ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УГЛА Российский патент 1996 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений углов поворота элементов машин и механизмов, используемых в различных отраслях народного хозяйства.

Известен датчик положения транспортного средства, содержащий подвес с грузом, закрепленный на транспортном средстве с помощью сферического шарнира из магнитомягкого материала, а также узел фиксации подвеса, выполненный на электромагните с катушкой, охватывающей груз [1]
Недостатками датчика являются сложность настройки и низкий ресурс его работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фотоэлектрический датчик угла, содержащий основание, соосно установленные на нем два диска с нанесенными растровыми дорожками, число элементов которых отличается друг от друга на единицу, осветитель, два фотоприемника и электронно-логический блок, входы которого связаны с выходами фотоприемников [2]
Недостаток данного датчика заключается в низком сроке службы, обусловленном сложностью конструкции и ее нетехнологичностью.

Технический результат заключается в повышении надежности и технологичности конструкции.

Для этого фотоэлектрический датчик угла, содержащий основание, соосно установленные на нем два диска с нанесенными растровыми дорожками, число элементов которых отличается друг от друга на единицу, осветитель, два фотоприемника и электронно-логический блок, входы которого связаны с выходами фотоприемников, снабжен жестко закрепленным на основании соосно с дисками кольцом с нанесенными на нем растровыми дорожками, обращенными к растровым дорожкам дисков, которые выполнены разного диаметра, кольцо установлено в одной плоскости с диском меньшего диаметра, а осветитель выполнен в виде двух источников, каждый из которых оптически связан через растровые дорожки с соответствующим фотоприемником.

На чертеже представлен датчик.

Фотоэлектрический датчик угла содержит разъемное из двух частей основание 1, на котором с возможностью вращения на валах 2 и 3 соосно смонтированы размещенные с технологическим промежутком диски 4 и 5 разного диаметра с нанесенными идентичными растровыми дорожками 6 и 7, число элементов которых отличается друг от друга на единицу.

Датчик угла содержит основной осветитель 8, выполненный на базе светодиода, основной 9 и аналогичный дополнительный 10 фотоприемники, выполненные на базе фотодиодов, и снабжен аналогичным дополнительным осветителем 11, который смонтирован оппозитно дополнительному фотоприемнику 10.

Таким образом, основной осветитель 8 и основной фотоприемник 9, а также дополнительный фотоприемник 10 и дополнительный осветитель 11 образуют два идентичных оптических канала.

Датчик угла снабжен также жестко закрепленным на основании 1 кольцом 12, на котором нанесены растровые дорожки, идентичные растровым дорожкам дисков 4 и 5, пересекающие световой поток от каждого осветителя, причем жестко закрепленное на основании кольцо 12 размещено в одной плоскости с диском меньшего диаметра.

Кроме того, растровые дорожки кольца 12 и дисков 4 и 5 обращены навстречу друг другу, а основной 9 и дополнительный 10 фотоприемники подключены к общему электронно-логическому блоку 13.

Фотоэлектрический датчик угла работает следующим образом.

Световой поток от осветителей 8 и 11 проходит через сопряженные элементы растровых дорожек дисков 4 и 5 и кольца 12 и диска 5 и попадает на входы фотоприемников 9 и 10. При вращении диска 5 относительно диска 4 и кольца 12 сигнал с выходов фотоприемников 9 и 10 модулируется. Так как число элементов растровой дорожки 6 отличается на единицу от числа элементов растровой дорожки 7, то за один оборот вращающегося диска 5 на вход электронно-логического блока 13 поступает соответственно N импульсов из одного канала и N-1 импульсов из другого канала.

Таким образом, на входе электронно-логического блока 13 получаются две нониусные шкалы: одна с числом импульсов N, а другая с числом импульсов N-1. Начало и конец каждой из этих шкал формируется нуль-пунктами соответствующих каналов.

Образовавшиеся две шкалы содержат N·(N-1) возможных комбинаций, при любой из которых в электронно-логическом блоке 13 происходит совпадение во времени только одного из импульсов каждого канала, а то, какие из импульсов по счету совпадают, зависит от величины угла между нуль-пунктами обоих каналов. Для получения отсчетов угла поворота электронно-логический блок 13 фиксирует совпадение импульсов каждого канала и считает число импульсов от сигнала нуль-пунктов до совпадения импульсов.

Предложенный фотоэлектрический датчик угла характеризуется простотой конструкции и низкой трудоемкостью изготовления.

Световой поток от осветителей проходит через сопряжение элемента растровых дорожек дисков и кольца и попадает на вход фотоприемников. При вращении диска относительно другого диска сигнал с выходов фотоприемников модулируется, а так как число элементов одной растровой дорожки отличается на единицу от числа элементов другой растровой дорожки, то за один оборот вращающегося диска на вход электронно-логического блока поступает, соответственно, N импульсов от одного канала и N-1 импульсов из другого канала. 1 ил.

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УГЛА, содержащий основание, соосно установленные на нем два диска с нанесенными растровыми дорожками, число элементов которых отличается друг от друга на единицу, осветитель, два фотоприемника и электронно-логический блок, входы которого связаны с выходами фотоприемников, отличающийся тем, что он снабжен жестко закрепленным на основании соосно с дисками кольцом с нанесенными на нем растровыми дорожками, обращенными к растровым дорожкам дисков, которые выполнены разного диаметра, кольцо установлено в одной плоскости с диском меньшего диаметра, а осветитель выполнен в виде двух источников, каждый из которых оптически связан через растровые дорожки с соответствующим фотоприемником.