ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Советский патент 1969 года по МПК G01D5/36 

В области автоматики известны фотоэлектрические датчики линейных перемещений, содержащие два излучателя, поочередно излучающих прямоугольные импульсы, фотоприемник, щторку, перекрывающую световой поток от одного излучателя, и усилитель сигналов рассогласования, подключенный к регулятору тока, формирующего амллитуду импульсов другого излучателя.

Однако крутизна выходного сигнала такого датчика зависит от-мощности излучателей и чувствительности фотоприемников, которые могут изменяться при воздействии внешних факторов.

Кроме того, больщое выходное сопротивление фотоприемников, используемых в подобных устройствах, требует в определенных случаях использования согласующих трансформаторов.

Описываемое устройство позволяет уменьшить выходное сопротивление и повысить стабильность крутизны выходного сигнала путем введения в него трехобмоточного сигнального трансформатора, две обмотки которого через разделительные конденсаторы и резисторы включены в цепи излучателей, а третья обмотка является выходной.

на принципиальная электрическая схема описываемого устройства. Устройство содержит Ki, KZ - полупроводниковые ключи, формирующие прямоугольные импульсы тока, проходящие по излучателям //j, и И2, причем //1 - излучатель с регулируемой амплитудой импульсов тока, а //2 - излучатель с нерегулируемой амплитудой импульсов тока; ФП -

фотоприемник; Ш - шторка, связанная с перемещающимся объектом; У - усилитель сигналов рассогласования переменного тока; Р- регулятор амплитуды имлульсов излучателя ь ) 2 - сопротивления, на которых выделяются сигналы, пропорциональные токам, протекающим через излучатели; jR - ограничивающее сопротивление в цепи нерегулируе.мого излучателя И2, Ci, С - разделительные конденсаторы, исключающие попадание постоянной составляющей импульсов тока в обамотку выходного трансформатора; Тр - трансформатор выходных сигналов; U - напряжение питания; ( -выходное напрял ение; /„од - частота переключения полупро5 водниковых ключей Ki и К2.

Работа схемы описана для того случая, когда шторка Ш, связанная с объектом, перемещение которого измеряется, неподвижна и не перекрывает световой поток излучателя HZ

Ключи /С и К.2 работают поочередно, формируя излучение прямоугольных световых имлульсов излучателями И и MZ с частотой /„од и длительностью полпериода.

На фотоприемнике ФЯ появляется сигнал рассогласования прямоугольной формы, пропорциональный разнице световых потоков, падающих от излучателей MI и Яа. Рассогласование обусловлено в общем случае неодинаковостью мощностей излучения излучателей и несимметричностью их расположения относительно фотоириемников. Выходной сигнал фотоприемника усиливается усилителем У и, воздействуя на регулятор Р, так изменяет амплитуду импульсоВ тока, проходящих через излучатель Яд, чтобы свести к минимуму (с точностью до статической ошибки) сигнал рассогласования световых .потоков, падающих на фотоприемник ФЯ.

Сигнал рассогласования .изменяет ток лервого источника и снова,с точностью до статической ошибки, восстанавливает равенство световых потоков частично затененного излучателя Я2 и соответственно уменьшенного светового потока излучателя Яь

На выходной обмотке трансформатора напряжение изменится в соответствии с изменением соотношения токов первого и второго излучателя, т. е. пропорционально смещению шторки. При достаточно большом коэффициенте усиления тракта усилитель -регулятор резко ослабляется влияние на величину выходного сигнала, пропорционального смещению шторки, как чувствительности фотоприемника, так и мощности, излучаемой излучателями Я| и Яз, т. е. стабильность крутизны определяется в основном стабильностью токовых импульсов, проходящих через излучатель И. Величина крутизны выходного сигнала определяется сопротивлениями Ri и Rz, а также коэффициентом трансформации выходного трансформатора Тр и может варьироваться в

щироких пределах. К достоинству предлагаемой схемы следует отнести низкое выходное сопротивление.

Описанная схема применима к любым излучателям, у которых вся люкс-амперная характеристика или ее часть допускает линейную аппроксимацию.

Нредмет изобретения

Фотоэлектрический датчик линейных перемещений, содержащий два излучателя, поочередно излучающих прямоугольные импульсы, фотоприемник, шторку, перекрывающую световой поток от одного излучателя, и усилитель сигналов рассогласования, подключенный к регулятору тока, формирующего амплитуду импульсов другого излучателя, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности крутизны выходного сигнала и снижения выходного сопротивления, он содержит трехобмоточный сигнальный трансформатор, две обмотки которого через разделительные конденсаторы и резисторы включены в цепи излучателей, а третья обмотка, является выходной.

0

U

-и О

Фиа 1