Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01B11/00 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно, к конструкции устройств для измерения углов поворота.

Известен фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений, в котором между измерительной и опорной решетками и модулирующим диском устанавливается дополнительная неподвиж-. ная растровая радиальная решетка, число прозрачных штрихов которой отличается от числа штрихов первых двух решеток jL .

Однако этот преобразователь имеет 15 недостаточно высокую чувствитеЯь-, ность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фото- электрический преобразователь, со- 20 держащий корпус, измерительную ось, предназначенную для скрепления с контролируемым объектом, растр, установленный соосно с измерительной осью, опорный канал, скрепленный с 25 корпусом и содержащий оптически связанные через растр источник излучения, оптическую систему и фотоприемник, информационный канал, скрепленный с измерительной осью и выполнен- 30

ный аналогично опорному, и регистрирукмцее устройство 2 .

Однако для увеличения чувствительности и точности требуется уменьшить шаг растра. Растры с малым шагом технологически сложны и дорогостоящи.

Целью, изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый преобразователь снабжен дополнительными п парам опорных и информативных каналов, выполн нных и закрепленных аналогично основным кансшам и разнесенных один относительно другого по рабочему участку растра на угловое расстояние

где Ту - целое число периодов растра,

и схемой обработки сигналов, выполненной в виде (2п+ 2) усилителейограничителей, вход каждого из которых соединен с выходом одного из фотоприемников и двух суммирующих устройств, соединенных входами с выходами усилителей-ограничителей соответственно информативного и опорного кансшов, а выходами - со входами регистрирующего устройства.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 - размещение опорных и информативных канс1лов по. окружности сканирования.

Преобразователь содержит корпус 1 измерительную ось 2,,предназначенную для скрепления с контролируемым объектом, растр 3, установленный соосно с измерительной осью, опорные 4-6 и информативные 7-9 каналы, каждый из которых состоит из оптически связанных через растр источника излучения, оптической системы и фотоприемника, а также регистрирующее устройство (не показано) и схему обработки сигналов, выполненную в виде усилителей-ограничителей 10,11,12, 13,14,-15 и двух суммирующих устройст 16 и 17. Выходы фотоприемников 18-20 опорных каналов подключены к входам уйилителей-ограничителей 10-12, а выходы фотоприемников 21-23 информативных каналов подключены к входам усилителей-ограничителей 13-15. Усилители-ограничители 10-12 имеют выход на суммирующее устройство 16, выходы усилителей-ограничителей 13-1 связаны с суммирующим устройством 17 Среди опорных и информативных каналов каналы 4 и 7 являются основными, а каналы 5 и 6,8 и 9 - дополнительны (в данном случае рассматривается вариант, когда п - число дополнительны пар опорных и информативных каналов равно двум). Кроме того, для этого же случая (п 2) угловое расстояние между фотоприемниками выбрано таким образом, что начальная фаза с фотоприемника 18 канала 5 опережает начальную фазу сигнала с фотоприемника 2.0 канала 4 на 120, а начальная фаза с фотоприемника 19 канала 6 отстает от начальной фазы с фотоприемника 20 на 120. Угловое расстояние между фотоприемниками информативного канала выбирается так же, как и в опорном канале.

Преобразователь работает следующим образом.

При вращении растра 3 на выходе фотоприемников опорных и измерительных каналов образуется электрический сигнал с несущей частотой.

Начальные фазы сигналов с фотоприемников 18-20 опорных каналов постоянны. После усилителей-ограничитЬлей 10-12 эти сигналы, имеющие вид меандров, сдвинутых-друг относительно друга по фазе на 120, поступают на суммирующее устройство 16 На выходе суммирующего устройства частота сигнала в три раза больше. В исходном положении оси 2 начальные фазы сигналов с фотоприемников 21-23 информативных каналов совпадают с начальными фазами сигналов опорных каналов . После прохождения усилителейограничителей 13-15 и алгебраическо

го суммирования в устройстве 17 информатив.ный сигнал по фазе и частоте совпадает с опорным.

При повороте оси 2 на некоторый угол OL начальные фазы сигналов с каждого фотоприемника информативного канала изменяются на величину uf -

например, при ct - , на 60°. На выG

ходе суммирующего устройства 17 начальная фаза информативного сигнала изменяется на величину в три раза большую, т.е. на 180.

Таким образом, введение в конструцию п дополнительных пар опорных и , информативных каналов, размещенных на определенном угловом расстоянии друг относительно друга, а также снабжение преобразователя схемой обработки сигналов в виде (2n-t- 2) усилителей-ограничителей, дает возможность увеличить коэффициент преобразования выходных сигналов, повысить чувствительность и точность измерени

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений, содержащий корпус, измерительную ось, предназначенную для скрепления с контролируемым объектом, растр, установленный соосно с измерительной осью, опорный канал, скрепленный с корпусом и содержщий опггически связанные через растр источник излучения, оптическую систему и фотоприемник, информативный канал, скрепленный с измерительной осью и выполненный аналогично опоркому, и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен дополнительными п парами опорных и информативных каналов, выполненных и закрепленных аналогично, основным каналам и разнесенных один относительно другого по рабочему участку растра на угловое расстояние

- m где Т у - целое число периодов растра

и схемой обработки сигналов, выполненной в виде (2n-k- 2) усилителейограничителей, вход каждого из которых соединен с выходом одного из фотоприемников, и двух суммирующих устройств, соединенных входами с выходами усилителей-ограничителей соответственно информативного и опорного каналов, а выходами - со входами регистрирующего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Преслухин Л.И. и др. Фотоэлектрические преобразователи информации, М., Машиностроение, 1974, с. 206207.

2.Авторское свидетельство СССР 519008, кл. G 01 В 11/26, 1974 (прототип),

5.,9

15

riiHtp

on

L/.II

. 1

1:2