SU658405A1 - Фотоэлектрический датчик синуса угла поворота - Google Patents

Description

t.

Изобретение относитс  к контроль ,но-измерительной технике и может быть использовано, в частности дл  измерени  синуса и косинуса угла поворота, а также пропорциональных им величин.

Известен фотоэлектрический датчи угловых перемещений, содержащий источник света, проекционную оптическую систему, диск с нанесенными на него штрихами и фотоэлектрическую отсчетную систему l .

Известный датчик не позвол ет непосредственно измерить синус угла поворота.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче  вл етс  фотоэлектрический датчик синуса угла поворота, содержащий источник света, проекционную оптическую систему, диск с нанесенными на него по периферии вдоль радиуса штрихами и фотоэлектрическую отсчетную систему 2

Определение синуса обеспечиваетс  тем, что штрихи на диске направлены вдоль радиуса и образуют позиционный код синуса, завис щий от углового положени  диска относительно отсчетной системы.

2

Недостатком известного датчика  вл етс  низка  точность из-за сочетани  радиального положени  штрихов с их неравномерным распределением вдоль окружности.

С целью повышени  точности Измерени  предлагае1«Ш й датчик снабжен объективом, установленным в оптической системе и проектирующим изображение штрихов на плоскость этих штрихов, которые нанесены один параллельно другому и с посто нным шагом.

На фиг.1 изображен предлагаемый датчик с прозрачным диском; на фиг.2то же, с непрозрачным диском.

Предлагаемый датчик содержит вал 1,дкск 2 с параллельными штрихами 3, источник 4 света, конденсатор 5, проекционную оптическую, систему, включающую полупрозрачное -зеркало 6, объектив 7, вогнутое зеркало 8, конденсатор 9 и фотоэлектрическую отсчетную систему Ю.

Предлагаемый датчик работает следующим образом.

Claims (2)

1. В датчике на валу 1 закрепл етс  прозрачный диск 2 с круговой дорожкой штрихов 3, нанесенных параллельно с посто нным шагом. Расход щийс  пучок света от источника 4 проходит конденсатор 5, преобразующий его в параллельный лучок, отклон етс  полупрозрачным зеркалом б if попадает в объектив 7, который фокусирует пучок на заштрихованной поверхности диска 2. Получающеес  при этом световое п тно соответствует изображению свет щейс  части источника 4 света или окна диафрагмы, котора  может быть составной частью этого источника. Далее часть .ггучей исходного пучка , прошедша  через промежутки между штрихами на диске 2, попадает на вогнутое зеркало 8. Отраженный от него пучок лучей фокусируетс  на заштрихованной поверхности диска 2 образу  на ней группу световых п те в виде штрих-ов, параллельных штрихам 3 на диске. Эта группа штриховых п тен  вл етс  изображением про межутков между штрихами 3 диска 2, освещенньох со стороны объектива 7. При таком гфоектировании штрихов и промежутков меж,цу ними на заштри хованную поверхность увеличение от . сутствует,так как зеркало 8 располо жено на удвоенном фокусном рассто  нии от этой поверхности. Световой пучок, сфокусированный зеркалом 8, частично лроходит через заштрихованную поверхность и попадает в объектив 7. Выиледший из нее параллельный пучок проходит через полупрозрачное зеркало 6 и конденсатор 9, фокусирующий этот пучок на отсчетнрй системе. При вращении вала 1 штрихи 3 на диске 2 и наложенное на них штрихо вое изображение, спроектированное .реркалом 8, перемещаютс  в противо положных направлени х, причем штри хи диска и изображени  остаютс  вс да параллельными, поэтому световой поток, прошедший через освещенную область заштрихованной поверхности со стороны зеркала 8, оказываетс  модулированным. Соответственно сиг нал с фотоэлектрической отсчетной системы 10 имеет переменную составл ющую , котора  может быть выделена . Синус угла поворота в пределах 0-90 пропорционален количес ву максимумов светового потока, поступающего на фотоэлемент с нача ла отсчета, т.е. с момента, когда оптическа  ось пересекаетс  со штр хом диска 2, лежащим на диаметре. Количество максимумов или средних значений потока подсчитываетс  сче чиком, подключенным к системе 10. На выходных шинах этого счетчика формируетс  сигнал, соответствующи значению синуса или пропорциональной ему величины. Полное число максимумов при пов роте на 90° определ етс  числом шт хов и некоторыми параметрами опти54 еской системы. Если на диске 2 разеры освещенной области с неискажен ным изображением меньше шага между трихами, то число максимумов равно количеству штрихов, укладывающихс  между оптической осью и осью вращени  диска при его повороте на . Если освещенное поле зрени  охватывает группу штрихов, как это предусмотрено в датчике, то количество максимумов удваиваетс . Количество максимумов увеличиваетс  также при достаточном изменении коэффициента увеличени  проектирующего объектива по сравнению с единицей. В датчике может быть использован также непрозрачный диск 2 (фиг.2).В этом варианте используетс  объектив 7 с дополнительным полупрозрачным зеркалом 11. Этот объектив проектирует изображение освещенных отражающих штрихов 3 диска 2 на поверхность этих штрихов. Световой поток, отраженный от поверхности штрихов на диске и поступающий через конденсатор 9 в фотоэлектрическую отсчетную систему 10, модулируетс  вследствие встречного перемещени  отражающих штрихов и их изображени . Датчик содержит дополнительные штрихи на диске и элементы, считывающие эти штрихи, например дл  измерени  косинуса одновременно с синусом , дл  получени  сигнала, начала отсчета, дл  учета знака синуса и реверса счетчика при повороте диска на 90 и 270°. Предлагаемый датчик имеет повышенную точность вследствие того, что штрихи нанесены параллельно, т.е. большую точность, чем радиальные, и при этом обеспечено их групповое маскирование . К точности изготовлени  проекцио.ной оптической системы датчика предь ЯВЛЯЮТСЯ минимальные требовани , так как ее поле зрени , т.е. размеры освещенной области на поверхности диска, много меньше фокусного рассто ни  объектива. Формула изобретени  Фотоэлектрический датчик синуса угла поворота, содержащий источник света, проекционную оптическую систему , диск с нанесенными на него по периферии штрихами и фотоэлектрическую отсчетнуй систему, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , он снабжен- объективом , установленным в оптической системе и проектирующим изображение штрихов, которые нанесены паралланьио один другому и с посто нным шагом. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Фотоэлектрические преобразователи информации. Под рад. Л,Я, Преснухина , М., Машиностроение, 1974, ст.60-61, рис.32.
2. 2. Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. Л.Я. Преснухииа , М., Машиностроение, 1974, ст.341, рис.174.