

)таиболсе близким 110 технической сущности к изооретснию является фотоэлектрический датчик угловых перемещений, содергкащии корпус, подвижный и неподвижный растры, по оое стороны от которых в корпусе соосно расположены две пары фотоприемников и осветительных устройств, состоящих из жестко связанных конденсора и точечного источника излучения. j lpH вращении подвижного растра относительно неподвижного происходит модуляция светового потока, которая воспроизводи 1ся фотоприемниками в виде электрических сигналов на их зажимах. <. датчика снимаются два сигнала треугольной формы, каждый из которых формируется парои диаметрально расположсHIII lx фотоприемников.

Для Определения направления враще!шя подвижного растра необходи vio, чтобы сигналы с дагчика имели сдвиг IIO фазс, олизкпй к 90 .

Для этогo осветительные устро cT!Ia в opH0II паре усганавлпваются наклонно под углом я

Tак, чTООЫ ВЫI!ОГI1151)IОCЬ уCЛОВ)iС ! г

)

-И где )" — угловои шаг нанесения штрихов на растраx; !!1 d — зазор между растрами.

Из формулы вы гекаег, что при выбранном угле наклона сс фазовыи сдвиг выходных сшпа) IOH СТРОГО ОпрСдС.IЯСТС51 ВС;Iи iliil011 за30ра а.

Однако из-за торцово)о оисния подвижного растра, которос в реальных конструкциях всегда имеет место из-за наличия инструментальных погрешностеи, величина зазора и непрерывно изм няется, что приводит к значительным фазовым погрешностям, снижающим точность преобразования датчика.

Кроме гого, этот датчик ооладаст и значитсльнымп амплитудными погрешностями, 00условленными псидспп IIIOcTI lo ll нсравномерносгью засвспсп светоч) Встшггсльных 110ВСРXIIOCTili ф0 ГOllj)IICXiilIII OI3, ВЫ.)В;!1IНЫХ iliCÎВсj)LLlillC ВОМ КОПС ГРУКЦПП ОСВС! П l с, II)IIOI 0 1 С 1роllс ГВа, В ко горО)! коп ас1100р Il ис ГÎ I!!Ill

II3;I1 Ч10llll51 жССТI -0 ОоьсдиllснЫ и О jllOII )С га.ill

Д П ПР11В513КИ II)IPIIIicITj)IICCI)I ИЗЛ1 ЧСНИ5! IICТОЧНП.

560137

2i)

2) 30

33

43 ка 1< оп 1 пческой ocll I

Таким образом, рассматриваемый датчик не обеспечивает высокой точности преобразования из-за наличия амплитудных и фазовых ошибок и требует обязательного отбора источников излучения по идентичности диаграмм направленности излучения.

Предлагаемый датчик отличается от известных тем, что для повышения точности датчика и исключения подбора источников излучения 110 симметрии индикатрисс излучения он снабжен шаровой опорой, установленной в корпусе с возмо кностью уг IOBIIx перемещений относительно упомянутой оптической оси, а центр точечного источника излучения совпадает с центром шаровой опоры.

На чертеже изображена принципиальная схема датчика.

Датчик содержит корпус 1, подшипнш<овый узел 2, вал 3, подвижный задающий растр 4, неподвижный индикаторный растр 5, фотоприемники 6, оправу 7, осветительное устройство, состоящее из конденсора 8, точечного

IIcru I11III

Растровое сопряжение состоит из подвижного задающего раствора 4, жестко закрепленного па валу 3, и индикаторного растра 5, закрепленного неподвижно в корпусе 1. Для расширен;151 функцпон;1;lьных Возм05кпостеи датчика фотоприемники 6 представляют собой четыре фотодиода, смещенных последовательно друг относительно друга па 1/4 шага муаровой комоинационной пОлОсы и закpeII;Iellных неподвижно в корпусе 1 со стороны подвижного задающего растра 4. Источник пзлучения 9 крепится в шаровой опоре 10 таI

Шаровая опора 10 прин<имается к корпусу 1 с помощью прижима 11, что позволяет надежно фиксировать пространственное положение фотоприемников 6. Шаровая опора выполнена таким образом, что выполняет также функции отражателя, а выбранный конструкциоп материал с хорошей теплопроводностью позволяет ее также использовать в качестве теплоотвода.

Работает предлагаемый датчик следующим образом.

11епрерывпое изменение углового положения вала 3 преобразуют подви кным и неподвижным растрами в периодическое изменение светового потока между осветительным устройством и фотоприемниками 6, при этом фотоприсмги1ки реагируют на это изменение и ьыдают во внешнюю цепь периодический электрический сигнал.

Съем информации производят одновременно с четырех диаметрально расположенных групп фотоприемников, чем практически устраняются амплитудные и фазовые ошибки от бисппя подвижного растра 4.

Формула изобретения

ФотОэлект1)и1еский датчик угловых перемещс1шй, содержащий корпус, подвижный и неподвижный растры, по обе стороны от которы: в корпусе на одной оптической оси расположены фотоприемники и осветительное устройство, состоящее из конденсора и точечногo источника пзлуче1гия, отл и I а Ioщи йС 51 I ЕМ, ЧТО, С ЦЕЛЫО ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ датчика и исключения подбора источников излучения по симметрии индикатрисс излучения, он снабжен шаровой опорой, установленной в корпусе с возможностью угловых перемещений относительно упомянутой оптической оси, а центр точечного источника излучения совпадает с центром шаровой опоры.

560137

Составитель Л. Лобзова

Техред М. Семенов

Редактор О. Юркова корректор Л. Брахиина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1392/7 Изд. М 498 Тираж 907 Подписное

ЦН1!ИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изо<брет<ипй и открытий

113035, Москва, УК-Зо, 1 аси скал иаб., д. 4/5