Фотоэлектрическое устройство для определения площадей Советский патент 1981 года по МПК G06G9/00 G01B11/28 

Изобретение относится к устройствам, позволяющим определять функции, представляемые в виде интегралов по плоиади фигуры, в частности к устрой ствам, позволяющим определять площгщи фигур, моменты инерции относительно оси и моменты инерции относительно полюса. Известны устройства, позволяющие определять площади фигур и их момент инерции. Эти устройства имеют, как правило, сложную конструкцию с элект роприводом, генератором и счетчиком импульсов. Они содержат электродвига тель, редуктор, мальтийский механизм через который периодически поворачивается винт, на котором расположена каретка с фотоэлементом, прозрачный барабан, источник света, перфоленту, генератор импульсов, делитель частоты, счетчик импульсов, усилитель мощ ности, схемы сравнения. При работе такого устройства зачерненная на кальке фигура помещается на прозрачный барабан. Подвижный Фотоэлемент пробегает фигуру и там, где калька затемнена, он открывает ключ, после чего импульсы с генератора попадают на счетчики импульсов. По числу импульсов судят о геометрическом параметре. Для определения моментов инерции относительно оси и объемов тел вращения, используется закодированная перфолента, которая перемещается вместе с барабаном и-командует датчиками, дающими сигналы на схему сравненияЩ. Однако это устройство отличается большой сложностью, тратится время на считывание объекта, устройство не позволяет определить момент инерции фигуры относительно полюса. Наиболее близким техническим решением к изобретению является фотоэлектрическое устройство для определения площадей, содержащее транспарант с изображением непрозрачной фигуры, площадь которой определяется, светопоглощакиций элемент, который с одной стороны освещается источником света, а с другой стороны которого установлен транспарант. Свет, проходящий через светопоглощающий элемент, попадает на фотоэлемент, фототок, пропорциональ(шй освещенности фотоэлемента, через переменное сопротивление, с помощью которого регулируется чувствительность устройства, направляется на стрелочный индикатор 2. Недостатком такого известного устройства является сложность получения

переменной яркости от центра к периферии для исключения влияния положения фигуры на показания индикатора.

Цель изобретения - упрощение уст ройства.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрическое устройство для определения площадей, содержащее источник света, светопоглощающий элемент, входной транспарант и фотоэлемент, подключенный к последова тельно соединенным источнику питания и отсчетному прибору, введены коллиматор и собирательная линза, а светопоглощающий элемент выполнен из оптически нейтрального материала в виде многоступенчатого нелинейного конуса,осно вание которого снабжено двумя игольчаты ми фиксаторами, на которых закреплен входной транспарант, оптически связанный через коллиматор с выходом, источника света, авход фотоэлемента через собирающук линзу связан с выходом светопоглощающего элемента.

На чертеже представлена схема устройства, выполненная согласно данному изобретению.

Устройство содержит источник 1 света, коллиматор 2, светопоглощающий элемент 3, входной транспарант 4-с записью изображения измеряемой непрозрачной фигуры, игольчатые фиксаторы 5 и 6, собирательную линзу 7, фотоэлемент 8, отсчетный прибор 9 и источник 10 питания.

Устройство работает следующим образом.

Транспарант 4 с зачерненной фигурой накалывают на игольчатый фиксаторполюс 5 и вспомогательн1лй фиксатор 6 и накладывают на светопоглощающий элемент 3. Линза 7 фокусирует свет, поступающий со светопоглощающего элемента на фотоэлемент 8 с включенным в его цепь отсчетным прибором, например, амперметром 9. От источника 1 света лучи попадают на коллиматор 2. Далее свет, проходя через транспарант 4 в тех местах, где последний не зачернен, попсщает на светопоглощающий элемент 3, где часть световой энергии поглощается,в зависимости от того,каким светопоглощением обладают данные участки элемента 3. Затем, проходя через собирающую линзу 7 свет попадает на фотоэлемент 8, а включенный последовательно с фотоэлементом амперметр 9 фиксирует величину фототока. Светопоглощающий элемент 3 выполнен таким образом, чтобы фототок, возбуждаемый в фотоэлементе 8 от светового потока, проходящего через каждый из элементарных участков светопоглощающего элемента, был прямопропорционален значению вычисляемой функции на этом участке. При этих условиях величина фототока, на который уменьшается суммар-. ный фототок при незатемиенном транспаранте 4, прямопропорциональна вычяслнемой функции для данной фигуры. В частности для определения момента инерции относительно полюса необхо)димо, чтобы фототок, возбуждаемый от светового потока, проходящего через участок элемента 3, расположенного на расстоянии р от угла фиксатора полюса 5, был прямопропорционален величине t Данного условия добиваются за счет того, что светопогло- щающий элемент изготавливается из оптически нейтрального материала, на каждом участке имеет свое светопоглощение/ что достигается либо за счет переменности сечения элемента 3 (в этом случае профиль должен быть ступенчатым), либо за счет различного Коэффициента светопоглощения для различных участков элемента 3 (например, неравномерно засвеченная фотопластинка) , При расчете элемента 3 необходимо учитывать помимо характера самой функции светопоглощение коллиматора 2 и линзы 7, угол наклона лучей, падающих на фотоэлемент .8 и расстояние от мнимого места сбора лучей до фотоэлемента 8. Для каждой вычисляемой функции используется свой светопоглощающий элемент 3.

Положительный эффект данного технического решения заключается в упрощении устройства и повышении скорости определения площадей при наличии достаточного набора светопоглощакяцих элементов 3

Формула изобретения

Фотоэлектрическое устройство для определения площадей, содержащее Источник света, светопоглощсшзщий элемен входной транспарант и фотоэлемент, подключенный- к последовательно соединенным источнику питания и отсчетному прибору, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены коллиматор и собирательная линза, а светопоглощающий элемент выполнен из оптически нейтрального материала в виде многоступенчатого нелинейного конуса, основание которого снабжено двумя игольчатыми фиксаторами, на которых закреплен входной транспарант, оптически связанный через коллиматор с выходом источника света, а вход фотоэлемента через собирающую линзу связан с выходом светопоглощающего элемента.

. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 268677, кл. G 01 в 11/28, 1968.

2.Литвак в.И. Фотоэлектрические датчики в системах контроля, управления и регулирования. М., Наука, 1966, с. , рис. 5.38 (прототип).