Фотоэлектрический преобразователь угол-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;

åàå е"тя®-Мк мвчфраа е а

Союз Советскик

Социалистических

Республик

„„734778

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-вувЂ” (22)Заявлено 07.10.77 (21)2532238/18-24 (51) Щ. Кл. .2

408 С 9/06 с присоединением заявки РЙ

Гасударственный камнтет

СССР (23 } Приоритет!

Опубликовано15,05,80. Бюллетень N 18 йо йелете нэабретеннй н атерытнй (53) УДК681.325 (088,8) Дата опубликования описания 17.05,80 (72) Авторы изобретения

Б. П, Муравьев и В, М. Иванов (73) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УГОЛ-КОД

Изобретение относится к области контрольно-измеоительной техники и может быть использовано в оптикс-механических угломерных устройствах для определения координат исследуемых объектов.

Известен оптический растровый камертонный датчик, содержащий вращающийся барабан с прорезями, растровую решетку, закрепленную на кольцевом камертоне, привод камертона, осветитель и фотоприемник.

Излучение от осветителя, расположенного с внутренней стороны барабана, проходит через колеблющуюся растровую решетку, прорези барабана и попадает на фотоприемник, расположенный с внешней стороны ба-,5 рабана 1 . Такая конструкция датчика повышает точность измеренйя углов за счет постоянной работы решетки на резонансной частоте, однако этот датчик не выдает данных об угловых положениях вала в кодовойщ форме, и поэтому не может быть использован для статического определения углов.

Известен фотсюлектрический импульсный датчик, состоящий из двух соосно вращаюшихся в противоположные стороны прозрачных дисков с нанесенными на них непрозрачными рисками и расположенных по обе стороны от них фотоприемника и источника излучения. В момент совпадения на дисках прозрачных участков свет от источника .излучения попадает на фотоприемник, а в момент совпадения прозрачных и непрозрачных участков приемник затемнен.

Это устройство так же имеет повышенную точность измерения углов, но не выдает кодовой комбинации сигналов (2 .

Наиболее близким к данному изобретению является преобразователь с многодорожечным модулятором, который преобразует угловые положения вала в электрические импульсЬ1 с одновременным их кодированием. Этот преобразователь содержит непрозрачный вращающийся диск (барабан) с прорезями, которые сгруппированы в кольцевые дорожки и образуют кодовую маску, и неподвижно установленные датчики, состоящие из источника излучения, диафрагмы и фотоприемника Я.

3 734778 Д

Этот преобразователь может быть ис- Все датчики по функциональному признапользован в целом ряде случаев, однако ку Разбиты на тРи части (гРУппы), в коего применение в малогабаритных приборах тоРые входчт соответственно опии, пва и для определения углов порядка, например четыРе датчика. В каждой гРуппе все фоопной угловой минуты и менее, невозмож- 5 топриемники подкшочены к общему выходу. но в связи с трудностями изготовления ко- Различие датчиков разных групп заклюповых барабанов, у которых прорези на чается в ширине диафрагмы 8, которая дорох ках младших разрядов при такой дис- у всех датчиков внутри групп одинакова. кретности измеряются сотыми долями милли- Диафрагмы 8 установлены в фокусах, где метра; Работа преобразователя íà средних i0 сходятся лучи осветителей, отраженные скоростях (до 1000 об/Мин) требует при- элементами кодовой маски. менения специальных малоинерционных фо- Датчики в данной группе нахопятс атчики в данной группе находятся на топриемников. Узкие прорези на барабане Равном РасстоЯнии один от пРУгого или легко загрязняются, что снижает падеж- на расстоянии "гп;» от первого датчика. ность преобразователя. m.-Kt(i ) ", Белью изобретения является повышение и

2. разрешающей способности и быстродействия п еоб азователя, вЂ” шаг между элементами кодовои

Поставленная цель достигается тем,что ки1 кодовая дорожка младшего разряда, вдоль

1 - порядковый номер датчика в групкоторой в корпусе установлены группы дат пе чиков, выполнена в виде цепочки зеркаль т2 = 2 где - порядковый номер групдиафрагм, размещенных перел фотоприемни25 пы. ками, равна

Первые датчики в группах установлены;

t + 2 f. ЬД о между собой на расстоянии "Я"

2А М=1 К

Ширина диафрагмы гпе 4 вЂ” шаг между смежными фокусирую- S = 1

z ЕГО шими элементами; где Т - расстояние между центрами абервЂ” фокусное расстояние фокусирующе- рационных пятен фокусирующего элемента го элемента; кодовои дорожки при повороте .барабана на о(вЂ” угол между прямыми, соединяю- угол шими середины смежных фокусиру-.

ЗБ

Т=1+2f tg а . ющих элементов с центром бара- где f вЂ” фокусное расстояние;

1 бана; с вЂ” центральный угол, соответствуюh вЂ” число датчиков в группе, щий шагу между элементами коНа фиг. 1 и фиг. 2 показан предлагаедовой маски. мый фотоэлектРический пРеобРазователь 40 Подставляя значение. »T» в вь ажение угол-код, где изображен корпус 1, в котз- (y) получ, ром установлен барабан 2 с нанесенной на t 21tg w его цилин прической поверхности кодовой Sâ€”

z 2il дорожкой младшего разряда и, например, х семь датчиков 3. На фиг. 2 показаны дат Устройство работает следующим обрачики и часть барабана, разрезанные плос- зом. костью, перпендикулярной оси вращения ба- Световой поток, оттраженный от фокурабана и проходящей через оптические оси сирующих элементов, попадает через диадатчиков, фрагмы на фотоприемники одних датчиков

И и не попадает на фотоприемники других

В состав датчиков входят осветитель датчиков. Благодаря выведенной закономер.

4, линзы 5 и 6, диафрагмы 7 и 8, фото- ности в расположении датчиков, их колиприемник 9 и корпус датчика 10. честве и размерах диафрагмы, засветка

На фяг. 2 видно также, что конструция фотоприемников происходит по определенной кодовой дорожки младшего разряда выпол- >> закономерности, которая соответствует иена в виде цепочки зеркальных фокусирую- определенному положению барабана, прищих элементов, например, сферической фор чем в каждой группе acerlla засвечивает мы асположенных вплотную один и дру- ся только один фотоприемник или не заs p свечивается ни одного.

5 734

При повороте барабана на один шаг между фокусирующими элементами, каждая группа датчиков выдает в выбранной, например, двоичной системе счисления, соответстенно один, два и четыре импульса, 5 что соответствует трем разрядам двоичного кода, причем эти коды являются более младшими по оТношению к той кодовой дорожке, с помощью которой они получены. Таким образом, установка N

10 групп датчиков на дорожке младшего разряда увеличивает дискретность преобразователя в 2 раз. При этом все датчики работают с одинаковой частотой, что поз15 воляет увеличивать дискретность преобразователя без снижения его быстродейст

BKQ, Использование зеркальных фокусирующих элементов в дорожке младшего разряда дает более крутые фронты импульсов за счет того, что угловая скорость дви20 жения пучков света в этом случае в два раза выше скорости вращения барабана.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь угол-код, содержащий неподвижный корпус, в котором установлены вращающийся ба30 рабан с нанесенной на его цилиндрической поверхности кодовой маской, и датчики.

778 6 каждый из которых состоит из осветителя, оптической системы, диафрагмы и фотоприемника, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и быстродействия, кодовая дорожка младшего разряда, вдоль которой в корпусе установлены группы датчиков, выполнена в виде цепочки зеркальных фокусирующих элементов; а ширина диафрагм, раз-. мещенных перед фотоприемниками, равна + г .tg сл .,1 г. 2п где % вЂ” шаг между смежными фокусирую.щими элементами; вЂ” фокусное расстояние фокусирующего элемента;

Я- угол между прямыми, соединяюшими середины смежных фокусирующих элементов с центром барабана; вЂ” число датчиков в группе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 356453, кл. Q 01 В 11/20, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

N 302594, кл. QOl В 13./26, 1968.

3. Литвак В. И. Фотоэлектрические датчики в системах контроля, управления и регулирования, М., Наука, 1966, с.1851 89 (прототип) .

Составитель И. Назаркина

Редактор Н. Каменская Техред H. Ковалева Корректор Г. Назарова

Заказ 2093/53 Тираж 682 Подписное

1ЯНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб„д, 4/5

Филиал 11)U1 Патент,.r. Ужгород, ул. Проектная, 4