SU560137A1 - Фотоэлектрический датчик угловых перемещений - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области контрольно-из .мерительной техники, касаетс  датчиков угловых перемещений и может быть использовано в системах автоматического регулировани  и управлеии .

Fl3BecTeH фотоэлектрический датчик угловых перемещений, содержащий корпус, подвижный и неподвижный растры, по обе стороны от которых в корпусе соосно расположены фотоириемники и осветительное устройство.

Однако такой датчик имеет невысокую точность преобразовани  перемещений.

наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  фотоэлектрический датчик угловых перемещений, содержащий корпус, подвижный и неподвижный растры , по обе стороны от которых в корпусе соосно расположены две пары фотоприемников и осветительных устройств, состо щих из жестко св занных конденсора и точечного источника излучени . При вращении подвижного растра относительно неподвижного ироисходит модул ци  светового потока, котора  воспроизводитс  фотоприемниками в внде электрических сигналов на их зажимах. С датчика снимаюгс  два сигнала треугольной формы, каждый из которых формируетс  иарой диаметрально расноложенных сротонриемннков. Дл  определени  направлени  вращени  подвижиого растра необходимо, чтобы сигналы с

2

датчика имели сдвиг по фазе, близкий к 90°. Дл  этого осветительные устройства в одной паре устанавлпваютс  наклонно под углом а так, чтобы выполн лось условие

где Р - угловой щаг на}1есени  щтрихов на

растрах; d - зазор растрами.

Из формулы вытекает, что при выбранном угле наклона а фазовый сдвиг выходных сигпалов строго определ етс  величнной зазора а.

Однако из-за торцового бпени  нодвпжного растра, которое в реальных конструкци х всегда нмеет место из-за наличи  инстру.ментальных погрещностей, величина зазора и непрерывно изм-;н етс , что ириводит к значительным фазовым иогрещност м, снижающим точность преобразовани  датчика.

Кроме гого, этот датчик обладает и значительными амплиг диыми погрещност ми, об словлеппымп нспде1ггичпостью и неравномерностью засветки светоч}вствительных поверхностен фогопрпелшиков, вызванных несоверщенсчвом коасгрукции осветительного стройства , в котором кондепсор п источник излучсии  жестко ооьединсны в однон детали п прив зки индикатриссы излучени  источника к оптической оси конденсора осуществл етс  через геометрию его корпуса. В осветительном устройстве датчика иолна  мощность источника излучени  исиользуетс  только частично и при этом не обеспечиваетс  полна  и равномерна  засветка всей площади фотоприемника , в результате чего сигнал с данного фотоприемиика будет зпачительно отличатьс  от сигналов с других фотоприемииков в датчике.

Таким образом, рассматриваемый датчик не обеспечивает высокой точности преобразовани  из-за наличи  амилитудных и фазовых ощибок и требует об зательного отбора источников излучени  ио идеитичности диаграмм наиравленности излучени .

Предлагаемый датчик отличаетс  от известных тем, что дл  повышени  точиости датчика и исключени  иодбора источинков излучеии  ио симметрии индикатрисе излучеии  он снабжен шаровой опорой, устаиовлен«ой в с возможностью угловых перемещепий относительно упом нутой оптической оси, а цеитр точечного источника излучени  совпадает с центром щаровой опоры.

На чертеже изображена принципиальна  схема датчика.

Датчик содержит корпус 1, подшипниковый узел 2, вал 3, подвижный задаюищй растр 4, неподвижный пндикаторный растр 5, фотоприемники 6, оправу 7, осветительное устройство , состо щее из конденсора 8, точечного источника излучеии  9 - светодпода, niapoвой опоры 10 и прижима 11.

Растровое сопр жепие состоит из подвижного задающего раствора 4, жестко закреплеииого па валу 3, и индикаторного растра 5, закрепленного пеподвпжно в корпусе 1. Дл  расширени  функциональных возможностей датчика фотоириемннки G представл ют собой четыре фотодиода, смещенных пос.ледоБатсльно друг относптельно друга на 1/4 шага муаровой комбинационной иолосы и закрепленных неподвижпо в корпусе 1 со стороны подвижного задающего растра 4. Источник излучени  9 крепитс  в шаровой опоре 10 таким образом, что eio центр совпадает с центром шаровой опоры и находитс  на оптической оси О-О и в фокусе конденсора 8. Шарова  онора 10 прижимаетс  к корпусу 1 с помощью прижима 11, что позвол ет надежно фиксировать ирострапственное положение фотоприемииков 6. Шарова  опора выполнена таким образом, что выполн ет также функции отражател , а выбранный конструкционный материал с хорошей теплопроводностью позвол ет ее также использовать в качестве теплоотвода .

Работает предлагаемый датчик следующим образом.

lienpepbiBHoe изменение углового положени  вала 3 иреобразуют иодвижным и неподвижиым растрами в иериодическое изменение еветового потока между осветительным устройством и фотоприемниками 6, при этом фотоприе 1нпки реагируют на это изменение и выдают во внешнюю цепь периодический электрический сигнал.

Съем информации производ т одновременно с четырех диаметрально расположенных групп фотоприемников, чем практически устран ютс  амплитудные и фазовые ошибки от биени  подвижного растра 4.

Фор м } л а изобретени 

Фотоэлектрический датчик угловых перемещений , содержащий корпус, подвижный и неподвижный растры, по обе стороны от которых в корпусе па одной оптической оси расиоложены фотоприемпики и осветительное устройство, состо щее из конденсора и точечного источника изл ченц , о т л и ч а ю щ и йс   те.м, что, с целью иовышени  точности датчика и исключени  подбора иеточников

излучени  ио симметрии индикатриес излучени , он снабжен шаровой опорой, установленной в корпусе с возможностью угловых перемещений относительно упом нутой оптической оси, а центр точечного источника излучени 

совпадает с центром шаровой опоры.

Ю 9

11