Фотоэлектрический импульсный датчик перемещений Советский патент 1986 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения угловых перемеп1ений, например, калиброванных измерительных роликов. .Известен датчик, содержащий источник света, фотоприемник и устройство для прерывания светового потока в виде двух одинаковых прозрачных дисков со штрихами, связанных кинематически и вращающихся в разные сто роны относительной общей оси, котора связана с объектом, причем прозрачные штрихи дисков имеют ширину на 1/3 большую, чем ширина просветов. Недостатки этого датчика - сложность конструкции и низкая точность измерения, ограниченная наличием люфтов и количеством прозрачных и .непрозрачных штрихов на вращающихся дисках. . Наиболее близким техническим ре шением к изобретению является фотоэлектрический импульсньй датчик пере мещения, содержащий последовательно установленные осветительный узел, прерыватель светового потока с-прозрачными и непрозрачными участками, связанный с объектом перемещения, щелевую диафрагму, систему регистрации светового потока и блок обработки информации. Недостатком такого устройс ва- является низкая точность измерения перемещения, опре;(еляемая количеством прозрачных участков на прерывателе светового потока и их размерами. Цель изобретения - повьшение точности измерения перемещений. Эта цель достигается тем, что да чик снабжен линзой, установленной между диафрагмой и системой регистр ции светового потока, которая вьпшлнена в виде набора фотопрнемников, расположенных по дуге с центром в фокусе линзы, а размеры прозрачных и непрозрачных участков прерывателя и размеры щелевой диафрагмы выполне ны одинаковыми. На чертеже представлена схема фотоэлектрического импульсного датчика. Датчик содержит осветительный узел, формирующий параллельный пучо света и состоящий из источника 1 св та и фокусирующих линз 2, прерыватель 3 светового потока с прозрачны ми 4 И непрозрачными 5 участками. 42 елевую диафрагму 6, линзу 7 разверти светового луча, набор фотоприемиков 8,например фотодиодов,и блок 9 бработки информации,Размеры прозачньйс 4 и непрозрачных 5 участков преывателя 3 выполнены одинаковыми в напавлении вращения прерывателя. Разер щелевой диафрагмы 6 по направлеию вращения прерывателя 3 равен азмеру прозрачных 4 и непрозрачных 5 участков. Протяженные фотоприемники светочувствительной поверхностью расположены по дуге с радиусом R относительно фокуса F линзы 7. Угол развертки об зависит от оптической силы линзы 7 и размеров прозрачных 4 и непрозрачных 5 участков прерывателя 3. Устройство работает следующим образом. Б тот момент времени, когда диафрагма 6 полностью перекрыта непрозрачным участком 5 прерывателя 3, фотоприемники находятся в затемненном, состоянии. При перемещении в направлении и прерывателя 3 против щели диафрагмы 6 расположена часть прозрачного участка 4, а часть светового луча через заЭор S попадает на линзу 7, Преломившись в ней, луч проходит через фокус F, он в результате развернут на некоторьм угол ЛоЛ и засвечивает нижнюю часть фоточувствительной поверхности набора фотоприемников. Поскольку засвечивание его происходит постепенно пропорционально углу поворота прерывателя 3, то фотодиоды набора засвечены пооче- редно в направлении о,. Изменение освещенности каждого фотодиода зафиксировано блоком 9 как импульс. В момент времени, когда прозрачный участок 4 прерывателя 3 полностью открывает путь световому потоку к линзе 7, все фотодиоды засвечены, блок 9 зафиксигрует количество импульсов, равное количеству фотодиодов. В следующий момент вращения прерывателя 3 передняя кромка непрозрачного участка 5 частично перекрывает доступ световому потоку к линзе 7, что вызывает затемнение некоторой части протяженного фотоприемника, которое пропорционально перемещению передней кромки непрозрачного участка 5 относительно щели диафрагмы 6. При этом изменение освещенности фотодиодов набора 8 вновь зафиксировано электронным блоком 9 как импульсы. При полном перекрытии непрозрачным уча 5тком 5 щели диафрагмы 6 весь набор фотоприемников затемнен, а блок 9 зафиксирует новое число импульсов, равное количеству фотодиодов набора. Поскольку размеры участ ков А и 5 одинаковы, а количество фотодиодов набора 8 постоянно, количество импульсов при засвечивании и затемнении набора фотоприемников одинаково.

983744

Использование сочетания линзы, дискретно-протяженного набора фотоприемниКрв 8 на заданном расстоянии от линзы 7 по заданной дуге с центром в фокусе F, а также равенство размеро1в прозрачных 4 и непрозрачных 5 участков прерывателя 3 позволяет повысить точность измерения в 2К раз , где 2 - количество регистрируемых фронтов , К - количество элементов в протяженном фотоприемнике.

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий последовательно установленные осветительный узел, прерыватель светового потока с прозрачными и непрозрачными участками, связанный с объектом перемещения, щелевую диафрагму, систему регистрации светового потока и блок обработки информации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения перемещений, он снабжен линзой, установленной между диафрагмой и системой регистрации светового потока, которая выполнена в виде набора фотоприемников, расположенных по дуге с центром в фокусе линзы, а размеры прозрачных и непрозрачных участков прерывателя и размеры щелевой диафрагмы выполнены одинаковыми.с ?(Лс:О)QD00 со^»и