SU1698645A1 - Оптический датчик перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  перемещений Целью изобретени   вл етс  повышение точности и чувствительности преобразовани  за счет компенсации воздействи  внешних механических факторов и устранени  экранировани  светового потока элементами датчика. Световой поток от источника 1 фокусируетс  линзой 2 на поверхность 5 отраженный поток регистрируетс  фотоприемниками 3, количество которых не менее четырех , а выходы которых соединены параллельно При перемещении объекта в направлении оси датчика измен етс  регистрируемый световой поток и, следовательно, электрический сигнал с фотоприемников 3 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  перемещений.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и чувствительности преобразовани  датчика за счет компенсации воздействи  знешних механических факторов и устранени  эффекта экранировани  светового потока , поступающего от контролируемого объекта, элементами датчика

На чертеже приведена конструкци  предлагаемого датчика.

Датчик содержит источник 1 излучени , установленный в фокусе линзы 2, фотоприемники 3 и корпус 4. Позицией 5 обозначена отражающа  диффузна  поверхность контролируемого объекта. Оптическа  ось источника 1 и линзы 2 совпадает с продольной осью корпуса 4, а фотоприемники 3 расположены в зоне максимальной освещенности равномерно по окружности, центр которой совпадает с оптической осью источника 1 излучени  и линзы 2. Фотоприемники 3 соединены между собой параллельно дл  суммировани  выходного сигнала с них.

Количество фотоприемников определ етс  конструктивными особенност ми и должно быть не менее четырех При несоблюдении этого услови  снижаетс  точность измерени  датчика, так как при количестве фотоприемников, равном 3 и менее, угловые наклоны отражатели приведут к неравенству отраженных световых потоков, падающих на фотоприемники, и увеличение выходного сигнала одного чз фотоприемников не будет компенсироватьс  уменьшением выходных сигналов с других. Это приведет к значительной погрешности. Кроме того, чем больше фотоприемьиков, тем выше чувствительность преобразовани  и точность измерени .

Диаметр окружности D, по которой расположены фотоприемники, а определ етс  выражением

,, + d4,,(1)

где - диаметр линзы;

aS

О

I6.J4

- внешний диаметр фотоприемников .

Основным условием дл  выбора диаметра D  вл етс  обеспечение достаточной чувствителььостм преобразовани  в необходимом диапазоне измерени , которой можно добитьс  установкой фотоприемников 3 в зоне максимальной их освещенности при расположении поверхности 5 в конечной точке диапазона измерени .

Вторым условием  вл етс  обеспечение минимальных габаритных размеров датчика. Обеспечение данного услови  достигаетс  уменьшением составл ющих правой части формулы (1) до минимально возможных величин , а также рассто ни  h между внешними диаметрами линзы и фотоприемников.

Минимальный размер h ограничиваетс  способом креплени  линзы 2 и фотоприем- никоа 3 в корпусе 4,

Дл  получени  наибольшей чувствительности преобразовани  фотоприемники 3 устанавливают относительно поперечной оси источника 1 излучени  так, чтобы светочувствительные площадки фотоприемников 3 были расположены в плоскости, совпадающей с плоскостью установки линзы, т.е.

.(2)

где I - рассто ние между светоизлучающей поверхностью источника 1 излучени  и фоточувствительной площадкой фотоприемников 3;

f - фокусное рассто ние линзы 2.

Увеличение этого рассто ни  нецелесообразно , так как при этом увеличиваютс  и габаритные размеры датчика, и потери светового потока, идущего к объекту контрол , обусловленные увеличением рассто ни  от рабочего торца датчика до источника излучени .

Уменьшение же рассто ни  t приведет к уменьшению светового потока, отраженного от контролируемого объекта и падающего хна светочувствительную площадку фотоприемников 3, за счет увеличени  рассто ни  от поверхности 5 объекта до фотоприемников 3.

Датчик работает следующим образом.

Световой поток источника 1 излучени  фокусируетс  линзой 2 на отражающую

диффузную поверхность 5 контролируемого объекта. Отраженный световой поток поступает на светочувствительные площадки фотоприемников 3, где преобразуетс  в электрический сигнал - ток h, За счет параллельного соединени  фотоприемников

п

(3)

« rs,

где п - количество фотоприемников; %- суммарный ток датчика. Таким обрезом, чем больше h, тем больше выходной сигнал датчика, т.е. увеличиваетс  чувствительность преобразовани .

При перемещении контролируемого объекта в направлении X параллельно продольной оси датчика световой поток, поступающий на фотоприемники, измен етс , соответственно мен етс  I , т е.

Изобретение позвол ет значительно повысить точность и чувствительность преобразовани , а следовательно, и информационную надежность в сравнении с прототипом.

Ф о р м у л а и з о 6 р ете н и  

Оптический датчик перемещений, содержащий корпус и размещенные в корпусе источник излучени , установленную на оптической оси источника излучени  линзу и фотоприемники со светочувствительными площадками, установленные на одинаковом рассто нии друг от друга по окружности, центр которой расположен на оптической

оси источника излучени , и ориентированные так, что их оптические оси параллельны оптической оси источника излучени , выходы которых соединены параллельно, отличающийс  гем, что, с целью повышени 

точности и чувствительности преобразовани , датчик содержит не менее четырех фо- топриемчиков, фотоприемники размещены так, что их светочувствительные площадки расположены в плоскости установки линзы,

а диаметр окружности D, по которой установлены фотоприемники, удовлетвор ет соотношению

D tin + , где дп - диаметр линзы;

с(ф - диаметр фотоприемников.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Оптический датчик перемещений, содержащий корпус и размещенные в корпусе источник излучения, установленную на оптической оси источника излучения линзу и фотоприемники со светочувствительными площадками, установленные на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности, центр которой расположен на оптической оси источника излучения, и ориентированные так, что их оптические оси параллельны оптической оси источника излучения, выходы которых соединены параллельно, отличающийся тем. что, с целью повышения точности и чувствительности преобразования, датчик содержит не менее четырех фотоприемников, фотоприемники размещены так, что их светочувствительные площадки расположены в плоскости установки линзы, а диаметр окружности D. по которой установлены фотоприемники, удовлетворяет соотношению

   D > б_л + бф, где бл^_ диаметр линзы;

   бф - диаметр фотоприемников.