Оптоэлектронный измеритель скорости и угловых перемещений Советский патент 1979 года по МПК G01P3/42 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в областях науки и техники, где требуется одновременно определять и контролировать скорость и поперечные смеш.ения движущегося объекта.

Известно устройство, которое измеряет только скорость движения объекта с помощью двух фотоприемников, электронных схем и источников света 1.

Известно также устройство для измерения неравномерности движения магнитной ленты, в котором скорость измеряется методом магнитной записи, а перемещение - с помощью двух фотоприемников 2. Это устройство весьма сложно (требует для измерения минимум три датчика, сложную электронную схему), не обеспечивает щирокого диапазона измеряемых величин из-за использования в качестве датчиков магнитной головки и обычных светочувствительных фотоприборов (фоторезистор, фотодиод). Кроме того, скорость измеряется контактным способом и не обеспечивает высокой точности.(

Целью изобретения является упроихепис измерителя, повышение надежности, точности измерения и расширение диапазона измеряемых величин.

Эта цель достигается тем, что фотоприемники выполнены в виде сканисторов, электронная часть состоит из источника постояи ного напряжения смещения, подключенного к параллельно соединенным выводам эмиттеров сканисторов и к выходу генератора пилообразного напряжения, соединенного с нижними выводами эмиттеров скаиисторов, и двух блоков выделения и обработки видеосигналов, входы которых подключены к коллекторам сканисторов, а выходы - к двум измерителям временных интервалов, причем на магнитную ленту нанесены оптически прозрачные метки и лента расположена так, что своим нижним краем перекрывает верхнюю часть светового потока от источника света.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу измерителя.

Измеритель включает два сканистора 1 и 2, магнитную головку 3, магнитную ленту 4 .с нанесенными на нее оптически прозрачными метками 5, источники света 6 и 7, источ. ник 8 постоянного напряжения, генератор 9 пилообразного напряжения, два блока 10 и 11 выделения и обработки видеосигналов, два измерителя 12 и 13 временных иитервалов. Оптоэлектронный измеритель скорости и угловых перемещений магнитной лейты состоит из двух сканисторов 1 и 2, размещенных на равном расстоянии от магнитной головки 3, относительно которой измеряются угловые перемещения магнитной ленты 4. Фоточувствительные поверхности сканисторов лежат в одной плоскости, параллельной плоскост и магнитной ленты. На магнитную ленту для измерения скорости ее движения оптоэлектронным спосо бом нанесены опти чёски прозрачные метки 5. Источники света 6 и 7 расположены напротив соответствующих фоточувствительных поверхностей сканисторов 1 и 2. Поток света от источников 6 и 7 проектируется на сканисторы таким образом, чтобы лента 4, перемещаясь между сканисторами 1 и 2 и источниками света 6 и 7, полностью перекрывала световой поток, проектируемый на сканисторы с верхней стороны магнитной ленты, а в нижней части ленты световой поток, минуя ее, попадал на сканисторы 1 и 2, образуя на них световую зону 1-5 мм. Размер световой зоны определяется величиной максимально возможных вертикальных перемещений ленты 4, а расстояние между сканисторами - требуемой точностью измерений. Источник 8 постоянного напряжения смещения включен между параллельно соединеннымй выводами эмиттеров сканисторов I и 2. К нижним выводам эмиттеров подключен генератор 9. Коллекторы сканисторов подключены ко входам соответствующих блоков 10 и 11 выделения и обработки видеосигналов, выходы которых соединены с измерителями 12 и 13.. Сигналы, возникаюш.ие на коллекторах сканисторов 1 и 2 в процессе их опроса линейно-возрастающим напряжением, вьГрабатываемым генератором пилообразного напряжения 9, преобразуются в соответствующих блоках выделения и обработки видеосигналов 10 и 11 в видеосигналы U| f(t) и Ua f(t) (фиг. 2). Временные интервалы от начала питтообразного напряжениядо момента возникновения вйдео сигнаЛов проп6р|цй6 нальны расстояниям световой зоны от концов сканисторов 1 и 2. При движении ленты 4 Мзможно изменение направления ее векторов скорости, т. е. возможны линейные поперечные перемещения ленты, а следовательно, одного края световой зоны на сканисторах 1 и 2 и переднего фронта видеосигналов (эпюры (t), Uj f(t)). Блоки Bi.iделения и формирования видеосигналов со сканисторов 10 и 11 формируют импульсы, соответствую1цие во времени передним фронтам видеосигналов (эпюры УЗ f(t), U4 f (t)), и,таким образом, при поперечных перемещениях ленты 4 пропорционально изменяется интервал между выщеуказанными импульсами. В исходном состоянии, когда лента 4 не движется, схемной регулировкой добиваются, чтобы временной интервал между импульсами был равен нулю (т. е. импульсы совпадают во времени). При движении ленты и ее поперечных перемещениях импульсы смеихаются во времени относительно один другого пропорционально этим перемещениям. Временной интервал между импульсамй измеряется измерителем 12 временных интервалов. Для определения скорости движения магнитной ленты 4 на ней лазером или другим способом формируется оптически прозрачная метка 5. При движении ленты в фотодиодных ячейках сканистора, над которым проходит метка 5, происходит скачок тока от темнового значения до значения, соотпетству о11(то освещенности сканистора от оптичеокой метки. В момент, когда метка 5 проходит сканистор, ток сканистора снова падает до своего первоначального темнового значения. Таким образом, в блоках В1)|деле11ия и обработки видеосигналов со сканисторов 10 и 11 формируются видеосигналы, соответствующие во времени моментам прохождения над сканисторами 1 и 2 оптической метки 5. Электронные блоки формируют импульсы, соответствуюи1,ие времени передних фронтов видеосигналов. Временной интервал между импульсами пропорционален скорости движения магнитной ленты 4 и измеряется измерителем 13. Формула изобретения Оптоэлектронный измерительскорости и угловых перемещений магнитной ленты, содержащий электронную часть, подключенную к двум фотоприемникам, расположенным параллельно один относительно другого и перпендикулярно направлению движе.ния магнитной ленты, причем их фоточувствитеЛьные поверхности лежат в одной плоскости, параллельной плоскости магнитной ленты, которая расположена между двумя источниками света и фоточувствительной поверхностью фотоприемников, отличающийся тем, что, с целью упро цения устройства, повь1шения надежности, точности измерения и расщирения диапазона измеряемых величин, фотоприемники выполнены в виде сканисторов, электронная часть состоит из источника постоянного напряжения смещения, подключенного к параллельно соединенным выводам эмиттеров сканисторов и к выходу генератора пилообразного напряжения, соединенного с нижними выводами эмиттеров сканисторов и двух блоков выделения:и обработки видеосигналов, входы которых подключены к коллектора сканисторов, а выходы - к двум измерителям временных интервалов, причем на магнитную ленту нанесены оптически Прозрачные метки и лента располож ена так. Что своим нижним краем перекрывает верхнюю часть светового потока от источника света.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3804517, кл. 356-28, опублик. 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 290217, кл. G 01 Р 3/42, 1969.

PuzJ Х.