Оптический датчик углового положения ротора гироскопа Советский патент 1976 года по МПК G01B11/26 G01C19/28 

источник питания 7, который формирует импульсы тока для питания источника импульсного света 8. Импульсы света источника позволяют получить в поле зрения автоколлиматора 3 изображение марки 9 на сетке 10 автоколлиматора 3, отраженное от двух участков зеркала 2 на роторе 1.

Автоколлиматор 3 включает объектив 11, сетку 10 и окуляр 12. На сетке автоколлиматора нанесены марка 9, которая подсвечиваетСИ импульсным источником света 8, и шкала 13, видимая в поле зрения окуляра 12. Перед светочувствительным элементом 5 установлен светофильтр 14. Автоколлиматор 3 устанавливают на корпусе прибора таким образом, чтобы изображение марки 9, отраженное от кольцевого зеркала 2, находилось на шкале 13.

Датчик, изображенный на фиг. 2, работает следуюш,им образом.

Световой поток от источника света 4, проходя через объектив 11, попадает на кольцевое зеркало 2 и, отражаясь от зеркала 2, через объектив 11 попадает на светочувствительный элемент. 5. При вращении ротора 1 происходит модуляция отраженного светового потока с частотой вращения ротора 1. Модулированный таким образом свет поступает на светочувствительный элемент 5, вырабатывающий импульсы напряжения, частота которых пропорциональна частоте вращения ротора 1. Импульсы напряжения через устройство регулируемой временной задержки импульсов 6 запускают импульсный источник питания 7, который формирует импульсы тока для питания источника импульсного света 8. Импульсы света источника позволяют получить в поле зрения автоколлиматора 3 на шкале 13 изображение марки 9, отраженное от участков зеркала 2 на роторе 1. Включение импульсного источника света должно происходить в такие моменты времени, чтобы изображение марки 9 соответствовало положению оси вращения ротора. Это условие может быть выполнено по-разному, в зависимости от способа получения импульсного сигнала на светочувствительном элементе 5, модулированного двойной частотой вращения ротора.

Для этой цели на зеркале 2 могут быть нанесены две диаметрально противоположные неотражающие риски, благодаря которым на светочувствительном элементе 5 возникает сигнал, модулированный двойной частотой

вращения ротора. Так как при неперпендикулярном торце ротора лишь один его диаметр всегда перпендикулярен оси вращения, то задача состоит в том, чтобы получить изображение марки 9 в световом потоке, отраженном от участков зеркала, расположенных именно на этом диаметре. Если отражение светового потока происходит от других диаметров, то в поле зрения автоколлиматора будут наблюдаться два изображения марки 9. Введение временного сдвига импульсов с помощью устройства 6 позволяет совместить эти изображения, что соответствует отражению света от диаметра, перпендикулярного оси вращения ротора 1.

Сигнал на светочувствительном элементе 5 может быть модулирован и без нанесения рисок на роторе, например, с помощью двух фотоприемников в его конструкции. Светофильтр 14 позволяет исключить влияние импульсного источника 8 на светочувствительный элемент 5.

Рассмотренный пример реализации датчика предусматривает совмещение двух оптических каналов в одном автоколлиматоре. Возможно также разделение каналов в двух оптических устройствах.

Рассмотренный датчик позволяет измерять угол по одной координате. Конструкция датчика может быть выполнена такой, что будут измеряться углы по двум координатам. Кроме того датчик позволяет получить сигнал, пропорциональный угловой скорости вращения ротора гироскопа, что может быть использовано для других целей, например стабилизации скорости вращения ротора. Эти обстоятельства расширяют область применения предлагаемого оптического датчика.

Формула изобретения

Оптический датчик углового положения ротора гироскопа, содержащий зеркало на торце ротора, автоколлиматор с источником непрерывного света и светочувствительный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности визуального съема информации, в него введены дополнительный источник импульсного света, генератор импульсов и устройство регулируемой временной задержки, причем вход генератора импульсов подключен через устройство регулируемой задержки к светочувствительному элементу, а выход - к дополнительному источнику света.

/