Датчик угла поворота Советский патент 1986 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в текстильной про- мьшшенности и машиностроении для измерения угловых поворотов объекта.

Цель изобретения - повьшение точности измерения путем устранения нелинейности выходной характеристики датчика.

На фиг.1 показана схема датчика угла noBopoTaj на фиг,2 - модулирую- wjifi диск с кольцевой щелью; на фиг. 3 развернутая кольцевая щель и положение чувствительных площадок фотоприемников на ней.

Устройство содержит источник 1 света, модулирующий диск 2, два фотоприемника 3 и мостовую измерительную схему 4 (фиг. 1) .

Внутренний край кольцевой щели модулирующего диска образован окружностью радиуса г, центр которого сопадает с осью вращения диска, а внений - левосторонней и правосторонне спиралями Архимеда. Полюсы спиралей Архимеда совмещены между собой и с центром окружности радиуса г.

Устройство работает следующим оразом.

Источник 1 света параллельным пуком освещает модулирующий диск 2, ось вращения которого соединена с контролируемым объектом (не показан Часть излучения проходит сквозь кол цевую щель и попадает на чувствителную поверхность двух фотоприемников 3, установленных по разные стороны от оси вращения диска на расстоянии d. Фотоприемники 3 преобразуют световой пучок, попадающий на их чувст вительные площадки, в электрически сигнал, величина которого пропорциональна величине светового потока на его входе. Величина светового поток в устройстве определяется засвечиваемой площадью фотоприемника, которая ограничивается с одной стороны кольцевой щелью, а с другой - шириной Ь фотоприемника. Выходной сигна с фотоприемников 3 направляют в мостовую схему 4, в которой оба сигнал сравнивают между собой, и по величине рассогласования между ними судят о величине углового разворота объекта.

При положении модулирующего диск относительно чувствительЯЬ1х площадок фотоприемников согласно фиг.2

O

5

0

5

30

40

фотоприемники освещены одинаково и их токи, прямо пропорциональные световому потоку, равны. Напряжение на выходе мостовой измерительной схемы прямо пропорционально разнице токов фотоприемников и при указанном положении диска равно нулю. При повороте исследуемого объекта поворачивается также модулирующий диск, а фотоприемники и источник света остаются неподвижными. При этом возникает разница в световых потоках, падающих через щель на чувствительные йлощад- ки фотоприемников, и, следовательно, напряжение на выходе мостовой измерительной схемы становится отличным от нуля.

Выполнение кольцевой щели переменной щирины при угловых поворотах модулирующего диска в диапазоне от О до IT обеспечивает линейное изменение засвечиваемой высоты чувствительной поверхности фотоприемника, что, в свою очередь, приводит к линейному изменению величины светового потока на входе фотоприемников при повороте модулирующего диска на некоторый угол (f ,. Сигнал на выходе фотоприемников изменяется пропорционально изменению величины светового потока на его входе. Изменение электрических сигналов на некоторую величину uU приводит в изменению результирующего сигнала в измеритель- схеме на 2uU, поскольку при повороте диска, сигнал на выходе одного фотоприемника увеличивается на&и, а на выходе другого уменьшается на такую же величину. Величина результирующего сигнала прямо пропорциональна величине углового поворота диска и, следовательно, контролируемого объекта.

Датчик позволяет измерять уг ловые развороты контролируемого объекта в (широких пределах, обеспечивая при этом линейную зависимость выходного параметра от угла поворота контроли 0 .руемого объекта.

изобретения

Фор мула

Датчик угла поворота, содержащий источник света, модулирующий диск, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, два фотоприемника и измерительную мостовую схему, электрически соединенную с фото3128031

приемниками, источник света и фото- приёмники расположены по разные стороны модулирующего диска, фотоприемники установлены вдоль диаметра диска на одинаковом расстоянии от5

его оси вращения, отличающий- с я тем, что, с цепью повышения точности измерения, модулирующий диск выполнен непрозрачным с кольцевой щелью серповидной формы, внутрен-tO няя сторона которой образована окружностью радиуса г, а внещняя - левосторонней и правосторонней спиралями

5

Архимеда, полюсы; совмещены между собой, с центром окружности радиуса г и осью вращения диска радиусы-векторы спиралей Архимеда определяются зависимостью

р г,

где qi - полярный угол, V - скорость движения точки по лучу, ы- угловая скорость движения точки относительно полюса, а фотоприемники выполнены с чувствительной площадкой прямоугольной формы и установлены напротив кольцевой щели.

Составитель Н.Солоухин Редактор л.Огар Техред М..Ходаиич Корректор О,

Заказ 7047/39Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

срие.2

фие.З

Изобретение может быть использовано для измерения угловых поворотов объекта в тексти-пьной промьшшен- ности и машиностроении. Целью изобретения является повьгаение точности измерения путем устранения нелинейности выходной характеристики датчика при его угловых разворотах в широком диапазоне углов. Устройствосодержит источник излучения, по ходу излучения которого последовательно установлены модулирующий диск и два фотоприемника, выходы которых электрически соединены с мостовой измери- тел-ьной схемой, модулирующий диск установлен с возможностью вращения вокруг оси, которая конструктивно соединена с контролируемым объектом. В датчике модулирующий диск выполнен непрозрачным с кольцевой Чцелью переменной ширины серповидной формы, внутренний край которой образован окружностью радиуса г, а внешний - левосторонней и правосторонней спиралями Архимеда, радиус-вектор которых определяется зависимостью о аср+г. Полюсы спиралей Архимеда и центр окружности радиуса г совмещень: между собой и с центром вращения диска. Предлагаемое выполнение модулирующего диска обеспечивает линейность выходной характеристики датчика в диапазоне углов поворота объекта от О до и . 3 ил. (Л