SU487364A1 - Фотоэлектрический датчик - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к приборостроению, В частности к датчикам линейных перемещений , и может найти применение в системах автоматического контрол , в приборах дл  неконтактного измерени  профил  поверхности , В контрольно-измерительной технике.

Известны фотоэлектрические датчики угла поворота, используемые дл  измерени  линейных перемещений, содержащие источник света, оптическую систему формировани  изображени  источника света, автоколлимационную оптическую систему со светоотделительным элементом в виде усеченной пирамиды с зеркальными гран ми и приемники светового потока, размещенные в пучках лучей, отраженных от ее граней.

Однако такие датчики не могут обеспечить ВЫСОКОЙ чувствительности и точности, так как значительна  часть светового потока, создающего автоколлимационное изображение верхнего основани  пирамиды рассеиваетс  и не регистрируетс  приемником света. Обычно В известных устройствах с целью повыщени  чувствительности примен ют мощные источники светового потока, а также увеличивают размеры- светочувствительной поверхности приемников светового потока. Все это приводит не только к увеличению габаритов и сложности изготовлени  датчика, но и к больщим температурн-ым логрещност м.

вследствие нагрева его конструкции и приемников излучени .

Кроме того, ВЫХОДНОЙ сигнал таких датчиков зависит не только от линейных перемещеНИИ отражающей поверхности, но и от угла ее наклона. Поскольку выдержать посто нным угол наклона отражающей поверхности при ее перемещени х практически невозможно , то все это приводит к погрешности

измерени  линейных перемещений. Такцм образом, известные датчики не могут обеспечить ВЫСОКОЙ чувствительности и точности измерений . Цель изобретени  - повысить пороговую

чувствительность и точность автоколлимационных датчиков линейных перемещений.

Это достигаетс  тем, что предлагаемый датчик снабжен кольцевым светосборником, а светоделительный элемент выполнен в виде усеченного конуса с прозрачными основани ми и отражающей наружной поверхностью , ось которого совпадает с оптической осью датчика и проходит через центр кольцевого светосборника, а верхнее основание смещенэ по отношению к плоскости изображени 

а , о источника света на рассто ние / ctgp, где

а - диаметр верхнего основани  конуса; .р -

апертурный угол оптической системы. Кроме

этого кольцевой светосборник выполнен из волоконных элементов, одни концы которых расположены по окружности светосборника, а другие собраны в жгут, к которому подключен приемник светового потока.

На фиг. 1 показана принципиальна  схема предлагаемого фотоэлектрического датчика; на фиг. 2 - разрез но А-А на фиг. 1.

Датчик содержит источник света 1, оптическую систему 2 формировани  источника света, автоколлимационную систему 3, светоделительный элемент, выполненный в виде усеченного конуса 4 с отражающей наружной новерхностью и прозрачными основани ми . Последний расположен в центре кольцевого светосборника 5, изготовленного нз волоконных элементов, одни концы которых расположены по окружности светосборника, а другие собраны в жгут, к которому нодключен приемник 6 светового потока.

Датчик работает следующим образом.

Конусообразна  нить накала источника света 1 в виде светового кружка проецируетс  оптической осветительной системой 2 в верщину усеченного конуса 3 с небольшим перекрытием . Изображение его верхнего основани  автоколлимационной системой 4 проецируетс  на отражающую поверхность в виде светового п тна, диаметр которого примерно равен диаметру верхнего основани  конуса.

Если отражающа  поверхность расположена на рассто нии, равном удвоенному фокусному рассто нию автоколлнмацнонной системы , и угол ее наклона к оптической оси датчика равен нулю, то в этом случае автоколлимационное изображение верхнего основани  конуса точно совпадает с размерами самого верхнего основани , а следовательно, н на приемник 6 световой поток не поступает. Когда же ограждающа  поверхность из этого положени  начинает перемещатьс  в сторону источника света 1, размеры автоколлимационного изображени  измен ютс , вследствие чего световой поток попадает на кольцевой светосборник 5 и приемник 6 светового потока . Количество светового потока, поступающего на светочувствительную поверхность

приемника, пропорционально линейному перемещению отражающей поверхности. Так как при перемещении отражающей поверхности весь световой поток изображени  верхнего

основани  конуса поступает только на один приемник света, то это позвол ет существенно повысить пороговую чувствительность датчика , а определение соотнощени  между угловыми размерами верхнего основани  и его

изображением, угловые размеры автоколлнмационного нзо.бражени  верхнего основани  конуса должны быть больще угловых размеров самого верхнего основани  на величину максимального угла наклона отражающей новерхности , дают возможность устранить вли ние углов наклона отражающей поверхности на точность измерени  линейных перемещений .

Предмет изобретени 

Claims (2)

1.Фотоэлектрический датчик, содержащий источник света, оптическую систему формировани  изобрал ени  источника света, светоделительный элемент, автоколлнмационную оптическую систему и приемник светового потока , отличающийс  тем, что, с целью повышени  пороговой чувствительности и точности , он снабжен кольцевым светосборником,

а светоделительный элемент выполнен в виде усеченного конуса с прозрачными основани ми и отражающей наружной поверхностью, ось которого совпадает с оптической осью датчика и проходит через центр кольцевого

светосборника, а верхнее основание смещено по -отношению к плоскости изображени  источника света на рассто ние / - ctgp, где

а - диаметр верхнего основани  конуса; р - апертурный угол оптической системы.

2.Датчик по п. 1, отличающийс  тем, что кольцевой светосборник выполнен из волоконных элементов, одни концы которых расположены по окружности светосборннка,

а другие - собраны в жгут, к которому подключен приемник светового потока.

Фиг 1

иг 2