RU2478186C1 - Electro-optical pendulum level sensor - Google Patents
Electro-optical pendulum level sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2478186C1 RU2478186C1 RU2011144432/28A RU2011144432A RU2478186C1 RU 2478186 C1 RU2478186 C1 RU 2478186C1 RU 2011144432/28 A RU2011144432/28 A RU 2011144432/28A RU 2011144432 A RU2011144432 A RU 2011144432A RU 2478186 C1 RU2478186 C1 RU 2478186C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pendulum
- light
- light detectors
- unit
- calculating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для измерения отклонения объекта в вертикальной плоскости и может быть использовано для контроля и выправки положения железнодорожного полотна.The invention relates to devices for measuring the deviation of an object in a vertical plane and can be used to control and straighten the position of the railway track.
Известен маятниковый датчик уровня ELT-133.00 фирмы «Plasser & Thuerer» (Австрия) [Распопов В.Я., Иванов Ю.В., Зотов С.А. Датчики уровня систем управления выправочных железнодорожных машин // Датчики и системы - 1999. - №4. - С.40-43]. Он содержит массивный маятник, корпус, в нижней части которого имеется ванна, профиль которой повторяет профиль нижней части маятника по его радиусу. В ванне находится демпфирующая жидкость. Подвес маятника в корпусе выполнен с помощью оси, жестко связанной с маятником, и двух шарикоподшипниковых опор. С осью подвеса маятника связана ось вращения потенциометрического датчика угла.Known pendulum level sensor ELT-133.00 firm "Plasser & Thuerer" (Austria) [Raspopov V.Ya., Ivanov Yu.V., Zotov S.A. Sensors of the level of control systems for straightening railway machines // Sensors and systems - 1999. - No. 4. - S.40-43]. It contains a massive pendulum, a casing in the lower part of which there is a bath, the profile of which repeats the profile of the lower part of the pendulum along its radius. There is damping fluid in the bath. The pendulum is suspended in the housing using an axis rigidly connected to the pendulum and two ball-bearing supports. The axis of rotation of the pendulum is associated with the axis of rotation of the potentiometric angle sensor.
Передача колебаний маятника на ось вращения потенциометра происходит с помощью шкивов и гибкой передачи (стальной тросик, кордовая нить, зубчатый ремень). Основным недостатком такого способа съема сигнала является наличие статической погрешности датчика, обусловленной моментом трения в механической передаче. Кроме того, имеет место износ потенциометра как при работе, так и при транспортировке датчика.The vibration of the pendulum is transmitted to the axis of rotation of the potentiometer using pulleys and flexible transmission (steel cable, cord, gear belt). The main disadvantage of this method of signal pickup is the presence of a static sensor error due to the friction moment in a mechanical transmission. In addition, there is wear on the potentiometer both during operation and during transportation of the sensor.
Таким образом, к недостаткам прибора можно отнести наличие у него значительной статической погрешности, обусловленной моментом трения в механической передаче, которая ограничивает возможности его применения.Thus, the disadvantages of the device include the presence of a significant static error due to the moment of friction in a mechanical transmission, which limits the possibility of its use.
Прототипом является устройство для контроля перемещений, выполненное в соответствии с патентом РФ №2150086. Оно имеет два блока датчиков, расположенных перпендикулярно друг другу, каждый блок выполнен в виде маятника, на конце которого расположен излучатель света, а на шкале находится ряд светоприемников, расположенных симметрично относительно маятника на некотором расстоянии.The prototype is a device for controlling movements, made in accordance with the patent of the Russian Federation No. 2150086. It has two blocks of sensors located perpendicular to each other, each block is made in the form of a pendulum, at the end of which there is a light emitter, and on the scale there are a number of light detectors located symmetrically with respect to the pendulum at a certain distance.
Недостатком устройства является то, что излучатель света за счет расхождения пучка засвечивает сразу несколько светоприемников, что снижает разрешающую способность и точность определения угла отклонения маятника.The disadvantage of this device is that the light emitter due to beam divergence illuminates several light detectors at once, which reduces the resolution and accuracy of determining the angle of deviation of the pendulum.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение точности и разрешающей способности при измерении угла отклонения маятника за счет сужения пучка излучения с помощью щелевой диафрагмы и применения устройства обработки сигнала светоприемников.The technical task of the invention is to improve the accuracy and resolution when measuring the angle of deviation of the pendulum due to the narrowing of the radiation beam using a slit diaphragm and the use of a signal processing device for light detectors.
Поставленная техническая задача в предлагаемом изобретении решена тем, что оптико-электронный маятниковый датчик уровня содержит маятник, излучатель света, щелевую диафрагму, ряд светоприемников, корпус, коммутатор, устройство сравнения, источник опорного напряжения, блок вычисления номера среднего из засвеченных светоприемников, блок вычисления линейного и углового смещения маятника, причем излучатель света и щелевая диафрагма расположены на маятнике, а ряд светоприемников - на корпусе симметрично относительно маятника на некотором расстоянии, выходы светоприемников соединены со входами коммутатора, выход которого соединен с первым входом устройства сравнения, второй вход устройства сравнения соединен с выходом источника опорного напряжения, выход устройства сравнения через блок вычисления номера среднего из засвеченных светоприемников соединен со входом блока вычисления линейного и углового смещения маятника.The stated technical problem in the present invention is solved in that the optoelectronic pendulum level sensor comprises a pendulum, a light emitter, a slit diaphragm, a number of light detectors, a housing, a switch, a comparison device, a reference voltage source, a unit for calculating the number of the middle of the illuminated light receivers, a linear calculation unit and angular displacement of the pendulum, moreover, the light emitter and the slit diaphragm are located on the pendulum, and a number of light detectors on the body are symmetrical with respect to the pendulum for some distance, the outputs of the light detectors are connected to the inputs of the switch, the output of which is connected to the first input of the comparison device, the second input of the comparison device is connected to the output of the reference voltage source, the output of the comparison device through the unit number calculation of the middle of the illuminated light receivers is connected to the input of the linear and angular displacement calculator of the pendulum .
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что щелевая диафрагма формирует узкий пучок излучения, который засвечивает ограниченное число светоприемников. Сигналы с выходов всех светоприемников сравниваются с опорным напряжением, в результате чего определяются порядковые номера засвеченных светоприемников. Затем вычисляется порядковый номер среднего из засвеченных светоприемников. Таким образом, зная размеры светоприемников и величину расстояния между ними, можно определить линейное и угловое перемещение маятника с высокой точностью и разрешающей способностью.The essence of the invention lies in the fact that the slit diaphragm forms a narrow beam of radiation that illuminates a limited number of light detectors. The signals from the outputs of all the light detectors are compared with the reference voltage, as a result of which the serial numbers of the illuminated light receivers are determined. Then, the serial number of the average of the illuminated light receivers is calculated. Thus, knowing the sizes of the light detectors and the distance between them, it is possible to determine the linear and angular movement of the pendulum with high accuracy and resolution.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана структурная схема оптико-электронного маятникового датчика уровня. На фиг.2 показан сигнал, формируемый на выходах светоприемников.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a structural diagram of an optoelectronic pendulum level sensor. Figure 2 shows the signal generated at the outputs of the light receivers.
Предлагаемый оптико-электронный маятниковый датчик уровня содержит маятник 1, излучатель света 2, щелевую диафрагму 3, ряд светоприемников 4, корпус 5, коммутатор 6, устройство сравнения 7, источник опорного напряжения 8, блок вычисления номера среднего из засвеченных светоприемников 9 и блок вычисления линейного и углового смещения маятника 10, причем излучатель света 2 и щелевая диафрагма 3 расположены на маятнике 1, а ряд светоприемников 4 - на корпусе симметрично относительно маятника 1 на некотором расстоянии, выходы светоприемников 4 соединены со входами коммутатора 6, а его выход соединен с первым входом устройства сравнения 7, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 8, выход устройства сравнения 7 через блок вычисления номера среднего из засвеченных светоприемников 9 соединен со входом блока вычисления линейного и углового смещения маятника 10.The proposed optoelectronic pendulum level sensor comprises a
Работа устройства происходит следующим образом. При отклонении маятника 1 от первоначального положения относительно корпуса 5 световой пучок от излучателя света 2, сформированный щелевой диафрагмой 3, смещается относительно ряда светоприемников 4, засвечивая несколько из них. В результате на выходах светоприемников формируются сигналы, показанные на фиг.2, которые поступают на входы коммутатора 6. В устройстве сравнения 7 сигналы с выхода каждого светоприемника сравниваются с опорным напряжением, формируемым источником опорного напряжения 8. В результате определяются номера светоприемников i и i+m, сигнал на выходе которых равен опорному напряжению. Причем число засвеченных светоприемников m является постоянной величиной для данной конструкции и в основном определяется шириной щели диафрагмы. Далее в блоке 9 определяется номер среднего из засвеченных светоприемниковThe operation of the device is as follows. When the
. .
Линейное смещение маятника определяется в блоке 10 по формулеThe linear displacement of the pendulum is determined in block 10 by the formula
Δl=Δj(d+c),Δl = Δj (d + c),
где Δj - значение приращения номера засвеченного светоприемника;where Δj is the increment value of the number of the illuminated light receiver;
d - ширина светоприемника;d is the width of the light receiver;
с - расстояние между соседними светоприемниками.C is the distance between adjacent light receivers.
Угловое смещение маятника определяется по формулеThe angular displacement of the pendulum is determined by the formula
, ,
где R - расстояние от оси подвеса маятника до светоприемника.where R is the distance from the suspension axis of the pendulum to the light receiver.
Применение такого алгоритма обработки сигналов позволяет повысить разрешающую способность определения смещения маятника до значения d+c, несмотря на то что одновременно засвечивается несколько светоприемников. Блоки вычисления номера среднего из засвеченных светоприемников 9 и вычисления линейного и углового смещения маятника 10 могут быть реализованы в виде программируемого микропроцессорного устройства.The use of such a signal processing algorithm can increase the resolution of determining the pendulum displacement to d + c, despite the fact that several light detectors are simultaneously illuminated. Blocks for calculating the number of the middle of the illuminated light receivers 9 and calculating the linear and angular displacement of the pendulum 10 can be implemented as a programmable microprocessor device.
Таким образом, совокупность признаков предлагаемого устройства, реализация которых может быть выполнена в соответствии фиг.1, позволяет повысить точность и разрешающую способность при измерении угла отклонения маятника за счет сужения пучка излучения с помощью щелевой диафрагмы и применения обработки сигнала светоприемников.Thus, the set of features of the proposed device, the implementation of which can be performed in accordance with figure 1, can improve the accuracy and resolution when measuring the angle of deviation of the pendulum due to the narrowing of the radiation beam using a slit diaphragm and the use of signal processing of light detectors.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011144432/28A RU2478186C1 (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | Electro-optical pendulum level sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011144432/28A RU2478186C1 (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | Electro-optical pendulum level sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2478186C1 true RU2478186C1 (en) | 2013-03-27 |
Family
ID=49151455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011144432/28A RU2478186C1 (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | Electro-optical pendulum level sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2478186C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807094C1 (en) * | 2022-05-31 | 2023-11-09 | Алексей Николаевич Кукушкин | Fibre-optic pendulum tilt sensor |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU717530A1 (en) * | 1978-01-13 | 1980-02-25 | Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела | Inclination angle sensor |
SU970106A1 (en) * | 1979-06-25 | 1982-10-30 | Предприятие П/Я А-3214 | Device for determination of object tilt angle |
RU2150086C1 (en) * | 1998-11-16 | 2000-05-27 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Device monitoring movements |
-
2011
- 2011-11-03 RU RU2011144432/28A patent/RU2478186C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU717530A1 (en) * | 1978-01-13 | 1980-02-25 | Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела | Inclination angle sensor |
SU970106A1 (en) * | 1979-06-25 | 1982-10-30 | Предприятие П/Я А-3214 | Device for determination of object tilt angle |
RU2150086C1 (en) * | 1998-11-16 | 2000-05-27 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Device monitoring movements |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807094C1 (en) * | 2022-05-31 | 2023-11-09 | Алексей Николаевич Кукушкин | Fibre-optic pendulum tilt sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7024780B2 (en) | Method and device for determining the rectilinearity of guide rails | |
EP2482040A3 (en) | Optical Encoder with Misalignment Detection and Adjustment Method Associated Therewith | |
RU2013138568A (en) | DEVICE FOR MEASURING DEFORMATIONS AND METHOD FOR MEASURING DEFORMATIONS | |
TW200506316A (en) | Displacement gauge and displacement measuring method | |
CN104949620A (en) | Correction device and correction method for optical measuring apparatus | |
KR20100131452A (en) | Method to check and control a roller bending machine for continuously bending an elongated workpiece at variable curvature radii, and machine so controlled | |
CN103983195B (en) | A kind of high-accuracy grating scale rapid measurement device and method thereof | |
WO2019076364A1 (en) | Laser-based track regularity detection apparatus and method | |
US10823587B2 (en) | Measurement encoder | |
DE502004004889D1 (en) | METHOD AND MEASUREMENT DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF ANGLE OR WINCH CHANGES IN OBJECTS | |
FR2999726B1 (en) | MEASURING DEVICE AND METHOD FOR REFERENCING A LASER TELEMETER | |
GB2416835C (en) | Method and apparatus for studying surfaces | |
CN110240038A (en) | A kind of elevator traction sheave sliding amount detecting device and method | |
RU2478186C1 (en) | Electro-optical pendulum level sensor | |
JP6430874B2 (en) | Measuring method | |
US20200378803A1 (en) | Optical encoder | |
CN105783738B (en) | A kind of measurement method of increment type small-range displacement sensor | |
KR20070066541A (en) | 3 dimensional displacement measurement apparatus of structure using digital image processing and the method thereof | |
KR20190104184A (en) | Detection device | |
CN203964869U (en) | A kind of high-accuracy grating scale rapid measurement device | |
US20180031596A1 (en) | Speed Analyzer | |
CN205619887U (en) | Micro displacement sensor is measured to increment formula in turn | |
CN205619889U (en) | Novel micro displacement sensor is measured to increment formula in turn | |
RU2788324C1 (en) | Device for control of pipe linearity | |
EP3527953B1 (en) | Methods to calculate the shape of a mask slots of an optical incremental encoder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131104 |