ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ НАКАПЛИВАЮЩЕГО ТИПА Советский патент 1973 года по МПК H03M1/30 

1

Изобретение относится к фотоэлектрическим датчикам перемещения, предн1азначенньш для измерения и контроля углового или линейного перемеш;ения. В таких датчиках перемещение или угол поворота преобразуется в пропорциональное ему число электрических импульсов.

В известных датчиках перемещения, содержащих диск с чередующимися прозрачными ,и непрозрачными участками, осветитель, фотоприемник и измерительное устройство, каждый импульс соответствует определенному нриращению измеряемой величины, а знак направления перемещения определяется с помощью двухканальной фазочувствительной схемы.

Непременной принадлежностью таких датчиков является канал опорного напряжения, содержащий дополнительный, фотоприемник, сдвинутый на полщага относительно сигнального фотоприемника, и усилитель.

Фазочувствительная схема определяет соотнощение фаз опорного и сигнального напряжения и в зависимости от этого соотнощения выдает сигнал о знаке перемещения. Необходимость дополнительного канала усложняет устройство датчика, уменьшает его надежность и усложняет юстир01вку.

Цель изобретения - упростить конструкцию и увеличить надежность устройства.

Это достигается тем, что в датчик введены диафрагма, выполненная оптически несимметричной относительно оси, перпендикулярной направлению перемещения, и расположенная

между осветителем и диском, амплитудный селектор-формирователь и дифференцирующая цепь. Сигнальный вход временного дискриминатора подключен к фотоприемнику и ко входу дифференцирующей цепи, выход которой через амплитудный селектор-формирователь подключен к селектирующим входам временного дискриминатора.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие его работу.

Датчик состоит из осветителя 1, например лампы подсветки, диафрагмы 2, непрозрачного плоского диска 5 с вырезами 4. Диск жестко связан с валом, угол поворота которого

необходимо измерить. Осветитель / через диафрагму 2 и вырезы 4 диска 3 имеет оптическую связь с фотоприемником 5, предназначенным для преобразования световых импульсов в электрические.

Диафрагма 2 выполнена оптически несимметричной относительно оси, перпендикулярной направлению перемещения вырезов 4 диска 3. Для этого на прозрачную щель диафрагмы нанесено оптическое покрытие с переменной оптической плотностью (см. фиг. 1,

вид а). Кроме того, прозрачиая щель диафрагмы 2 может быть выполнена специальной формы, т. е. площади выреза, расположенные по разные стороны оси симметрии, неодинаковые (см. фиг. 1, вид б и в).

Выход фотоприемвика 5 подключен к сигнальному входу временного дискриминатора 6 и входу дифференцирующей цепи 7, выход которой через амплитудный селектор-формирователь 8 соединен с селектирующими входами временного дискриминатора 6. Временной дискриминатор, дифференцирующая цепь и селектор-формирователь образуют временной автодискриминатор 9. Временной дискриминатор 6 предназначен для формирования электрического напряжения, пропорционального разности частей площадей импульсов, поступающих на его сигнальный, вход и совпадающих по времени с селектирующими импульсами, поступающими с селектора-формирователя 8. Селектор-формирователь предназначен для. разделения по полярности продифференцированных сигналов с фотоприемника 5 на два канала и нормирования разделенных сигналов с фотоприемника 5 на два канала и нормирования разделенных сигналов по амплитуде и крутизне фронтов.

Датчик работает следующим образом. При вращении диска 3 вырезы 4 перекрывают оптическую связь между осветителем / и фотоприемником 5. При оимметричных в.ырезах 4 закон нарастания переднего и спада заднего фронтов оптических импульсов определяется тем, с какой стороны диафрагмы 2 подходит (или уходит) вырез 4. Если вырез в исходном положении полностью перекрывает оптический канал, а затем перемещается в направлении увеличения оптической плотности диафрагмы 2, то нарастание оптического и, следовательно, электрического сигнала происходит вначале с больщей крутизной (см. фиг.2, эпюра Л), а от точки максимума, соответствующего моменту, когда оптический канал полностью открыт, сигнал спадает с меньшей крутизной. При противоположном направлении перемещения диск,а сигналы наоборот вначале плавно нарастают, а с точки максимума круто спадают (см. фиг. 2, эпюра Б). Оптическая несимметрия диафрагмы приводит, следовательно, к зависимости формы оптических, а следовательно, и электрических сигналов от напряжения вращения диска.

Дифференцирующая цепь 7 из каждого сигнального импульса, снимаемого с фотоприемника 5, формирует два разнополяр-ных сигнала (см. фиг. 2, эпюра В), которые селектором-формирователем 8 формируются в селектирующие импульсы (см. фиг. 2, энюры Г и Д) для временного дискриминатора 6. Временной дискриминатор определяет разность площадей, ограниченных передним и. задним

фронтами сигнальных импульсов.

Знак, разности площадей однозначно определяет направление перемещения диска. К концу каждого сигнала с фотоприемника 5 на выходе автодискриминатора 9 появляется

электрический импульс (см. фиг. 2, эпюра Е или Ж), .полярность которого определяет направление перемещения, а число этих импульсов пропорционально величине перемещения. iBapnaHTOM устройства может быть симметричное выполнение диафрагмы 2, но несимметричное выполнение вырезов 4 диска 3.

Другим вариантом устройства может быть также симметричное выполнение диафрагмы2 и вырезов 4, но оптически несимметричное

распределение потока излучения от осветителя /, для чего между последним и диафрЗгмой устанавливается прозрачная пластинка с переменной оптической плотностью.

Предмет изобретения

.1. Фотоэлектрический датчик перемещения накапливающего типа, содержащий осветитель, фотоприемник и расположенный между

ними непрозрачный плоский диск с вырезами, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения надежности .устройства, в него введены диафрагма, выполненная оптически несимметричной относительно оси, перпендикулярной направлению перемещения, и расположенная между осветителем и диском, временной дискриминатор, ам.плитудный селектор-формирователь и дифференцирующая цепь, причем сигнальный

вход временного дискриминатора подключен к фотоприемнику и ко входу дифференцирующей цепи, выход которой через амплитудный селектор-фюрмирователь подключен к селектирующим входам временного дискриминатора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на диафрагму нанесено покрытие с переменной оптической плотностью.