АВТОКОЛЛИМАТОР Советский патент 1970 года по МПК G05D1/00 

Устройство относится iK системам автоматического измерения угловых перемещений.

Известны автоколлиматоры, содержащие оптичеокую систему, фоторезисторы, включенные в мостовую дифференциальную схему, суммирующий трансформатор, источник опорного напряжения, пороговый элемент, электронный усилитель, исполнительный двигатель и измерительное устройство.

Описываемое устройство отличается тем, что в нем первичная обмотка суммирующего трансформатора включена последовательно с фоторезисторамн мостовой дифференциальной схемы, а вторичная обмотка суммирующего трансформатора подключена к источнику опорного напряжения и к входу порогового элемента.

Такое выполнение устройства позволяет повысить точность при отработке угловых перемещений.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого автоколлиматора; на фиг. 2 - схема устройства, управляющего выдачей информации.

Автоколлиматор содержит контрольный элемент 1 в виде зеркала или отражающей призмы, жестко закрепленных на объекте, объектив 2, анализирующую призму 3 с прозрачной фаской, расположенной между отражающими гранями, осветитель 4 щели анализирующей

призмы, устройство 5, унравляющее выдачей информации, электронный усилитель 6, исполнительный двигатель 7, масштабный механизм 8 и измерительное устройство 9, выдающее информацию.

Устройство 5, управляющее выдачей информации, состоит из питающего трансформатора 10 со средней точкой во вторичной обмотке, на первичную обмотку которого подведено питающее напряжение, светонриемников (фоторезисторов) 11 и 12, суммирующего трансформатора 13 со средней точкой в первичной обмотке, трансформатора опорного напряжения 14, на первичную обмотку которого подается питающее напряжение порогового элемента 15, и исполнительного разрещающего элемента 16.

Предлагаемый автоколлиматор работает следующим образом. Световой поток от осветителя 4 через прозрачную фаску (щель) анализирующей призмы 3 и объектив 2 иосылается на контрольный элемент /. Перемещение объекта, которое передается контрольному элементу /, изменяет наклон входящего в объектив светового пучка

относительно выходящего из него. Этим обусловливается смещение автоколлимационного изображения относительно фаски анализирующей призмы и изменение световых потоков на ее отражающих гранях (световые нотоки переполнительный двигатель 7 отрабатывает усиленный электрический сигнал фоторезисторов /7 и У2, зависящий от разности световых потоков, смещая анализирующую призму в фокальной плоскости объектива 2 и разворачивая вал измерительного устройства 9 до совмещения щели аиализирующей призмы с ее автоколлимационным изображением.

Угол поворота вала устройства 9 в виде электрического сигнала является информацией об угле поворота объекта (зеркала).

Выдачей этой информации управляет разрешающий элемент 16, который срабатывает по сигналу порогового элемента 15. Для формирования этого сигнала автоколлимациоиное изображение выбирается щире фаски анализирующей призмы, что обеспечивается за счет несовмещения фокальной плоскости объектива с плоскостью фаски анализирующей призмы.

При отсутствии рассогласования с граней анализирующей призмы 3 на фоторезисторы 11 и 12 поступают равные световые потоки Ф1 и 02, и в диагонали мостовой схемы ток не возникает.

При малых рассогласованиях, когда автоколлимационное изображение перекрывает фаску, на фоторезисторы приходят световые потоки Ol и Фз, которые не равны по величине, и в диагонали моста возникает ток и, зависящий от разности этих световых потоков (однако сумма световых потоков Ф1 и Ф2 остается равной сумме световых потоков Ф и Ф2).

При больщих рассогласованиях на один из фоторезисторов кроме светового потока Фз, равного сумме световых потоков Ф1 ,и Фз, поступает приращение светового потока ДФ, которое в предыдущих случаях вырезалось фаской анализирующей призмы из общего светового .потока Ф. В этом случае сумма световых потоков Фз и ДФ превышает сумму световых потоков, ранее поступавщих на фоторезисторы, а в диагоналн мостовой схемы возникает ток, зависящий от суммы световых потоков Фз и ДФ.

Управление выдачей .информации происходит следующим образом.

При равномерном распределении световых потоков, на фоторезисторы 11 и 12 поступают равиые световые потоки. В этом случае в втоР.ИЧНОЙ обмотке суммирующего трансформатора. 13 возникает ток, равный сумме токов /2 и

гз. Вторичная обмотка трансформатора опорного напряжения 14 включена таким образом, что протекающий в ней ток fs равен по величине и противоположен по фазе току и, зависящему от суммы световых потоков (bi и Ф2. При этом возможны следующие случаи работы автоколлиматора.

При равенстве токов гЧ и i5 на пороговом элементе 15 управляющий сигнал будет равен

нулю, исполнительный элемент 16 остается в состоянии, про.пускающем информацию. При отсутствии светового потока Ф (например, при перегорании осветителя или потери автоколлимационного изображения и т. д.) ток будет отсутствовать. В этом случае под воздейств.ием тока is срабатывает пороговый элемент 15. Возникшее в нем управляющее напряжение переведет разрешающий элемент 16 в состояние, не пропускающее -информацию.

При световых потоках Фз и ДФ ток и значительно цревыщает по величине ток /а, и появляется разность токов, под воздействием которой срабатывает пороговый элемент 15 (элемент 16 .не пропускает информацию).

Надежное срабатывание порогового элемента 15 обеспечивается соответствующ.им выбором соотношения щирины автоколлимационного изображения и щирины фаски аиализирующей призмы, а также величины уровня срабатывания порогового элемента в зависимости от заданной (требуемой) точности измерения таким образом, чтобы пр.и возникновении ощибки измерения больще расчетной информация с автоколлиматора не выдавалась.

Предмет изобретения

Автоколлиматор, содержащий оптическую систему, фоторезисторы, включенные в мостовую дифференциальную схему, суммирующий трансформатор, источник опорного напряжения, пороговый элемент, электронный усилитель, исполнительный двигатель и измерительное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при отработке угловых перемещений, в нем первичная обмотка суммирующего трансформатора включена последовательно с фоторезисторами мостовой дифференциальной схемы, а вторичная обмотка суммирующего трансформатора подключена .к источнику опорного напряжения и к входу порогового элемента.

поборото

Риг.1

L

J

Риг. 2