Устройство для измерения угла поворота вала Советский патент 1983 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к контрояьноиэмернтвпьной технике и может быть использовано для контроля параметров двизкения, в частности для высокоточного из мерения углов поворота. , Известно устройство Рля измерения yr ла поворота вала, содержащее барабан с магнитными рисками, поворотную втулку, две считывающие головки, цифровой иа мерчтель фазы ,1 J. Известное устройство характеризуется недостаточной точностью измерений, обус« повгеенной нестабильностью скорости бара бана внутри одного оборота. Наиболее (&1Изким к изобретению яЕЯЯ этся устройство для измерения углаповорота вала, содержащее корпус, модуля- тщ с приводом, два импульсных датчика, амтшитудный дис1фиминатор, подключен-, ный к импульсным датчикам, блок вычисяення, каждый из двух входов которого соединен с соответствующим ему выходом амплитудного дискриминатора, блок усреднения, подключенный к выходу блока вычисления, регистратор, первый вход коi4jporo соединен с блоком усреднения, второй - с вторым выходом блока вычисяения L2 3 Недостатками данного устройства явз1я ются сложность конструкции, а также зна читальные вес и габариты, исключающие возможность использования его во многих случаях контроля углов повороти iwtaшин и приборов. Цель изобретения - упрощение конст рукиин, уменьшение габаритов и веса устройства. ПостаЕяенная цель достигается тем, что в устройстве, для измерения угла пег ворота вала, содержащем корпус, модуля- тор с приводом, два импульсных датчика, амплитудный дискриминатор, подалкгчен йый к импульсным датчикам, блок вычис леш1я, каждый из двух входов которого, соешнен с соответствукицим ему выхо- ; дом амплитудного дискриминатора, блок усреднения, подключенный к выходу блока вычисления, регистратор, первый вход которого соединен с &IOKOM усреднения, втр рей - с ВТО1Я 1М выходом блока ВЫЧИСЛе шя, модулятор выполнен в виде штрикоaoS меры, все штрихи котсфой идентичны за исключением одного, нмеюшего большую ширину, импульсные датчики со.пряжены со штрихов( мерой и вьтолнеиы в шое пары осветитель фотсшриемник, один из датчиков укреплен на корпусе, второй - на поворотной втулке, сочленяемой при измерении с контропяру емым валом и размещенной соосно с модулятором, корпус выполнен в виде стакана, в котором размещены модулятор с приводом, импульсные датчики и поворотная В1улка. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого} устройстта; на фиг. 2 диаграммы импульсов а оп1®деленных точках устройства. Устройство содержит корпус 1, выполненный в виде с.такана, в котором размещены мощглятор 2, синхрчжный двигатель 3 и два импульсных датчика. Каждый из импульсных датчиков состоит из осветителя и фотоприемника, например, из све- тодиода и фотодиода. Первый датчик состоит из светодаода 4 и фотодиода 5, укрепленных в корпусе 1, второй « из светодиода 6 и фотодиода 7s укрепленных на поворотной втулке 8. Модулятор 2 выпопнен в виде периодической штриховой меры. Все штрихи меры, например 9, идентичны, кроме одного штриха Ю, имеющего большую, чем У фугих, ширину. Оба импупьсшлх датчика сопряжены штриховым полем меры. Поворотная втулка 8 р 1змещена соосно с модулятором 2 и устанавливается на контролируемый вал 11. Выходы импульсных датчиков (выходы фотодиодов 5 и 7) подключены на вход амплитудного дискриминатора 12, выходы которого соединены с блоком 13 вычисления, один выход блока 13 подкгаочен к регистраTt py 15 непосредственно, другойчерез блок. 14 усреднения. Амплитудный дискриминатор предназначен для выделения из потока импульсов, поступающих с обоих датчиков, тех импульсов, которые возбуждены штрихом 1О и для раздадения всего потока импульсов по двум измерительным каналам. Синхронный двигатель 3 подключен к стабилизировганно1иу по частоте блоку 16 питания. Каждый измерительный датчик снабжен диафрагмой, которая размещена между фотоприемником и модулятором. Устройство работает следукицим образом. Подают питание с блока 16 на электродвигатель 3 и приводят модулятор во вращение с постоянной скоростью. Светоой поток в импульсных датчиках поступает со светодиодов 4 и 6 соответственно на фотодиоды 5 и 7. Вращение модуятора приводит к периодическому пересечению световых потоков датчиков штри -. вами модулятора, изменению этих световых потоков и воз ждению тем самым Э10 импульсов тока на выходе фотодиодов 5 J. 7 Импульсы от всех штрихов пертода ческой меры одинаковы по своим пара метрам, аа исключением тех, которые возбуждены маркированным штрихом 10. Та кие импульсы отличаются от остальных по амплитуде, как возбужденные бопьитам световым потоком. За один оборот модулятс ра возникают, таким образом, два маркированных импульса - оди с фото диода 5, другой - с фотодиода 7. . 2 приведены диаграммы 17 импульсов, поступающих с реперного дат чика (с фотодиода 5), а также диаграм--, ма 18 импульсов, поступакжгах с ПОДШЕЖнего датчика (с фотодиода 7). Обозначения на диаграммах следукшше. Т - период оборота Модулят(фа; Т - временной интервал между двумя соседними импульсами, поступаюпшми с одноименного датшка; ;t, - Ь-«времениые интервалы между импульсами, поочередно поступаю-шими с неподвижного и подвижного датчиков (фотоДиоД из 5 и 7У; . временной интервал между двумя маркированными импульсами, соответствующий действительнок измеряемому углу об) - обозначение маркированного им- пульса.. На фиг. 2 приведены также эпюры 2О и 21 импульсов алитепьностью -t и Тм формируемых в. блоке 13 вычисления Они подлежат запош еиию счетными импульсами с генератораобразцовой частоты. В амплитудном дискриминаторе 12 tipO исходит разделение потока импульсов по даум каналам: по перво каналу следуют все импульсы без исключения - простые и маркированные, а по каналу - только маркированные импульсы. Блок 13 построен как измеритель врй менных интервалов между двумя соседними импульсами, поочередно поступаюпщми с неподвижного и подвижного датчиков, причем измерение производится широтноимп льсным методом. Блок 13 содержит в себе два ижлерителя, по одному на каждый канал информации, выделенный в дасщ иминаторе 12: первый канал служит для измерения временных интервалов Ьд канал точного отсчета), второй юанап (т рубого отсчета )и служит дпя опредепеш1а aenort числе уг) 1 }еменвых внте1Яап т Т, укпа|Шва{ршихся на интервале соответствен96 .4 но чясяа |ti углов сС - укладываюпш р. ся в измеряемом угле j. Число Yn определяется во втором шэмернтепе блока 13 автоматическим подсчетом числа импульсов, поступающих с одного из датчиков на интервале врви1еии Т между дщумя маркированными импульсами. На фиг. 2 для примера показан случай, когда , Выход первого канала подключен к рв гястратору через блок 14 усреднения, выполняющий операцию т V4, где К) - число штрихов в перподической мере., ТаАим образом, регистратор 15.фвксиРУ® величины; , и 1 . Из фиг. 2 видно, что (2j Заменяя яа Т из выражения (1) и переходя к угловой мере, можно «Шредели ть действительное значение угла формуле a., (.г) гм К - коэффициент преобразования (ед. угда/ед. времени). С &рапия галчисления L может быть в дальнейшем автоматизирована с покюшью вычислительного устрсЛства. Вынолненве модулятора в Ю1Де аерводической меры приводят к TOKQ-, что койтролируемый угол измеряется раз за отн оборот модулятора - по числу штрихов (периодов)- меры. В результате за один оборот модулятора получают И временных интервалов Hjiisj. .,., V,), т.е. значений точного отсчета. Существенно, что усреднению подлежат именно Vt (яли кратное И чйспо) по следовательно и непрерывно следующих, один аа другим временных интервалов Этч позволяет снизить влияние на результат изкюрения систематической и случай нЫ1 составляющих нестаб| льности скорости врашешгя модулятора внутри оборота . и тем самым повысить точность измёрения, i

Фи9.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА, содержащее корпус, модупятсф с приводом, Ява импульсных датчика, амплитудный дискрикшватор, подкпюченш 1Й к импульсным дат-. чинам, ок вычиспения, каждый из квул BXOAtm KOT-oifero соединен с соответствующим ему выходом амплитудного даскриминат((Ю, блок усреднения, пошлюченный к выходу блока вычисления, регистрат ч, ; первый вход которого соединён с блокшл усреднения, второй - с выходшл блока вычисления, отличаюшее с я тем, что, с цепью упрооаения конструкции, уменьшения габаритов и веса устрсАства, модулятор выполнен в виде штриховые меры, все штрихи которой идентичны за исключением одного, нмекяоего большую ширяцу, импульсные датчики сопряжены со штриховой мерой в выполнеtaa в виде п&ры осветитель - фотштриемник, одвн из датчиков укреплен на кор пусе, второй - на поворотной втулке, сочленяемой при намерении с контрояируе-. мым валом н размещенной соосно с мо- § дулягорся(, корпус выполнен в виде стака- i на, в котором размешены мои лятор с при-1Г/| водом, импульсные датчики и поворотная втулка. «