Датчик угла поворота вала Советский патент 1980 года по МПК G01B11/26 

(54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

1.

Изобретение относится к измери.тельной технике и может быть использовано при автоматической регистрации углов поворота вращающихся элементов устройств. ,

Известен датчик угла поворота, содержащий последовательно pacftpложенные источник света, измерительную и индикаторные растровые решетки и интегральный фотоприемник 1.

Это устройство отличается сложностью конструкции.

Известен также датчик угла поворота вала, содержащий барабан, расположенный соосно валу и соединенный с ним, на который нанесен измерительный растр с линиями, расположенными под острым углом Ч к основанию барабана, неподвижный корпус, в котором установлены источник света и протяженный фотоприемник, расположенный с внешней стороны барабана вдоль его образующей, и индикаторный растр с линиями, расположенными под острым углом ф, к основанию барабана 2.

Вэтом датчике источник освещения выполнен протяженным и расположен внутри поворотного .вала, а индикаторный растр выполнен.неподвижным, в связи с чем датчик недоста-. точно чувствителен.

Для повышения чувствительно-сти датчика предлагаемый датчик снабжен плоской волоконно-оптической пластиной с регулярной укладкой волокон, размещенной внутри -барабана в плоскости, проходящей через рсь его барабана и фотоприемник, и соединенной

0 с корпусом/ источник света располо51{ен с йнешнёй стороны барабана, диаметрально противоположной расположению фотоприемника, а индикаторный растр нанесен на барабан так,что 5 в каждых двух диаметрально противоположных точках барабана линии растра образуют с основанием барабана острые углы разных знаков.

На чертеже дана схема предлагаемого датчика.

Он содержит барабан .1, расположенный соосно валу и соединенный с ним, на который нанесен измерительный растр 2 и индикаторный растр 3 с ли5

ниями, расположенными под острыми углами соответственно f-i -и Ч, к основанию барабана 1, неподвижный корпус (на чертеже условно не показан), в котором установлены источник 4 0.овета,волоконно-опт ическая пластина 5 с регулярной укладкой волокон и протяженный ййзйЦйОйно-чувствительный фотоприемник б. Кроме того,датчик может быть дополнительно снабжен ограничивающей диафрагмой 7, При это фотоприемник 6 расположен с внешней стороны барабана 1 вдоль его обраэующей, болоконно-оптическая пластина размещена внутри барабана 1 в плоскости, проходящей через его ось и фотоприемник 6, источник 4 света и ограничивающая диафрагма 7 расположены с внешней стороны барабана 1 диаметрально противоположной расположению фотоприемника 6, а индика. торный растр.3 нанесен на барабан 1 так, что в каждых двух диаметрально противоположных точках барабана линии растра образуют с основанием барабана 1 острые углы и разных знаков. Датчик работает следующим обра СветОТ источника 4 света проходит сквозь ограничивающую диафрагму 7 и освещает одну из сторон барабана 1 и через растр 2, волоконнйоптическую пластину 5 и растр 8 попадаёт напОзиционно-чувствительный фотоприемник б. При этом осуществляется проекция той части 8 растра 2, обращенной к источнику света, на ту часть 9 растра 3, которая примыкает к фотоприемнику б, а вдоль этой проекции образуется комбинационная кар тйнарастрового сопряжения, которая 1при вращёййи контролируемого вала перемещается в направлении длинной оси проекции, В связи с этим на светочувствительной поверхности фотоприемника 6 фиксируется изменение ойвёщёйнбсти, повторяющее картину сопряжения растров. Сигнал с фотоПриемника содержит; и нформацию, опред ляющую таким образом угловое положение контролируемого вала. Угол по йорота вала определяе тся по выходному сигналу фотоприемника б одаим из способов, используемых при измерении перемещений элементов по изменению муаровой картины сопряжения растров. Большая контрастность комбинационной картины на фотоприемнике б ЙаВлюдаётсй ,когда направление муаровы полос в зоне проекции растров перпендикулярно к направлению позиционной Чувствительности фотоприемника б, ч;то достигается соответствующим заданием величин углов У/ и У наклона линий растров к основанию барабана 1. В качестве источника света 4 может быть использован как коллимированный источник света, так и расходящийся. Поскольку растр 2, обращенный к фотоприемнику 4 (являющийся, таким образом, индикаторным), и растр 3, нанесенный на противоположную сторону барабана 1 (являющийся, таким образом, измерительны) , перемещаются вдоль оси чувствительности фотоприемника б в противдположные стороны, чувствительность предложенного датчика вдвое превышает чувствительность датчика-прототипа. Формула изобретения Датчик угла поворота вала, содержащий барабан, расположенный соосно валу и соединенный с ним, на который нане;сен - измерительный растр с линиями, расположенными под острым углом 4 к основанию барабана, неподвижный корпус, в котором установлены источник света и протяженный фотоприемник, расположенный с внешней стороны барабана вдоль его образующей, и индикаторный растр с линиями, расположенными под острым углом fj к основанию барабана, отлич ающийс я тем, что, с делью повышения его чуйствйтельности, он снабжен плоскЬй волоконно-оптической пластиной с регулярной укладкой волокон, размещенной внутри барабана в плоскости, проходящей через его ось и фотопрИемник, и соединенной с корпусом, источник света расположен с внешней стороны барабана, диаметрально противоположной расположению фотоприемника, а индикаторный растр нанесен на барабан так, что в каждых двух диаметрально противоположных точках барабана линии растра образуют с основанием барабана острые углы разных знаков. Источники информации, п рийЯтые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 170852, кл. G 08 С 9/06, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР №56520.7, кл. G 01 В 11/00, 1974. (прототип). .