ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Советский патент 1973 года по МПК G01B7/30 

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования.

Известны датчики угловых перемещений, содержащие генератор опорного напряжения, оптическую систему, модулятор светового потока, фотоприемник и источники постоянного и переменного напряжений.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем установлены светодиод, оптически связанный с фотоприемннком, и два формирователя напряжения, входы которых подключены к генератору опорных напряжений и к источникам постоянного и переменного напряжений, а выходы - к светодиоду.

Это позволило повысить точность работы.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого датчика с имитатором светового сигнала; на фиг. 2 - функциональная схема имитатора светового сигнала для одной оси чувствительного датчика.

Датчик содержит оптическую систему /, модулятор 2 светового потока, фотоприемник 3, имитатор 4 светового сигнала, состоящий из формирователей 5 и 6 напряжения и светодиода 7, расположенного вблизи фотоприемника 3, и генератора 8 опорных напряжений.

Формирователи напряжений 5 и 6 содержат (см. фиг. 2) индуктивно-резисторный мост 9, состоящий из переменного резистора 10 и трансформатора 11, переключатель 12, фазочувствительный выпрямитель 13, модулятор 14, фильтр 15 и резистор 16.

Трансформаторная система 17 передачи угла содержит передающий датчик 18 угла и

принимающий синусно-косинусный поворотный трансформатор 19 с управляющей обмоткой 20.

Выбор схемы формирователя 5 или 6 определяется способом модуляции светового потока в оптикоэлектронном датчике.

В предлагаемом устройстве применена схема формирователя для двухосной фотоэлектрической следящей системы, в которой используется двухкоординатный оптикоэлектронный датчик с полудисковым модулятором светового потока.

Основной частью модулятора 2 светового потока является непрозрачный полудиск, вращающийся в фокальной плоскости оптической

системы /. Форма светового сигнала, прощедшего через модулятор, зависит от величины углового рассогласования оптической оси датчика, от направления на источник излучения. Для преобразования сигнала датчика в

управляющие напряжения в схеме фотоэлектрической следящей системы используют фазочувствительные выпрямители. При этом имеет место амплитудно-фазовое управление.

В предлагаемом датчике угловых перемещений клеммы а-а формирователей 5 и 6

соединены с генераторными обмотками генератора 8 опорных напряжений модулятора 2, клеммы б-б - с источником переменного напряжения U, а клеммы в-в - с источником постоянного напряжения Е. Выходы формирователей 5 и 5 подключены к светодиоду 7.

В формирователях 5 и б одна клемма диагонали моста 9 соединена с входом фазочувствительного выпрямителя 13 непосредственно, а другая - через переключатель 12. К клеммам г-г выпрямителя 13 и к первичной обмотке трансформатора 11 подключен источник переменного напряжения U. Вход фазочувствительного выпрямителя 3 соединен с входом модулятора 14. На клеммы модулятора. 14 подается напряжение от генератора 8 опорных напряжений модулятора 2 светового потока. Выход модулятора 14 через фильтр 15 связан с светодиодом 7, к которому через резистор 16 подключен источник постоянного напряжения Е, необходимый для создания начального тока через светодиод 7 для точной имитации светового сигнала, получаемого на выходе модулятора 2 при работе датчика по реальному источнику излучения. Резистор 16 устанавливает значение постоянной составляющей Фо этого сигнала, в то время как величина переменной составляющей Фт зависит от амплитуды напряжения на выходе фильтра 15.

Имитатор 4 светового сигнала работает следующим образом.

Для простоты изложения рассматривают формирование светового сигнала но одной оси чувствительности датчика.

Переменное напряжение, снимаемое с диагонали индуктивно-резистивного моста 9 (см. фиг. 2), питаемого источником и переменного напряжения U через трансформатор 11, поступает через контакты е-ж переключателя 12 на вход фазочувствительного выпрямителя 13, клеммы г-г которого подключены к тому же источнику напряжения U. Фазочувстительный выпрямитель 13 вырабатывает постоянное напряжение, величина и знак которого определяются положением движка переменного резистора 10. Это напряжение поступает на вход модулятора 14, который модулирует его с частотой напряжения, вырабатываемого генератором основного напряжения модулятора 2.

Электрические сигналы, снимаемые с выхода модулятора 14 через фильтр 15, подавляющий высшие гармоники этого сигнала, поступают на светодиод 7, который преобразует электрические сигналы в световые, такие же по форме, как и световые сигналы, поступающие на фотоприемник 3 при работе последнего по реальному излучающему объему. Если изменять положение движка резистора 10, то будет изменяться форма светового сигнала, излучаемого светодиодом, что соответствует аналогичному изменению светового сигнала, поступающего с модулятора 2 датчика на фотоприемник 3 при изменении углового рассогласования между оптической осью датчика и

направлением на излучающий объект. Следовательно, перемещение движка резистора 10 позволяет имитировать угловое рассогласование датчика. Имитатор углового рассогласования позволяет также проводить работы с фотоэлектрической следящей системой при замкнутой цепн главной обратной связи. Для этого переключатель 12 устанавливают в положение, когда контакты и-ж замкнуты. В этом положении на вход фазочувствительного выпрямителя /3 поступает напряжение с принимающего поворотного датчика угла, например с управляющей обмотки 20 синусно-косинусного поворотного трансформатора 19 трансформаторной системы 17 передачи угла.

Для выделения напряжений, пропорциональных имитируемым угловым отклонениям описываемого датчика по двум взаимно перпендикулярным осям па клеммы а-а формирователей 5 и б подаются напряжения с генератора 8 модулятора 2, сдвинутые по фазе на 90 эл. град. Напряжения с выходов формирователей 5 и б поступают на светодиод 7, где происходит их суммирование. Светодиод 7 излучает световой сигнал, пропорциональный суммарному напряжению, приложенному к нему. Суммарный световой сигнал принимается фотоприемником и преобразуется в электрический сигнал для управления сервомеханизмами двухосной фотоэлектрической следящей системой.

Предмет изобретения

Датчик угловых перемещений, содержащий оптическую систему, генератор опорного напряжения, модулятор светового потока, фотоприемник и источники постоянного и переменного напряжений, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности работы, в нем установлены светодиод, оптически связанный с фотоприемником, и два формирователя напряжения, входы которых подключены к генерагору опорных напряжений и к источникам постоянного и переменного напряжений, а выходы - к светодиоду.

2

г{.

1 1

и i

иг 1