Фотоэлектрический автоколлимационный датчик крена Советский патент 1980 года по МПК G01B11/00 G02B27/30 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИМАЦИОННЫЙ ДАТЧИК КРЕНА

Изббретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для определения углов поворота между объектами. Известны фотоэлектрические автокол лимационные устройства для измерения углов поворота между объектами, содержащие отражатель и фотоприемное устройство 1. .Недостатки этих устройств - измене ние выходных характеристик при эксплу атации в условиях запыленности, при изменении расстоянии между объектами. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является фотоэлектрический айтоколлимационный датчик крена, содержащий автоко.плиматор, включающий источник излучения, отражатель в видё триппель-призмы, имеющий один из двугранных , отличный от прямого, скрепляемый с контролируемым объектом, и фотоприемное устройство, включакяцее четыре попарно соединенных фотоприемника, и блок регистрации 2.. Недостатком датчика является его невысокая точность измерения крена при изменении дальности и при эксплуатации в условиях запыленности. Цель изобретения - повышение точности измерения. Цель достигается тем, что датчик снабжен электрически связанными источником опорного стабилизированного напряжения, дифференциальным усилителем и усилителем мощности, соединенным с источником излучения и светочувствительной площадкой, размещенной в центре фотоприемного устройства на оптической ОСИ датчика и связанной выходом со вторым входом дифференциального усилителя, а отражатель выполнен в виде оптического блока с четырьмя отражающими гранями, три из которых взаимно ортогональны, а четвертая - ортогональна одной из них. На чертеже схематически изображен фотоэлектрический автоколлимационный датчик крена, общий вид. Фотоэлектрический автоко.плимацйонный датчик крена содержит автоколлиматор, в который входят источник 1 излучения, диафрагма 2, установленная в фокальной плоскости объектива 3, светоделитель 4, фотоприемное устройство 5, которое имеет светочувствительную плогчадку, например фотоприемник 6 и четыре фотоприемника 7-10, расположенныв по его периферии, а оси раздела фотоприемников взаимноперпендикулярны. Фотоприемники 7 и 9, а также 8 и 10 попарно электрически соединены и подключены кблоку регистрации вычитающего устройства 11, которое соединено с индикатором 12 крена. Отражатель 13 выполнен с четырьмя отража ющими гранями 14-17, три из которых 14, 15 и 16 взаимно ортогональны, а последняя грань 17 ортогональна, например li грани 15. Выход фотоприемника б соединен с одним из входов дифференциального усилителя 18, а второй вход соединен с источником 19 опорного стабилизированного напряжения. Выход дифференциального усилителя 18 через усилитель 20 мощности соединен с источником 1 излучения. Предлагаемое устройство работает следующим образом. В автоколлиматоре источник 1 излучения равномерно освещает диафрагму 2, которая находится в фокальной плос кости объектива 3. Параллельный световой поток, вышедший из объектива 3, падает на отражающие грани отражателя 13. Часть светового потока, падающего на отражающую грань 15 и поток ему симметричный, отражается по направлению, параллельному падающему потоку, поскольку грани 14, 15 и 16 взаимно ортогональны. Эти потоки через светоделитель 4 формируются объективом 3 в центральное изображение диафрагм1-л 2, которое располагается на фотоприем нике б. Другая часть светового потока падающая на грань 17, и поток, симмет ричный этому потоку, отклоняется относительно падающего на два направления, и, пройдя объектив 2 и светоделител1з 4, формируется объективом 3 в два потока, симметричные относитель но центрального изображения диафрагмы, поскольку эта часть потока отражается от отражателя 13, один из двугранных углов которого между граня ми 14 и 17 отличен от прямого. При повороте объекта и, следовательно, отражателя 13 два периферийные автоколлимационные изображения диафрагмы 2 поворачиваются в плоскости анализа на тот же угол и в ту же сторону. Сигналы с выходов диаметрально противоположных фотоприемников 7, 9 и 8, 10 попарно суммируются и подаются на .вычитающее устройство 11 с выхода которого на индикатор 12 поступает сигнал, пропорциональный крену. При изменении пропускания оптического канала дальности, излучающей способности излучателя показание индикатора 12 крена не изменяется, так как в устройстве работает схема автомати ческого поддержания освещенности на фотоприемник на одном уровне. В эту схему входят фотоприемник б, дифференциальный усилитель 18, источник 19 опорного стабилизированного напряжения и усилитель 20 мощности, управляющий интенсивностью излучения источника 1 излучения. С выхода дифференциального усилителя 18 снимается сиг нал, пропорциональный разности напряжений на входах, то есть разности между опорным стабилизированным напряжением и выходным напряжением фотоприемника 6. Например, при увеличении этой разности выходное напряжение дифференциального усилителя 18 уменьшается что в конечном счете приводит к изменению интенсивности излучения источника 1 излучения до тех пор, пока не установится первоначальная разность напряжений на входах дифференциального усилителя 18, а это означает, что освещенность фотоприемника б, а следовательно, и фотоприемников 7-10 остается неизменной. Таким образом разница между потоками, падающими на площадки 7, 9 и 8, 10, не зависит от изменения расстояния, изменения излучающей способности излучателя, запыленности, что увеличивает точность при эксплуатации и при работе в жестких условиях. Формула изобретения Фотоэлектрический автоколлимационный датчик крена, содержащий автоколлиматор, включающий источник излучения, отражатель, скрепляемый с контролируемым объектом и .фотоприемное устройство и блок регистрации, отличающийся тем, что, с , целью повышения точности, он снабжен электрически связанными источником опорного стабилизированного напряжения , дифференциальным, усилителем и усилителем мощности, соединенным с источником излучения и светочувствительной площадкой, размещенной в центре фотоприемного устройства на оптической оси датчика и связанной выходом со вторым входом дифференциального усилителя, а отражатель выполнен в виде оптического блока с четырьмя отражакнцими гранями, три из которых взаимно ортогональны, а четвертая ортогональна одной из них. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 511520, кл. G 01 В 11/26 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 621958, кл. G 02 В 27/30, 1977 (прототип).