Фотоэлектрический датчик угла Советский патент 1982 года по МПК G01B11/26 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УГЛА

t

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для измерения углов поворота с точностью порядка единиц угловых секунд или их долей, например, в астрономическом при- . боростроении.

Известны датчики угла,. содержащие источник света, подвижную и неподвижную круговые шкалы, отражательную систему, фотоприемник и отсчетное устройство Tl

Однако известные датчики содержат точечный источник света, что требует установки параболического отражателя, позволяющего осветить равномерно все деления решеток.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является фотоэлектрический датчик угла, содержащий соосно установленные кольцевой осветитепь, два диска с нанесенными по периферии идентичными растровыми дорожками, один из которых предназначен, для закрепления на контролируемом объекте, а другой уста-

новлен с возможностью вращения, отражательную систему, фотоприемник и электронно-логический блок, подключенный к выходу фотоприемника2.

Нецостатком известного устройства является низкая точность, вызванная накоплением ошибок, возникающих при сбоях в электронных схемах при незапланироаванных кратковременных отключениях иг1и бросках питающих напряжений и пр.

10 Учесть накопленную ошибку можно только постоянной калибровкой электронно-логического блока путем выставления нул1 пункта датчика, что неприемлемо при измерениях угла поворота, который длительISное время изменяется в пределах одного оборота. Известный фотоэлектрический датчик имеет малый диапазон измерения углов. Поскольку на диски нанесены раотСвые дорожки с одинаковым количест30вом элементов, то для регистрации угла поворота в единицу угловой секунды чиоло элементов на каждом диске должно быть больше одного миллиона. Это вл&чет за собой значительное увеличение размеров дисков.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений угла поворота.

Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен дополнительной парой дисков и дополнителыгым фотоприемннком, установленными соосно с первой парой дисков с противоположной стороны КОЛЬцевого осветителя, один из дополнитепьных дисков установлен с возможностью вращения на обшей оси с соответствующим диском первой пары, второй дополнительный диск закреплен на неподвижном основании, число элементов растровых дорожек допол тельной пары дисков отличается на единицу от числа элементов растровых цо рожек первой пары дисков, выход дополнительного фотоприемника

подключен ко второму входу электроннологического блока.

На чертеже представлена схема устройства... .

i,

Фотоэлектрический датчик угла содержит кольцевой осветитель 1, .установленный соосно с дисками 2 и 3 с нанесенными по периферии идентичными растровыми дорожками, один из которых 3 предназначен для закрепления на контролируемом объекте 4, а другой 2 установлен с возможностью вращения, отражательную систему 5, позволяющую собрать весь прошедший от кольцевого осветителя 1 через диски 2 и 3 световой поток на фо- топриемник 6, оптическая ось которого совпадает с оптической осью отражатель ной системы 3 и с осями дисков 2 и 3, электронно-логический блок 7, подключенный к выходу фотоприемника 6, дополнительную пару дисков 8 и 9 и дополнительный фотоприемник 10, установленные соосно с первой парой дисков 2 и 3 с противоположной стороны кольцевого осветителя 1, один из дополнительных дисков

8установлен с возможностью вращения на общей оси 11 с соответствующим диском 2 первой пары, второй дополнитель ный диск 9 закреплен на неподвижном основании 12, число элементов растровых дорожек дополнительной пары дисков 8 и

9отличается на едишшу от числа элементов растровых дорожек первой пары дисков 2 и 3, выход дополнительного фотоприемника 10 подключен ко второму входу электронно-логического блока 7.

Предлагаемый фотоэлектрический датчик угла содержит два идентичных канала

каждый из которых состоит из двух пар дисков 2, 3 и 8, 9, отражательных сиотем 5 и 13 и фотоприемников 6 и 10, а кольцевой осветитель 1 и электронно-ло гическнй .блок 7 являются общими для обоих каналов.

Каждый из каналов работает следующим образом.

Свет из кольцевого осветителя 1 прохдит через сопряженные элементы растровых дорожек обоих дисков 2, 3 и 8, 9 и отражательными системами S и 13 проектируется на фотоприемники 6 и 10. В каждой паре дисков при вращении одного диска 2, 8 относительно другого 3, 19 сигнал с выхода фотоприемников 6 и 10 модулируется. Так как число элемен.тов растровых дорожек первой пары дисков отличается на единицу от числа эле ментов растровой дорожки дополнительной пары, то за один полный оборот вращающихся дисков на вход электронно-логического блока 7 поступает соответственно N импульсов из одньго канала и N -1 из другого канала.

Таким образом, на входе электроннологического блока 7 получаются две временные нониусные шкалы: одна с числом импульсов N , а другая с числом импульсов N -1, Начало и конец каждой из этих шкал формируются нуль-пунктами соответствующих каналов (на чертеже не показаны).

Образовавшиеся две временные шкалы содержат М ( М -1) возможных комбинаций, при любой из которых в электроннологическом блоке 7 происходит совпадение во времени только одного из импульсов каждого канала, а то какие из импульсов по счету сонпадйют, зависит от величины угла между нуль- пунктами обоих каналов.

Для получения отсчетов угла поворота электронно-логический блок 7 фиксирует совпадение по времени импульсов 1ШЖдого канала vi моменты времени, в которые вращающиеся диски 2, 3 и 8, 9 проходят нуль-пункты, а также считает число импульсов от сигналов нуль-пунктов до момента совпадения импульсов.

Формула изобретения

Фотоэлектрический датчик угла, содержащий соосно установленные кольцевой осветитель, два писка с чанесенны-

ми по периферии идентичными растровыми дорожками, один из которых предназначен для закрепления на контролируемом о&ьекте, а другой установлен с воалож ностью вращения, отражательную систему, фотогфиолник и электронно-логический блок, подключенный к выходу фотоприем ника, отличающийся тем, что с целью повышения точности и расширв. ния диапазона измерений, он снабжен дополнительной парой дисков и дополнительнь1м фотоприемником, установленным соосно с первой парой дисков с противоположной стороны кольцевого осветителя, один из дополнительных дисков уставовлен с возможностью вращения на общей оси с соответствующим диском первой

пары, второй дополнительный диск закрег лен на неподвижно основании, число элементов растровых дорожек дополннтел ной пары дисков отлттчается на единицу от числа элементов растровых дорожек первой пары аисков, выход дополнительного фотоприемника подключен к второму Екоду электронно-логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

;j у