Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код

Авторы патента:

G08C9/06 - Системы для передачи измеряемых переменных величин, управляющих или подобных сигналов (пневмогидравлические передающие системы F15B; чувствительные элементы для определенных физических переменных см. в соответствующих подклассах, например классов G01,H01; индикаторные или регистрирующие устройства см. в соответствующих подклассах, например G01D,G09F; механические средства для преобразования выходного сигнала чувствительного элемента в различные переменные величины G01D 5/00; мостовые схемы с автоматической балансировкой G01R; управление положением вообще G05D 3/00; механические системы управления G05G; системы для передачи только сигналов "включено-выключено", системы для передачи сигналов тревоги G08B;

О Il Й C A К И E (II) 574741

ИЗОБРЕТАЛИ и Я

Сани Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.01.76 (21) 2320670/18-24 (51) М 1;л G 08С 9/06 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

Совета Министров СССР

Ilo делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.77. Бюллетень М 36

Дата опубликования описания 30.09.77 (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения

1О. С. Расщепляев и С. А. Рачков (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для прецезионных измерений угла поворота вала в пределах

0 вЂ” n 360 .

Известны фотоэлектрические преобразователи угла поворота вала в код, основанные на использовании явления интерференции опорного и измерительного излучений, получаемых от когерентного источника. Определяемое угловое перемещение при этом преобразуется с помощью оптико-механической части в фазовый сдвиг измерительного излучения, который измеряется с помощью интерферометра и электронно-измерительного блока. Однако известные устройства обеспечивают незначительный диапазон измерений и имеют недостаточно высокое быстродействие (1).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник когерентного излучения, интерферометр, преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг и электронно-измерительный блок, включающий в себя счетчик (2).

Цель изобретения вЂ” расширение пределов измерения и повышение быстродействия преобразователя.

Это достигается тем, что преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг представляет собой оптически отражающий кулачок с профилем круговой эвольвенты, который соосно соединен с входным валом и через интерферометр оптически соединен с источником ко5 герентного излучения, интерферометр выполнен двухканальным, а в электронно-пзмеритс1bllbl1I Олок Введены элсктронныll 1,Оммутатор п анализатор состояния счетчика, Выход которого подсосдин| и к 1 праВляlощему Вхо10 ду электронного комь утатора, выходы электронного коммутатора через счетчик соединены с входом анализатора состояни>1 счетчика, а выходы интерферометра подключены к информациош|ым входам электронного коммута15 тора электронно-измерительного блока.

Для исключения погрешностей, обусловленнъ| скачками фазы В 1 Онечных точках ЭВОльвенты, что имеет место при полных оборотах кулачка, интерферометр выполнен по двухка20 нальной схеме, а его выходы подключсны K счетчику электронно-измерительного блока через электро.IIIIIiI комм тагор, управляемый анализатором состояния счетчика. Анализатор состояния счетчика совместно с коммутатором

25 обеспечивают то|нос электрическое сопряжение шкал обоих каналов измерения.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Она состоит пз отражающего кулачка 1, 30 двухканального пнтсрферометра 2 (каналы А

574741 и Б) > электро!1!!О-измерпгс. !!>!!ОГО блок!! 3, источника 4 когерентного излучения. Интерферометр состоит пз фотоприемников 6 и 6, светоделптельпых элементов 7 !! 8, отражающих зеркал 9 вЂ” 12. Ка>кды!! фотоприемник имеет по два выхода соответственно для прямого и реверсивного счет- интерференционных полос. Электронно-измерительный блок включает в себя электронный коммутатор 13, информационные входы которого подключены к выходу интерферометра, реверсивный счетчик

14 интерференционных полос, подсоединенный к выходу коммутатора 13, и анализатор 15 состояния счетчика. Выход анализатора подключен к управляющему входу коммутатора, а вход вЂ” к реверсивному счетчику.

Работу устройства рассмотрим на примере работы канала А.

Оптическая система интерферометра настраивается таким образом, что в поле зрения фотоприемника интер ферируют два луча; опорный луч с неизменной фазой и измерительный луч, отраженный от поверхности кулачка. При вращении кулачка в поле зрения фотоприемника наблюдается смещение интерференционной картины. Число полос, проходящих через анализатор фотоприемника, прямо пропорционально углу поворота кулачка, а направление перемещения полос определяется направлением его вращения.

В зависимости от направления вращения кулачка на одном или другом выходе фотоприемника появляются электрические импульсы, число которых пропорционально углу поворота кулачка в данном направлении. Эти импульсы через коммутатор 13 поступают на реверсивный счетчик 14, показания которого в цифровом коде отражают угол поворота кулачка, а значит, и вала. Аналогично работает и канал Б.

Анализатор совместно с коммутатором управляют устройством таким образом, что на входы реверсивного счетчика поступают сигналы лишь от того канала интерферометра, который связан с рабочим участком поверхности отражающего кулачка. При круговом вращении кулачка в качестве сигнала на переключение каналов используется сигнал накопления в счетчике числа импульсов, соот5 ветствующего повороту кулачка на 180 .

Предлагаемое устройство сочетает в своих характеристиках прецезионную точность интерференционных измерителей с широкодиапазонностью и быстродействием электриче10 ских бесконтактных измерителей угла поворота вала.

Формула изобретения

15 Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник когерентного излучения, интерферометр, преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг и электронно-измерительный блок, со 0 держащий счетчик, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов измерения и повышения быстродействия преобразователя, в нем преобразователь угла поворота вала в фазовый сдвиг выполнен в виде оптически

25 отражающего кулачка с профилем круговой эвольвенты, который соосно соединен с входным валом и через интерферометр оптически соединен с источником когерентного излучения, интерферометр выполнен двухканальным, 50 а в электронно-измерительный блок введены электронный коммутатор и анализатор состояния счетчика, выход которого подключен к управляющему входу электронного коммутатора, выходы электронного коммутатора че05 рез счетчик соединены с входом анализатора состояния счетчика, выходы интерферометра подключены к информационным входам электронного коммутатора электронно-измерительного блока.

40 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 326443, кл. G 01В 11/26, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 302593, 45 кл. G 01B 11/26, 1971.

574741

Составитель И. Назаркина

Техред Л. Гладкова Корректор И. Позняковская

Редактор И. Грузова

Подпи".и ое

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2144/15 Изд. № 774 Тираж 778

НГ10 Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5Ê-35, Раушская паб., д. 4/5