Фотоэлектрический датчик угла Советский патент 1985 года по МПК G02B11/26 

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано для контроля угле вого положения объектов. Известно устройство, содержащее кодированный диск и систему считьша ния информации Недостатком известного устройства является невысокая разрешающая способность. Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к изобретению является фотоэлектрический датчик угла, содержащий соосно установленные освет тель, два диска с нанесенными на поверхности каждого из них растровы решетками, первый из которых установлен с возможностью вращения вокр своей оси, а второй - закреплен неподвижно, фотоприемный блок и схе обработки, вход которой электрическ связан с выходом фотоприемного блока 2. Недостатком известного устройств является невысокая точность, вследствие систематических ошибок, возни каюи№1х при недостаточной надежности элементов. Целью изобретения является повышение точности измерений. Для достижения цели фотоэлектрический датчик угла, содержащий соосно установленные кольцевой осве титель , два диска с нанесенными на поверхности каждого из них растровы ми решетками, первый из которых установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, а второй закреп лен неподвижно, фотоприемный блок и схему обработки, вход которой элект чески связан с выходом фотоприемног блока, снабжен дисками, установленными соосно с осветителем по другую сторону от него, по отношению к дискам с решетками, один из дисков Выполнен с одним штрихом и установлен с возможностью вращения вокруг своей оси синхронно с первым диском с решеткой, другой вьшолнен с круговой кодовой шкалой и закреплен неподвижно, дополнительным фотоприемным блоком, оптически связанным с диском с кодовой шкалой и электрически - с входом схемы обработки растровая решетка первого диска вьшо нена с числом штрихов, отличающимся на единицу от числа штрихов растровой решетки второго диска, на свободной поверхности второго диска с решеткой нанесена круговая кодовая шкала, кодовые шкалы на диске и диске с решеткой выполнены с числом разрядов, обеспечивающим число кодовых комбинаций, равное числу штрихов растровой решетки второго диска, фотоприемные блоки выполнены в виде фотоприемников со светочувствительными поверхностями в форме концентрически расположенных колец, число фотоприемников в каждом из фотоприемных блоков равно числу разрядов кодовой шкалы, а средний радиус каждого кольца равен среднему радиусу соответствующего разряда кодовой .шкалы, На чертеже изображена схема устройства. Фотоэлектрический датчик угла содержит соосно установленные кольцевой осветитель , два диска 2 и 3 с нанесенными на поверхности каждого из них растровыми решетками, первый из которых установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, а второй закреплен неподвижно, фотоприемный блок 4, диски 5 и 6, установленные соосно с осветителем 1 по другую сторону от него по отношению к дискам 2 и 3 с решетками, один из дисков 5 выполнен с одним штрихом и установлен с возможностью вращения вокруг своей оси синхронно с первым диском 2 с решеткой, другой выполнен с круговой кодовой шкалой и закреплен неподвижно, дополнительный фотоприемный блок 7 оптически связан с диском 6 с кодовой шкалой, схема 8 обработки, вход которой электрически связан с выходами каждого из фотоприемных блоков 4 и 7, растровая решетка первого диска 2 выполнена с числом штрихов, отличающимся на единицу от числа штрихов растровой, дорожки второго диска 3, на свободной поверхности второгй диска 3 с решеткой нанесена круговая кодовая шкала, кодовые шкалы на диске 6 и диске 3 с решеткой выполнены с числом разрядов, обеспечивающим число кодовых комбинаций, равное числу штрихов растровой решетки второго диска 3, фотоприемные блоки 4 и 7 вьтолнены в виде фотоприемников со светочувствительными поверхностями в форме концентрично расположенных колец. число фотоприемников в каждом из фотоприемных блоков 4 и 7 равно числу разрядов кодовой шкалы, а сред ний радиус каждого кольца равен сред нему радиусу соответствующего разряда кодовой шкалы. Для обеспечения синхронного враще ния- диска 5 и диска 2 с решеткой они установлены вместе с осветителем 1 на валу 9, предназначенным для скрепления с контролируемым объектом Диски 6 и 3 с решеткой и фотоприемны блоки 4 и 7 закреплены неподвижно в корпусе 10. Фотоэлектрический датчик угла ра ботает следующим образом. Свет от кольцевого осветителя 1 , равномерно освещая диск 2, через прозрачные штрихи растровой решетки этого диска падает на растровую решетку диска 3. Поскольку по числу штрихов растровые решетки дисков 2 и 3 oтJзичaютcя на единицу, а ширина штрихов равна разности шагов решеток диска 2 и 3, то только через один из прозрачных штрихов растровой решетки диска 3 свет пройдет дальше к кодовой шкале, нанесенной на другой стор не этого же диска. Через кодовую шкалу пучок света падает на светочув ствительные кольца фотоприемного блока 4. С выхода фотоприемного блока 4 потенциальный код, соответствующий положению светового пучка на кодовой шкале, поступает на вход схемы 8 обработки. При вращении диска 2, закрепленного с кольцевым осветителем на валу 9, местоположение пучка света, прошедшего на фотоприемный блок 4 через растровые решетки дисков 2 и 3 и кодовую шкалу диска 3, перемещается по кругу. При этом с фотоприемного блока 4 поступают в схему 8 обработки изменяющиеся потенциальные коды, соответствующие положению с1ветового пучка. Одновременно с этим на фотоприемный блок 7 падает световой пучок, прошедший от кольцевого осветителя I через единственный прозрачный штрих диска 5 и кодовую шкалу диска 5. Положение этого светового пучка регистрируется светочувствительными кольцами фотоприемного блока 7 и в виде потенциальных кодов подается на вход схемы 8 обработки. Если число штрихов растровой решетки диска 2 равно N I, а число штрихов растровой решетки диска 3 - Н, то за один полный оборот 9 фотоприемнь й блок 7 посыпает на вход схемы 8 обработки J4 кодовых значений, а фо.топриемный блок 4 посылает на вход схемы 8 обработки N (N+ 1) кодовых значений. Схема 8 обработки вычисляет по набору потенциальных сигналов значение угла, однозначно связанное с угловым положением вала 9. Таким образом, снабжение фотоэ ектрического датчика угла двумя дисками и дополнительным фотоприемннком блоком, а также выполнение элементов датчика описанным образом, позволяет повысить точность измерений.

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК, УГЛА, содержащий соосно установленные кольцевой осветитель, два диска с нанесеннь1ми на поверхности каждого из них растровыми решетками, первый из которых установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, а второй закреплен неподвижно, фотоприемный блок и схему обработки, вход которой связан с выходом фотоприемного блока, отличающийся тем, что, с -целью повышения точности, он снабжен дисками, установленными соосно с осветителем по другую сторону от него по отношению к дискам с решетками, один из дисков выполнен с одним штрихом и установлен с возможностью вращения вокруг своей оси синхронно с первым диском с решеткой, другой выполнен с круговой кодовой шкалой и закреплен неподвижно, дополнительным фотоприемным блоком, оптически связанным с диском с кодовой шкалой и электрически - с входом схемы обг работки, растровая решетка первого диска выполнена с числом штрихов, отличающимся на единицу от числа штрихов растровой решетки второго диска, на свободной поверхности второго диска с решеткой нанесена круговая кодовая шкала, кодовые (Л скалы на диске .и- диске с решеткой выполнены с числом разрядов, обеспечивающим число кодовых комбинаций, равное числу штрихов растровой решетки второго диска, фотоприемные блоки выполнены в виде фотопри- емников со св.еточувствительными ел поверхностями в форме концентрично 00 расположенных колец, число фото со а приёмников в каждом из фотоприемных блоков равно числу разрядов кодовой шкалы, а средний радиус каждого кольца равен среднему радиусу соответствующего разряда кодовой шкалы.