Способ передачи угла поворота вала и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G08C19/36 

Изобретение относится к области измерительной техники, и в частности обеспечивает передачу углов поворота с одного объекта на другой с помощью оптического сигнала и может быть применено в станкостроении, строительстве, геодезии и в судостроении для согласования монтируемых объектов.

Известен способ передачи угла поворота контролируемого объекта относительно базового, основанный на делении светового потока излучения контролируемого объекта на две части призмой-анализатором базового объекта, эти части преобразуются в каналах фотоэлементами в электрические сигналы, сравниваются между собой, образуя разностный сигнал, пропорциональный углу поворота 1.

Недостатками способа являются низкая точность и стабильность передачи угла из-за низкой стабильности фотоприемников при изменении температуры окружающей среды.

Известен способ передачи углов поворота, основанный на делении модулированного светового сигнала на две части с разнознаковой зависимостью сигналов в каналах с фотоэлементами от угла поворота. При этом разностный сигнал, получаемый

на выходах фотоэлсу.ентов, соответствует относительному углу поворота 2.

Так как каждому каналу приемного блока свойственна нестабильность передачи сигналов в зависимости от иЗМенения. например, питания, температуры, то на выходе фотоэлементов произойдет дрейф нуля, т. е. ухудшится стабильность и, следовательно, точность передачи угла.

Целью изобретен1:я является повышение

10 стабильности и точности передачи угла.

Поставленная цель достигается за счет того, что по способу передачи угла поворота вала, основанному на формпрованни 15 модулированного светового потока двух световых потоков и преобразовании первого из них в электрический сигнал, с целью повышения точности и стабильности передачи электрический сигнал последовательно преобразуют в электрический сигнал с противоположным знаком и дополнительный световой поток, из которого формпруют два световых потока, сравнивают второй световой поток с первым дополнитель25ным световым потоком и по результатам сравнения определяют величину передаваемого угла поворота вала.

Известно устройство для передачи угла поворота вала, содержаихее задающий

30 блок с излучателем модулированного светового потока и поляризатором, пpIie rпый блок с анализатором и фотоприемникам ; в котором излучатель модулированного светового потока через поляризатор и анализатор оптически соединен с фотоириемника,ми 2.

Недостатками устройства являются низкая точность и стабильность угла поворота .

С целью повышения стабильности и точности передачи угла в устройство для реализации сиособа по п. 1, содержащее задаюш,ий блок с источником модулированного светового потока, оптически соединен пого через анализатор с фотоириемникам, введены излучатель светового потока и инвертирующий усилитель, вход которого соединен с выходом одного из фотоприемниiKOB, а выход - с источником светового потока, выход которого оптически соединен через анализатор с фотопрцемниками.

На чертеже изображеио устройство для его осуществления.

Устройство содержит задающий блок /, в.ключающий источник модулированного светового потока излучения 2, поляризатор 3, прие|Мный блок 4, включающий анализатор 5, два фотоприемни:Ка 6, 7, инвертирующий усилитель 8 и дополнительпый источник светового потока 9.

Анализатор содержит светоделитель 10 и два поляризатора // и 12.

Задающий блок может быть выполнен в виде коллиматора, а анализатор ириемиого блока - в виде светоделительной прямоугольной призмы-ножа.

Фотоириемиики 6 7 оптически связаны с источником 2 и источником 9. В устройстве плоскость поляризации поляризатора 5 расположена под углом к плоскостям поляризации поляризаторов //, /2. Выход фотоириемника 7 является выходом устройства.

Способ осуществляетея следующим образом.

Нромодулироваииое излучение т источника 2 задающего блока /, пройдя поляризатор 3, поляризуется в направлении плоскости поляризации поляризатора.

Нзлученпе от блока / попадает на светоделитель 10, где делитея на две части, которые, пройдя поляризаторы :// и 12, попадают на фотоприемники 6 и 7. Если задающий блок развернуть на некоторый угол, по отношению к приемному блоку 4, то на одном из фотоприемников 6 или 7 амплитуда сигнала увеличится, а па другом уменьщится.

Сигнал на выходе фотоириемника 6, вызванный модулированным световым потоком от источника 2, усиливается и инвертируется ивертирующим усилителем 8 и иодается на вход источника 5, оптически связанного с фотопрпемииками 6, 7. Световой поток источника 5 также делится на две

части светоделителем 10 и, пройдя поляризаторы 1// и 12, суммируется в иротпмофазе со световым nOTOKOiM источника 2.

Амплитуды еветового иотока от источнпка 9 и от источника 2 на фотоприемнике 6 пра.ктичееки равны при любой величине рассогласования между задающим и прием и ым блоками.

Амплитуды еветового потока на фотоприемнике 7 равны только при отсутствии рассогласования. Нрц наличии ргассогласования за счет неравенства световых потоков, приходящих от источников 2 и Я на выходе фотоириемиика 7 выделяется еигнал, амплитуда которого проиорииональна углу поворота приемиого блока относительно задающего.

При отсутствии рассогласования изменение параметров фотоириемников 6 и 7 усилителя 8 и источиика 9 не приводит к появлению ошибочного сигнала рассогласования.

Действительно, если, нанример, изменились параметры фотоприемиика 6, усилителя 5 или источника 9, то за счет глубокой отрицательной связи, образованной оптической связью между источником 9 и фотоприемииком 6, восстанавливается равенство амплитуд световых потоков на фотоприемнике 6 и. еледовательно, на фотоприемнике 7.

Нри равенстве амплитуд световых потоков, падающих на фотоприемник 7, изменение его нараметров также не может вызвать появления на выходе приемного блока ошибочного сигнала рассогласования. Например, изменение чувствительности фотоприемника приводит к измеиению тока фотоириемника как от источника 2, так и от источиика 9, т. е. приводит к появлению сигнала рассогласования.

Если сравнить иредложенное решние с известным, то в известном устройстве изменение, иаиример, чувствительности одного из фотоприемников (амплитуды еигналов Л) на 0,02%приводит к появлению дополнительной ошиб.хи, равной Ли 20 угл. сек.

0.(2 о,

2ЛАа А

206000 100 0;:

При использовании иредложеииого способа такое иЗ(Менение амплитуды сигнала в

одном из каналов ириводит к дополнительной ошибке, т. е. предложенный способ и устройство позволяют производить передачу углов с более высокой точностью и стабильностью.

Формула изобретения

1, Способ передачи угла поворота вала,

основаииый иа формировании из модулироваииого светового потока ДВУХ световых

потоков II преобразовании первого из пих в электрический сигиал, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и стабильности передачи, электрический сигиал последовательно преобразуют в электрический сигнал с противоположным знаком II дополнительный световой поток, из которого формируют два световых потока, сравнивают второй световой поток с первым дополнительным световым потоком и по результатам сравнения определяют величину передаваемого угла поворота вала.

2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержаидее задающий блок с источииком модулированного светового потока, оптически соедипеппого через анализатор с фотоприемниками, отличающеес я тем, что в устройство введены источник светового потока и инвертирующий усилитель, вход -которого соединен с выходом одного из фотоприемников, а выход - с источииком светового потока, выход которого оптически соедииен через анализатор с фотоприемииками.

Источники информаппи, иринятые во внимание ири эксиертизе:

1.Якущенкова Ю. Г. Основы оптикоэлектронного ириборостроеиия. Л., «Сов.

; ал1:о. 1977, с. 85.

2.Патеи Япоиии N° 47-35468, кл. 106 Е 1 - 1972 (прототип).