ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИОМЕТР Российский патент 1997 года по МПК H01L31/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструированию фотоэлектрических потенциометров для следящих систем, и может быть использовано при изготовлении датчиков угловых и линейных перемещений для устройств автоматики и вычислительной техники.

Известен фотоэлектрический потенциометр [1] В этом тезническом решении рассматриваются два варианта образования светового зонда, использующие призму и линзу, которые передают энергию для питания источника света с помощью высокочастотного трансформатора. Оба варианта имеют сложные призмы с линзами и стоят очень дорого.

Известен потенциометр [2] в котором используются для формирования светового зонда кроме источника света линзы, образующие конденсор и маски.

Недостатком этого потенциометра является сложность конструкции, дороговизна и невозможность сделать достаточно компактную конструкцию.

В другой конструкции [3] описан потенциометр с оптическим движком, который состоит из непрозрачного кожуха в основном цилиндрической формы. По оси цилиндра расположен стержень протяжки потенциометра. Ось установлена, например, на взаимодействующих шарикоподшипниках кожуха. Внутри этого кожуха концентрично оси и ортогонально оси расположена пластина суппорт, на которой размещено переменное сопротивление с оптическим управлением в форме диска. Ось может вращаться по центру на фоточувствительном кольце, а также содержит неподвижный источник света, расположенный по указанной оси со стороны противоположной той стороне, на которой ось выходит из кожуха, и, кроме того, устройством оптического отражения является призма.

Недостаток этого устройства заключается в том, что формирование светового зонда осуществляется сложной формы призмой и сложной и громоздкой механикой.

Техническим результатом является уменьшение габаритов, веса и стоимости фотоэлектрического потенциометра.

Технический результат достигается тем, что в фотоэлектрическом потенциометре, содержащем корпус с крышкой и осью и размещенные в нем светочувствительный элемент и точечный источник света, расположенный соосно с осью, а также элемент формирования светового пучка, жестко связанный с осью и выполненный в виде светозащитного цилиндра, охватывающего точечный источник света и имеющего щель для прохождения светового пучка с светочувствительному элементу, элемент формирования светового пучка выполнен в виде сегмента параболоида вращения, соединенного торцами боковых стенок с щелью светозащитного цилиндра, при этом точечный источник света расположен в фокусе параболоида вращения, а внутренняя поверхность его выполнена светоотражающей. Кроме этого, элемент формирования светового пучка может быть выполнен в виде двух или более сегментов параболоида вращения, в местах соединения которых с боковой поверхностью светозащитного цилиндра имеются соответствующие им щели для прохождения света к светочувствительным элементам, при этом количество светочувствительных элементов и сегментов параболоида вращения должно соответствовать числу образуемых секций.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показал, что предлагаемый фотоэлектрический потенциометр отличается от известного выполнением элемента формирования светового пучка, который выполнен в виде одного или более сегментов параболоида вращения, в местах соединения которых с боковой поверхностью светозащитного цилиндра образованы соответствующие им щели для прохождения света к светочувствительным элементам, при этом количество светочувствительных элементов и сегментов параболоида вращения должно соответствовать числу образованных секций.

Таким образом предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими решениями в данной области техники не позволило выявить в них отличительных признаков, совпадающих с предлагаемым решением, что позволяет сделать вывод о том, что изобретение имеет изобретательский уровень.

Изобретение является промышленно применимым, так как оно может быть использовано при изготовлении датчиков угловых и линейных перемещений для устройств автоматики и вычислительной техники.

На фиг. 1 показан предлагаемый потенциометр, разрез; на фиг. 2 показан элемент формирования светового пучка; на фиг. 3 показан вариант выполнения фотоэлектрического потенциометра с двумя сегментами параболоида вращения.

Фотоэлектрический потенциометр (фиг. 1 3) содержит корпус 1 с крышкой 2, в корпусе 1 на подшипнике (показан, но не оцифрован) установлена ось 3, соосно которой жестко закреплен элемент 4 формирования светового пучка, представляющий собой светозащитный цилиндр 4, соединенный с сегментом параболоида вращения 5 торцами боковых стенок с щелью светозащитного цилиндра 4, охватывающего точечный источник света 6, расположенный соосно с осью 3. На корпусе 1 закреплен светочувствительный элемент 7, выводы которого подсоединены к контактной колодке 8, светозащитный цилиндр 4 имеет щель 9, такую же щель 10 имеет и сегмент параболоида вращения 5 для прохождения светового пучка. При этом внутренняя поверхность сегмента параболоида вращения 5 выполнена светоотражающей.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Световой поток от точечного источника через щель 9 попадает в сегмент параболоида вращения 5 и, отражаясь от его внутренней поверхности через щель 10, попадает на светочувствительный элемент 7. Под воздействием света определенная часть светочувствительной поверхности элемента 7 становится электропроводной, а при вращении оси 3 вместе с элементом формирования светового пятна положение освещенной части на фоточувствительной поверхности изменяется, преобразуя угол поворота оси 3 в электрический сигнал, представляющий собой изменение коэффициента передачи электрической схемы элемента 7. Электрический сигнал снимается с контактной колодки 8.

Для случаев, когда рабочий угол поворота входной оси 3 менее 180^o и преследуется цель повышение точности, надежности или же для изготовления в одном корпусе 1 двух или более фотоэлектрических потенциометров, действующих от одного источника света и имеющих один общий механический вход, элемент формирования светового пучка выполняется в виде светозащитного цилиндра с двумя или более щелями 9, каждая из которых снабжается сегментом параболоида вращения с щелью 10 и, кроме того, на основании корпуса 1 устанавливается два или более светочувствительных элемента 7, конструктивно выполненных на раздельных или общей изоляционных подложках.

При этом, когда преследуется цель повышения точности или надежности, электрические схемы светочувствительных элементов соединены параллельно, что обеспечивает условия для резервирования и снижения погрешностей за счет усреднения элементарных погрешностей. Для получения же двух или более фотоэлектрических потенциометров в одном корпусе электрические выводы раздельно подключены к соответствующим клеммам контактной колодки 8, обеспечивая возможность подключить входные напряжения и вывести выходные напряжения от каждого из потенциометров раздельно.

Прелагаемое техническое решение значительно уменьшает габариты, вес и, соответственно, стоимость фотоэлектрического потенциометра, поскольку позволяет выполнить элемент формирования светового пучка значительно проще, чем в прототипе, и с меньшим объемом трудовых и материальных затрат.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструированию фотоэлектрических потенциометров для следящих систем, и может быть использовано при изготовлении датчиков угловых и линейных перемещений для устройств автоматики и вычислительной техники. Сущность изобретения: фотоэлектрический потенциометр содержит корпус 1 с крышкой 2, в корпусе 1 на подшипнике установлена ось 3, соосно которой жестко закреплен элемент формирования светового пучка, выполненный в виде светозащитного цилиндра 4, охватывающего точечный источник света 6 и имеющего щель 9 для прохождения светового пучка к светочувствительному элементу 7, закрепленному на корпусу 1, выводы которого подсоединены к контактной колодке. Устройство содержит также сегмент параболоида вращения 5, соединенный торцами боковых стенок с щелью 9 светозащитного цилиндра 4, при этом точечный источник света 6 расположен в фокусе параболоида вращения 5, а внутренняя поверхность его выполнена светоотражающей. Для случаев, когда рабочий угол поворота оси 3 менее 180^o, элемент формирования светового пучка содержит два или более сегмента параболоида вращения 5, в местах соединения которых с боковой поверхностью светозащитного цилиндра 4 образованы соответствующие им щели 9 для прохождения света к светочувствительным элементам 7, при этом количество светочувствительных элементов 7 и сегментов параболоида вращения 5 должно соответствовать числу образуемых секций. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Фотоэлектрический потенциометр, содержащий корпус с крышкой и осью и размещенные в нем светочувствительный элемент и точечный источник света, расположенный соосно с осью, а также элемент формирования светового пучка, жестко связанный с осью и выполненный в виде светозащитного цилиндра, охватывающего точечный источник света и имеющего щель для прохождения светового пучка к светочувствительному элементу, отличающийся тем, что элемент формирования светового пучка дополнительно снабжен сегментом параболоида вращения, соединенного торцами боковых стенок с щелью светозащитного цилиндра, при этом точечный источник света расположен в фокусе параболоида вращения, а внутренняя поверхность его выполнена светоотражающей. 2. Потенциометр по п.1, отличающийся тем, что элемент формирования светового пучка снабжен двумя или более сегментами параболоида вращения, в местах соединения которых с боковой поверхностью светозащитного цилиндра образованы соответствующие им щели для прохождения света к светочувствительным элементам, при этом количество светочувствительных элементов и сегментов параболоида вращения должно соответствовать числу образующих секций.