ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА Российский патент 2003 года по МПК H03M1/24 H03M1/28 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для аналого-цифрового преобразования углового положения вала в цифровой код для получения цифровой информации от управляемых объектов и ввода ее в цифровые управляющие и вычислительные машины.

Известен фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений, содержащий корпус, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели с излучателями, фотоприемниками и считывающим диском, при этом держатели излучателей и фотоприемников связаны друг с другом посредством микрометренных винтов, резьбовая часть которых сопряжена с держателем фотоприемников, а стержневая часть по плотной посадке сопряжена с держателем излучателей, см. Преснухин Л.Н. "Фотоэлектрические преобразователи информации". М.: Машиностроение, 1974, рис.152, с. 303.

Недостатком этого преобразователя является малая жесткость конструкции, т. к. резьба на микрометренных винтах и держателе не обеспечивает плотного сопряжения деталей в радиальном направлении, кроме того, установка микрометренных винтов на резьбе снижает точность базирования и надежность крепления деталей при различных режимах ударных воздействий.

Известен фотоэлектрический преобразователь угла, содержащий корпус, имеющий отверстие с размещенным в нем направляющим цилиндром, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели для излучателей, фотоприемников и считывающего диска с базовыми отверстиями, сопряженными с направляющим цилиндром, см. Преобразователь первичный ППФЭ-14, ДЖГ 2.787.002 ТО, 1981, с. 13.

Корпус и держатели фотоприемников связаны друг с другом посредством винтов, резьбовая часть которых сопряжена с корпусом, а стержневая - с держателем фотоприемников. Держатель фотоприемников выполнен с цилиндрическим выступом, который связан с цилиндрическим углублением в корпусе. Держатель излучателей с корпусом связан винтами и направляющим цилиндром.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения
Однако оно обладает недостатками.

Связь корпуса и держателя фотоприемников обуславливает низкую жесткость конструкции и сложность сочленения излучателей, фотоприемников и информационных структур считывающего диска в угловых направлениях относительно оси устройства. Связь корпуса и держателя излучателей не обеспечивает необходимой жесткости конструкции в угловом направлении относительно оси направляющего цилиндра из-за наличия люфтов в винтовых соединениях и усложняет сочленение считывающих каналов, что сказывается на точности устройства. Попарное сочленение деталей влияет на жесткость всей конструкции, особенно при синусоидальных вибрациях с частотой более 300 Гц и накладывает ограничения использования устройства при больших перегрузках, например, в космической технике и вакуумной аппаратуре.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи повышения надежности информационных каналов, точности измерений и уменьшение габаритов, за счет жесткой компоновки элементов.

Согласно изобретению эта задача решается таким образом, что фотоэлектрический преобразователь угла содержит корпус, имеющий отверстие с размещенным в нем направляющим цилиндром, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели для излучателей, фотоприемников и считывающего диска с базовыми отверстиями, сопряженными с направляющим цилиндром, в корпусе, диаметрально противоположно направляющему цилиндру, выполнено дополнительное отверстие и размещен дополнительный направляющий цилиндр, а в держателях выполнены дополнительные базовые отверстия, оба цилиндра сопряжены с базовыми отверстиями держателей, жестко и последовательно соединенных с корпусом.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Выполнение в корпусе дополнительного направляющего цилиндра, а в держателях дополнительных базовых отверстий обеспечивает улучшение работы информационных каналов.

Сопряжение направляющих цилиндров со всеми базовыми отверстиями держателей повышает надежность сочленения, исключает смещение держателей, развороты информационных каналов, резонансы элементов в конструкции устройства.

Последовательное соединение с корпусом держателей излучателей, фотоприемников и считывающего устройства увеличивает точность измерений.

Жесткая компоновка всех держателей, без промежуточных соединений, способствует более точной работе преобразователя и уменьшению его габаритов.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен фотоэлектрический преобразователь угла /разрез/.

Фотоэлектрический преобразователь угла содержит: корпус 1, кодируемый вал 2, подшипники 3, кодированный диск 4, считывающий диск 5, держатель 6, излучатели 7, держатель 8, фотоприемники 9, держатель 10 (диска 5), направляющий цилиндр 11, дополнительный направляющий цилиндр 12.

Кодируемый вал 2 установлен в шарикоподшипниках 3. Кодированный диск 4, считывающий диск 5, излучатели 7 и фотоприемники 9 образуют оптические информационные каналы. В держателе 6 выполнены отверстия для излучателей 7, а в держателе 8 - для фотоприемников 9. Считывающий диск 5 закреплен в держателе 10. В корпусе 1 имеются отверстия, в которых диаметрально противоположно друг другу выполнены направляющие цилиндры 11 и 12, с которыми сопряжены базовые отверстия держателей 6, 8, 10 излучателей 7, фотоприемников 9 и считывающего диска 5.

Фотоэлектрический преобразователь угла работает следующим образом.

Угловое перемещение кодированного вала 2 от привода (не показан) приводит к повороту кодированного диска 4 в корпусе 1, при этом световой поток от излучателей 7, пройдя через кодированный диск 4 и считывающий диск 5, поступает на фотоприемники 9, которые не перекрыты диском 4. Таким образом, каждому углу поворота кодированного вала 2 с кодированным диском 4 присуща своя комбинация электрических сигналов, идущих с фотоприемников 9, необходимых для формирования цифрового кода преобразователя, являющихся выражением данного угла поворота. Так как держатели 6, 8, 10 излучателей 7, фотоприемников 9 и считывающего диска 5 сопряжены с направляющим цилиндром 11 и дополнительным направляющим цилиндром 12, то при воздействии на конструкцию преобразователя внешних воздействующих факторов, например, вибраций, не будет происходить смещений и воздействий держателей друг на друга с образованием резонансов в конструкции устройства.

Предложенный фотоэлектрический преобразователь угла изготовлен промышленным способом в цехе завода "Измерон", а проведенные испытания подтверждают его соответствие критерию "промышленная применимость".

Предложенный фотоэлектрический преобразователь угла позволяет:
- повысить надежность информационных каналов, т.к. держатели излучателей, фотоприемников, считывающего диска сопряжены с двумя направляющими цилиндрами, выполненными в корпусе, что исключает развороты информационных каналов, смещение держателей, резонансы элементов,
- повысить точность измерений, т.к. держатели излучателей, фотоприемников, считывающего диска последовательно и жестко соединены между собой, что обуславливает совместное изменение пространственного положения элементов при внешних воздействиях,
- уменьшить габариты, т.к. держатели соединены с корпусом без промежуточных соединений.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для аналого-цифрового преобразования углового положения вала в цифровой код для получения цифровой информации от управляемых объектов и ввода ее в цифровые управляющие и вычислительные машины. Техническим результатом является повышение надежности информационных каналов. Фотоэлектрический преобразователь угла содержит корпус, имеющий отверстие с размещенным в нем направляющим цилиндром, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели для излучателей, фотоприемников и считывающего диска с базовыми отверстиями, сопряженными с направляющим цилиндром. В корпусе, диаметрально противоположно направляющему цилиндру, выполнено дополнительное отверстие и размещен дополнительный направляющий цилиндр, а в держателях выполнены дополнительные базовые отверстия, оба цилиндра сопряжены с базовыми отверстиями держателей, жестко и последовательно соединенных с корпусом. 1 ил.

Фотоэлектрический преобразователь угла, содержащий корпус, имеющий отверстие с размещенным в нем направляющим цилиндром, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный и считывающий диски, держатели для излучателей, фотоприемников и считывающего диска с базовыми отверстиями, сопряженными с направляющим цилиндром, отличающийся тем, что в корпусе, диаметрально противоположно направляющему цилиндру, выполнено дополнительное отверстие и размещен дополнительный направляющий цилиндр, а в держателях выполнены дополнительные базовые отверстия, оба цилиндра сопряжены с базовыми отверстиями держателей, жестко и последовательно соединенных с корпусом.