CS245645B1 - Fotoelektrický snímač rychlosti a směru prouděni plynů - Google Patents

Abstract

Snímač je určen zejména pro měření rychlosti a směru proudění vzduchu v meteorologii a řeší problémy spojené s měřením směru proudění. Snímač má dvě otočné clony umístěné mezi světelným zdrojem a světlovodem ve tvaru prstence, do jehož obvodové stěny jsou zapuštěny fotooitlivé prvky. Jedna clona se otáčí obvodovou rychlostí, která je úměrná rychlosti proudění, líhel natočení druhé clony je dán směrem proudění. Snímač je možné využít pro meteorologická měření s velkými nároky na přesnost měření a s požadavky na elektrické výstupy informací o rychlosti a směru proudění.

Description

Vynález se týká fotoelektrického snímače rychlosti a směru proudění plynů se dvěma nezávisle otočnými clonami, z nichž jedna se otáčí obvodovou rychlostí úměrnou rychlosti proudění a úhel natočení druhé clony je dán směrem proudění.

Dosud známá provedení fotoelektrických snímačů rychlosti a směru proudění se dvěma nezávisle otočnými clonami řeší problém snímání světelného paprsku, který prošel otvory v obou clonách použitím většího počtu např. několika desítek kruhově uspořádaných fotocitlivých prvků.

Takovéto řešení je složité, rozměrné a dosažitelná přesnost měření směru proudění je závislá na počtu použitých snímacích fotocitlivých prvků.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny fotoelektrickým snímačem rychlosti a směru proudění podle vynálezu, jehož podstatou je to, že obě nezávisle otočné clony jsou umístěny mezi světelným zdrojem a světlovodem ve tvaru prstence, do jehož obvodové stěny jsou zapuštěny fotocitlivé prvky. Stěny tohoto světlovodů mohou být vhodně vroubkovány a upraveny tak, aby odrážely světlo směrem dovnitř světlovodů.

Hlavní výhody fotoelektrického snímače se světlovodem ve tvaru prstence podle vynálezu jsou v tom, že se zmenší počet potřebných fotocitlivých prvků pro snímání světelného paprsku, který prošel otvory v obou clonkách, což vede k podstatnému zjednodušení konstrukce vlastního snímače a vyhodnocovacích elektronických obvodů a k celkovému zvýšení jeho spolehlivosti.

Dále je možné u snímače podle vynálezu dosáhnout větší přesnosti měřeni směru proudění a zmenšení mechanických rozměrů snímače jako celku.

Na připojených výkresech je na obr. 1 schematicky znázorněn příklad fotoelektrického snímače podle vynálezu. Na obr. 2 jsou naznačeny časové průběhy signálů na výstupech fotocitlivých prvků snímače po ztvarování elektronickými obvody. Na obr. 3 je uveden příklad zapuštění fotocitlivých prvků v tečném směru do vnější obvodové stěny světlovodů.

TOtoelektrický snímač podle obr. 1 sestává z první clony která je mechanicky spojená s prvním hřídelem 5_, na němž je upevněn element 6_ pro snímání rychlosti, kterým může být např miskový kříž.

Dále z druhé clony 1., mechanicky spojené s druhým hřídelem 2, na němž je upevněna směrovka 2» světelného zdroje T_ a světlovodů 2 ^ve tvaru prstence se zapuštěnými fotocitlivými prvky !)

V první cloně 2 jsou kruhově uspořádané otvory 13., dále je v ní otvor 12 pro orientaci a další otvor 14 pro měření směru. Druhá clona 2 má jeden otvor 22. Součástí snímače je také jeden fotocitlivý prvek 10 pro snímání rychlosti proudění a úhlu natočení směrovky 2 a druhý fotocitlivý prvek 11 pro orientaci snímače.

První clona 2 ^a druhá clona 2 nezávisle otočné, jsou uspořádány tak, že jejich roviny jsou vzájemně rovnoběžné a oba hřídele 2 ^a Z i^sou v jedné ose, která prochází středem světlovodu 8.

S rovinami clon 2 j® též rovnoběžná horní plocha H světlovodů 2· První clona 2 se otáčí úhlovou rychlostí, která je úměrná rychlosti proudění. Během každé její otáčky dopadá světlo otvorem 12 pro orientaci v první cloně 2 ^na fotocitlivý prvek 11 pro orientaci snímače

Tento fotocitlivý prvek 11 pro orientaci snímače je připojen na vstup elektronického tvarovacího obvodu, který ze světelných signálů vytváří elektrické impulsy Uj označené na na obr. 2.

Snímač je možné mechanicky nastavit tak, aby fotocitlivý prvek 11 pro orientaci snímače byl nasměrován např. na sever. Pomocí fotocitlivého prvku 10 pro snímání rychlosti proudění a elektronických obvodů jsou vytvářeny elektrické impulsy U₂ průchodem světla kruhově uspořádanými otvory 13 v první cloně £.

Jejich časový průběh je znázorněn na obr. 2. Úhlové natočení druhé clony £ je dáno polohou směrovky £. Během každé otáčky první clony £ se její otvor 14 pro měření směru a otvor 15 v druhé cloně dostanou do takové polohy, že světlo ze zdroje 7 projde těmito otvory 14, £5 a dopadne na horní plochu H světlovodu £.

Pomocí fotocitlivých prvků 9_, zapuštěných do obvodové s:-ny f-větlovodu £ a připojených na příslušné elektronické obvody, jsou pak vytvářeny elektrické urnulr-iy jejichž časový průběh je znázorněn na obr. 2.

Úhel natočení druhé clony £ vůči referenčnímu směru, například severu, je dán počtem elektrických impulsů fotocitlivého prvku 10 pro snímání rychlosti proudění mezi impulsy, vytvořenými fotocitlivými prvky 11 a 9_.

Tyto elektrické impulsy udávající směr proudění, jsou znázorněny na obr. 2 a jejich počet je označen n. Prstencový^-tvar světlovodu 8. a umístění fotocitlivých prvků 9_ zabezpečují Že tyto fotocitlivé prvky zaregistrují světelné impulsy, vznikající překrytím otvoru £4 v první cloně a otvoru 15 v druhé cloně v celém rozsahu 0 až 36O^w.

Vroubkováním spodní základny £ světlovodu 8 se dosáhne rozptylu světla uvnitř svétlovodi· ,áhu prstence. Úpravou povrchu vnější stěny a vnitřní obvodové stěny a vroubkované spodní • n aday S světlovodu 8., například nanesením světloodrazivé vrstvy s odrazem směrem dovnitř ’vu>.u £, se dále zlepší účinnost převodu světelných impulsů na elektrické signály pomocí _: . uych prvků £.

’t i i upuštění fotocitlivých prvků 9_ ^v tečném směru do vnější obvodové stěny světí z υ··.ί.;π na obr. 3. Na obr. 3 je také znázorněno vroubkování spodní základny svět]-Ί. chiioiogícky lze otvory 12, 13, 14 v první cloně £ a otvor 15 ve druhé cloně £ nahradit svetioprůchodnými ploškami nebo ryskami, například fotografickou cestou a podobně.

Fotoelektrický snímač rychlosti a směru proudění podle tohoto vynálezu umožňuje při : .“lýc rozměrech a malé hmotnosti dosáhnout velkou přesnost měření směru proudění, například u meteorologických aplikací.

Dále umožňuje získat elektrické výstupní signály udávající rychlost a směr proudění ve formě, která je vhodná pro další automatické zpracování a dálkový přenos.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Fotoelektrlcký snímač rychlosti a směru proudění plynů, zejména vzduchu se dvěma nezávisle otočnými clonami s otvory, z nichž první clona je mechanicky spojena s prvním hřídelem, jehož otáčky jsou úměrné rychlosti proudění a druhá clona je mechanicky spojena s druhým hřídelem, jehož úhel natočení je dán směrem proudění, vyznačený tím, že první clona /4/ a druhá clona /1/, které jsou vzájemně rovnoběžné, jsou umístěny mezi světelným zdrojem /7/ a světlovodem /8/, který má tvar prstence a do jeho obvodové stěny jsou zapuštěny fotocitlivé prvky//9/.
2. 2. Fotoelektrlcký snímač rychlosti a směru proudění podle bodu 1 vyznačený tím, že od clon /4, 1/ odvrácená základna /S/ světlovodu /8/ je vroubkována.
3. 3. Fotoelektrlcký snímač rychlosti a směru proudění podle bodu 1 a 2 vyznačený tím, že fotocitlivé prvky /9/ jsou zapuštěny v tečném směru do obvodové stěny světlovodu /8/.
4. 4. Fotoelektrlcký snímač rychlosti a směru proudění podle bodu 1, 2 a 3 vyznačený tím, že základna /S/ světlovodu /8/, vnější obvodová stěna světlovodu a vnitřní obvodová stěna světlovodu /8/ jsou světloodrazivě upraveny s odrazem směrem dovnitř světlovodu /8/.