ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХ и ЛИНЕЙНЫХ Советский патент 1972 года по МПК G01B9/00 

1 ,

Изобретение относится к области высокоточных измерений угловых и линейных перемещений и может быть использовано в следящих системах.

В фотоэлектрических датчиках для получения усредненной информации используют картину муара - оптическое явление, возникающее при наложении двух рещеток (задающей и эталонной), период распределения щтрихов которых вдоль нанравления движения неодинаков. Точность измерения при этом в значительной степени зависит от качества решеток; предельная точность метода счета целого числа муаровых полос равна I-2,5 мкм.

Получение более высокой разрещающей способности стало возможным благодаря использованию метода определения положения муаровой картины в долях шага, или метода интерполирования. Для определения направления движения решетки в фотоэлектрических датчиках иснользуют модулирующие устройства.

Известно несколько вариантов фотоэлектрических датчиков с электронными модулирующими устройствами. Однако необходимость использования трехфазного высокочастотного источника питания для этих датчиков или применения триггерного распределителя усложняет э.тектрическую схему известного датчика.

Цель изобретения - упрощение электрической схемы фотоэлектрического датчика, содержащего электронный модулятор, и уменьшение погрешности измерения. Цель достигается применением в предлагаемом фотоэлектрическом датчике электронного модулятора, собранного по мостовой схеме с использованием трех фотоприемников, причем последние располагают так, что на каждую рабочую поверхность фотоприе.мника приходится 1/3 периода муаровой картины. В два плеча моста включены резисторы, а в два других - соответственно один фоторезистор и два фоторезистора, соединенные

параллельно, причем фоторезисторы выполнены в виде кольцевых сегментов, расположенных но окружности эталонной решеткт. Это дает возможность отказаться от применения в схеме источника высокочастотного тре.фазного напрял ення или триггерного распределителя.

Па фиг. 1 изображены расположение фотоприемников по периоду муаровой картины и эталонная решетка, на фиг. 2- нринципнальная электрическая схема нредлагаемого фотоэлектричеекого датчика.

Фотоэлектрический датчик содержит электронный модулятор, вынолненный на трех фотоприемниках /, 2 и 3. Два нараллельно

в плече I моста, а фотоприемник / и резисторы 5 и 6 составляют три других плеча (II, III, IV) мостовой схемы.

На одну из диагоналей моста (общая точка плеч с фотоприемниками }, 2, 3 и общая точка плеч с резисторами 5, 6) подается однофазное переменное напряжение. Выходное напряжение снимается с другой диагонали.

Так как фотоприемник охватывает 1/3 периода муаровой картины, то переменная составляющая точка каждого фотоприемника при перемещении муаровой картины изменяется по синусоидальному закону с высокой степенью точности.

Суммарная рабочая площадь фотоприемника охватывает полный период муаровой картины, а фотоприемники соединены таким образом, что выходное напряжение фотоэлектрического датчика равно разности падения напряжения на резисторе 6 от тока фотоприемников 2, 3, сумма рная рабочая площадь которых охватывает г/з периода муаровой картины, и падения напряжения на резисторе 5 от тока фотоприемника 1, охватывающего 1/з периода муаровой картины. Напряжение на

выходе фотоэлектрического датчика нронорционально синусу угла поворота муаровой картины, что позволяет использовать датчик как измеритель угловых перемещений.

Нредлагаемый фотоэлектрический датчик можно нспользовать и для измерения линейных перемещений, заменив круговой растр на линейный. Модулированная постоянная составляющая выходного сигнала компенсируется подстроечным резистором 6.

Предмет изобретения

Фотоэлектрический датчик угловых и линейных Перемещений, содержащий электронный

модулятор, индикаторную и эталонную решетки, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности работы, электронный модулятор выполнен в виде моста, в два смежных плеча которого

включены резисторы, а в два других соответственно один фоторезистор и два фоторезистора, соединенные параллельно, причем фоторезисторы выполнены в виде кольцевых сегментов, расположенных по окружности

эталонной решетки.

Dn

0