SU756193A1 - Фотоэлектрический датчик угла поворота. 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления.

Известен фотоэлектрический датчик 5 угла поворота, содержащий осветитель, подвижный растр, неподвижный растр и фотоприемники [1] .

Недостатком устройства является большая погрешность в преобразовании угла поворота, обусловленная влиянием эксцентриситета растров.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фотоэлектрический датчик угла поворота, 15 содержащий последовательно установленные источник света, подвижный · растр и неподвижный растр с четырьмя, окнами считывания, и систему регистрации , включающую четыре фотоприемника, каждый из которых установлен напротив одного из окон считывания (2].

Недостатком фотоэлектрического датчика является большая погрешность преобразования, обусловленная влия- *5 нием эксцентриситета торцового биения растров и непараллельностью светового пучка осветителя

Целью изобретения является повышение точности. * 30

2

Для достижения поставленной цели подвижный растр выполнен с дополнительной штриховой дорожкой, представ ляющий собой зеркальное отображение основной, а окна считывания расположены попарно со сдвигом в каждой паре, равным 1,25 шага штрихов, и сдви гом пар, равным 0,5 шага штрихов, в зонах основной и дополнительной штриховых дорожек.

На фиг. 1 изображён датчик; на фиг. 2 - подвижный растр; на фиг.З векторные диаграммы пространственного сдвига муаровых полос, сигналов с фотоприемников и результирующих выходных сигналов; на фиг. 4 - сопряжение растров при наличии эксцентриситета.

Фотоэлектрический датчик угла поворота содержит источник 1 света, конденсатор 2, подвижный растр 3, неподвижны^ растр 4, систему регистрации, включающую четыре фотоприемника 5,6,7,8, два дифференциальных усилителя) 9,10. Непс.движный растр 4 имеет четыре окна 11,12,13,14 считывания.

Устройство работает следующим образом.

3

756193

4

Свет от источника 1, пройдя через конденсор 2, направляется через растровое сопряжение к фотоприемни⁴кам 5,6,7,8. Растровое сопряжение включает подвижный растр 3 и неподвижный растр 4. На подвижном растре 3 нанесены две штриховые дорожки с одинаковым шагом. При этом, если штрихи на верхней дорожке, ограниченной радиусами , проводятся касательно к окружности с радиусом г при обходе ее против часовой стрелки, то штрихи на нижней дорожке, ограниченной радиусами К_6н * проводятся касательно к этой же окружности, но при обходе ее по часовой стрелке (см, фиг.2).

В этом случае штрихи каждой дорожки, относительно радиусов, проведенных через их начала, которые расположены на окружности с К_{ср (} имеют'одинаковый .по абсолютной величине угол наклона ον , но направление одноименных штрихов разных дорожек относительно этой же окружности подчиняется’ законам зеркальной симметрии.

Направление штрихов в окнах считывания 11,12,13,14 совпадает с радиусами. Штрихи в окнах считывания, расположенных на одинаковых радиусах, соответственно в 11,12,13,14, пространственно сдвинуты на 1,25У (где V шаг штрихов). Штрихи в окнах считывания, расположенные друг под другом, на разных радиусах, соответственно в 11,12,13,14 пространственно сдвинуты на 0,5У.

Таким образом, при сопряжении подвижного и неподвижного растров 3 и 4 будет обеспечиваться пространственный фазовый сдвиг муаровых полос в окнах 11-12 и 13-14 на 31/2 , а в

окнах 11-13 и 12-14 на ЗГ

Окна считывания на неподвижном растре 4 сосредоточены в одном месте, на малом участке растрового сопряжения. Угловой сдвиг окон считывания, расположенных на одном радиусе, не превышает 5°.

Против окон 11,12,13,14 считывания неподвижного, растра 4 устанавливаются четыре фотоприемника таким образом, что выходы первой пары фотоприемников 5,6,расположенных против окон 11.и'12 считывания, подключаются к первым входам дифференциальных усилителй 9 и 10, а выходы второй пары фотоприемников 7,8, расположенных против окон 13 и 14 считывания , подключаются соответственно к вторым входам дифференциальных усилителей 9,10.

При перемещении подвижного растра 3 происходит модуляция светового потока, которая воспроизводится фотоприемникамй в виде четырех периодических сигналов, сдвинутых по фазе последовательно наЗГ/2. На дифференциальных усилителях 9,10 производится операция суммирования поступающих на них противофазных сигналов.

На выходе дифференты, ль-ых усилителей формируются сигналы 1)_г и Щ сдвинутые по фазе на 90 эл.град. ”

При наличии эксцентриситета растров £ в окнах 11,12,13,14 считывания происходит смещение муаровых комбинационных полос относительно их расчетного положения при 7=0. При этом (фиг. 4) в окнах считывания, расположенных друг под другом, муаровые полосы будут смещаться в противоположные стороны, соответственно из точки а в а' и а".

Поскольку углы наклона штрихов на верхней и нижней дорожках подвижного растра 3 'имеют одинаковую величину, но противоположные яаπρавления_^ то и пространственная фаза муаровых полос, в этом случае,' будет изменяться на одинаковую величину , но с противоположным знаком.

В окнах же считывания, расположен» ных на одном радиусе, муаровые полосы при воздействии эксцентриситета, будут смещаться в одном направлении, при этом их пространственная фаза будет также Изменяться на одну и ту же величину 'Р от расчетного положения, сохраняя при этом взаимный пространственный сдвиг в .

Сигналы с фотоприемников в таком же соответствии изменят свою первоначальную фазу, как это показано на векторной диаграмме. Сигналы с фотоприемников 5, 6, расположенные на верхней дорожке против окон 11-, 12, считывания·, смещаются одновременно на угол 'Р , а сигналы с фотоприемников 7, 8, расположенные на нижнем радиусе против окон 13, 14 считывания, смещаются на угол-·ρ · Сигналы с фотоприемников 5,7 и 6,8, соответственно сдвинутые между собой по фазе на угол 31 -24? , суммируются на

дифференциальных усилителях 9 и 10.

На выходе дифференциальных усилителей будут формироваться два сигнала с амплитудами 1^ и , сдвинутые по фазе, как и при £ =0, ровно на 90 эл.град.

Таким образом, в предлагаемом устройстве эксцентриситет растров не приводит к фазовым погрешностям между выходными сигналами, а следовательно, и к погрешности преобразования, то есть точность измерения повышается.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Фотоэлектрический датчик угла поворота, содержащий последовательно установленные источник света, подвижный' растр и неподвижный растр с четырьмя окнами считывания, и систему регистраций, включающую четыре

   5

   756193

   6

   фотоприемника, каждый из которых установлен напротив одного из окон считывания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, подвижный растр выполнен с дополни-, тельной штриховой дорожкой, представ- 5 ляющей собой зеркальное отображение основной, а окна считывания расположены попарно со сдвигом в каждой паре, равным 1,25 шага штрихов, и

   сдвигом пар, равным 0,5 шага штрихов, в зонах основной и дополнитель ной штриховых дорожек.