Устройство для измерения угловых смещений объекта Советский патент 1982 года по МПК G01B11/26 

- Изобретение ртносится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано для определения угловог положения объекта в автоматизированных системах контроля и управления. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения уг ловых смещений объекта, содержащее установленные последовательно источник когерентного излучения, жестко связываемый с исследуемым объектом, светопровод, фотоприемник, подключен ные к одному из выходов последнего счетчик импульсов, делительчастоты и интегратор, и ключевой элемент, подключенный к второму вь1хОду фотоприемника l }. Недостатком устройства является низкая точность и быстродействие измерения угла вращения объекта, обусловленные тем, что достоверный результат на интеграторе можно получить только после прихода импульсов, кратных четырем, т.е. разрешающая способность устройства по вращению в четыре раза ниже, чем по угловому смещению относительно другой оси объекта. Кроме того, при медленном смещении объекта интервал времени между -моментами прихода импульсов, четырем, может оказаться достатЪчно большим и не удовлетворять требованиям быстродействия. Необходимость обращаться к счетчику, чтобы определить момент времени, когда на интеграторе достовернь|й результат, создает неудобство в обслуживании устройства. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства. Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения угловых смещений объекта, содержащее установленные последовательно источник когерентного излучения, жестко связываемый с исследуемым объектом, светопровод, фотоприемник, подключенные к одному из выходов последнего счетчик имПУЛЬСОВ, делитель частоты и интегоаTOD, и ключевой элемент,подключенный к второму выходу фотоприемника, снабжено соединенными последовательно дифференциальной цепочкой, сумматором и элементом задержки, вход дифференциальной цепочки соединен с выходом ключевого элемента, второй вход сумматора связан с выходом фотоприемника, а выход элемента задержки соединен с вторым входом интегратора.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содерк ит установленные последовательно источник 1 когерентного излучения, светопровод 2, фотоприемник 3, выполненный в виде коль-. цевого фотопотенциометра, подключен-ные к одному из выходов фотоприемниКЗ 3 счетчик А импульсов, делитель 5 частоты на 2 и интегратор 6, соеди ненные последовательно ключевой элемент 7, дифференциальную цепочку 8, сумматор 9 и элемент 10 задержки, один из входов -ключевого элемента 7 связан с вторым выходом фотоприемника 3, второй вход соединен с выходом . делителя 5 частоты на 2, второй вход сумматора 9 связан с первым выхо дом фотоприемника 3, а выход элемента 10 задержки соединен с вторым входом интегратора 6.

Устройство работает следующим образом.

Луч света от источника 1 когерентного излучения, жёстко связанного с контролируемым объектом, под определенным углом входит в светопровод 2. Многократно отразившись от его боковых поверхностей, луч .попадает на одно из двух полуколец фотоприемника 3. Сигнал с последнего через дифференцирующий элемент (не показан ) поступает на счетчик k импульсов, где фиксируется единица. При угловом смещении объекта в плоскости измерения, а вмес те с ним и источника 1 когерентного излучения, изменяется угол входа луча света в торец светопровода 2, что прИ водит к измененйиэ числа внутренних отражений света в нем и соответственно направления выходящего луча света. Происходит засветка другого полукольца фотоприемника 3, при появлении сиг нала на котором записывается в счетчике k импульсов очередная единица. По мере разворота объекта происходит последовательная засветка то одного, то другого полукольца фотоприемника 3

что приводит к накоплению числа в счетчике h импульсов , характеризующего величину этого разворота. Одновременно каждый импульс с фотоприемником 3 поступает на сумматор 9, делитель 5 частоты на 2 и на цепь (не показана) разряда интегратора 6.

Сумматор 9 -обеспечивает подключение одного и того же входа интегратоpa 6 к выходам фотоприемника 3 и дифференциальной цепочки 8, осуществляя формирование их разностного сигнала. При первом импульсе интегратор 6 приводится в исходное нулевое состояние,

5 а выходное состоян ие делителя 5 частоты на 2 не изменяется. Этот импульс, пройдя сумматор 9 и элемент 10 задержки, поступает на интегратор 6 и заряжает его до уровня напряжения,

пропорционального углу засветки фотоприемника 3, который в исходном состоянии выбирается отличным от нуля, но меньшим tr . Последующий, второй импульс с фотоприемника 3, отличный

«от предыдущего на половину напряжения питания приемника, также поступает на сумматор 9. цепь разряда интегратора 6, обеспечивая нулевой потенциал на его выходе, и делитель 5 частоты на 2. В то же время на выходе делителя 5 частоты на 2 формируется импульс, который открывает ключевой элемент 7 на :время длительности импульса, благодаря чему напряжение с фотоприемника 3 после дифференцирования на дифференциальной цепомке 8 поступает в противофазе на сумматор 9 и далее через элемент 10 задержки на интегратор 6, где он суммируется с импульсом, поступившим через сумматор 9 и элемент 10 задержки непосредственно с фотоприёмника 3. Если вращения объекта не произошло за- это время, напряжение на интеграторе 6 сохранится и будет пропорциональным исходному углу засветки фотопрйемника 3. В противном случае величина напряжения на интеграторе 6 изменится на величину, пропорциональную изменению угла засветки фотоприемника 3, т.е. угла вращения объекта. Знак изменения этого напряжения (увеличение или уменьшение его) отражает напряжение вращательного движения исследуемого объекта.

Применение устройства позволяет повысить точность и быстродействие измерения угловых смещений объектов. формула изобретения Устройство для измерения угловых смещений о 3ъекта, содержащее установленные последовательно источник ко- герентного излучения,жестко связываемый с исследуемым объектом, светопровод, фотоприемник,подключенные к одному из выходов последнего счетчик импульсов, делитель частоты и интегра тор, и ключевой элемент,подключенный к второму выходу фотоприемника, о т личающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродейст50ВИЯ, оно снабжено соединенными последовательно ди4х(еренциальной цепочкой, сумматором и элементом задержки, вход дифференциальной цепочки соедийен с выходом ключевого элемента, второй вход сумматора связан с выходом (ютоприемника, а выход элемента задержки - с вторым входом интегратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке t 2807937/28, кл. G 01 В 11/26, 1979.

С