SU714456A1 - Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Description

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА певОРОТА ВАЛА Б КОД

Предлаа аемое изобретение относитс  к области контрольно-измерительной тех ники и может быть использовано в оптико-механических угломерных ус -ройctBax дл  определетщ  координат исслеnyehibix объектов. Известны различные конструкции преобразователей , которые примен ютс , на пример, в металлорежущих CTatocax, в высокоточных измеритеьных приборах и т.п. Известны преобразователи угла в код с фазовращател ми, принцип действи  которых заключаетс  в измерении врё- менногю интервала, соответствующего разности фаз опорного напр жени  и вы- хошгого напр жени  фазовращател , за- полнсппюго стабшпзной частотой от генератора импульсов. Погрешность такого пр| ог;раповател  зависит от линейности иоморс1шл фазы ф;)зоБращател , соотноше ни  частот питани  и генератора высоко частоты. Указанный составл ющие вли ю на точность измерени  уг ов, котора  находитс  в пределах ±24-3 11. Известев также оптический растровьй камертонный датчик, содержащий вращающийс  барабан с прорез ми, растровую рещетку, укрепленную на кольцевом камертоне, привод камертона, осветитель и фотоприем1-гак. Излучение от осветител , расположенного с внутренней стороны барабана проходит через капеблющуюс  растровую рещетку, прорези барабана и попадает на фoтoпpиeм шк, расположенный с внешней стороны барабана. Данна  конструкци  датчика повышает точность измерени  углов за счет посто нпой работы рещетки на резонансной частоахэ и котора  не имеет осевого биени , однако, этот датчик не выдает паиТ1ЫХ об отловом положении вала в коповой форме, и поэтому не .ет быт1. испошэзован дл  статического опрчдолони  углов С2Х Известен фотоэлек1рический импу;а.;-ный датчик, состо щий ип двух сосхлю

вращающихс  в противоположные стсроюл np03ffa4Htix дисков с нанесенными на них непрозрачными рисками, и расположенных по обе стороны от них соответственно фотоприемников и источйшсов излучени . В момент совпадени  на дисках TeMfffltx рисоксвет от источника излучени  попадает на фотоприемник, а в момент совпадени  прозрачных и непрозрачных - свет не поступает. Эта конструкци  также повышает точность измерени  углов, но не выдает кодовой комбинации сигналов Сзл.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению  вл етс  преоёразов атёль с многодорожечшлм модул тором, который преобразует угловые положени  вала в электричеркие импульсы с одеовременным их кодированием.

Этот преобразователь содержит непрозрачный вращающийс  диск (барабан) с прорез ми, которые сгруппированы в кольцевые дорожки, образующие кодовую маску и неподвижно установленные датчики , состо щие из источника излучени , диафрагмы . ифотоприемника С4.

Указанный преобразователь может быть использован в целом р ще случаев, однако, его применение .дл  определени  углов пор дка, {шпример, одной угловой минуты и менее невозможно в св зи с рудност ми изготовлени  кодовых барабанов у которых прорези младших кодовых Дорожек при такой дискретности измер ютс  сотыми дсйт ми миллимет ра. Установка барабанов с такой дискретностью на узлы, работающие со средними скорост ми (до 1000 об/мин) требует применени  специальных кталоинерционных фотоприемников, которые обладают низкой долговечностью Узкие на барабане легко загр зн ютс  что снилйает надежность преобразовани .

Цель изобретени  - псжышение быстродействи  и разрешающей способности преобразовател .,

Указанн;а  цель достигаетс  тем, что в фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код введены дополнительные датчики и размещены вдоль дьрржки младшего разр да группами, ко личество датчиков в последующей группе равно удвоенному количеству датчиков предыдущей группы, первые датчики в каждой группе устаНсклеНы на рассто нйи Кратном целому числу шагов между сквозными прорегз ми кодового элемента,

а датчики внутри каждой групгты размешены так, что проекци  шели на плоскость, перпендикул рную оптической оси датчика , в два раза меньшем, чем в преды- душей группе.

Па чертеже изображен кодовый элемент (барабан), 1, имеющий одну дорожку с равномерно нанесенными прорез ми, и три группы датчиков. Каждый датчик

включает в себ  осветитель 2, диафрагмы 3 и 4 и фотоприемник 5. Датчики и барабан установлены в неподвижном корпусе 6, При вращении барабагю преобразователь выдает комбинацию сигна-

лов в двоичном коде, и замен ет в нашем случае трех дорожечный кодовый преобразователь .

Ширина прорезей однодорожечного барабана и их количество полностью соответствуют старшей дорожке трехдорожеч- ного барабана. Количество датчиков в группе выбираетс  путем удвоегш  количества датчиков предыдущей группы, т.е. так же, как выбираетс  количество прорезей кодового барабана.

Так п г где п - число датчиков в группе,

2 - пор дковый номер группы. Например, дл  третьей группы коли-чество датчиков . 4. Ширина прорезей $2.на барабане дл  каждой группы датчиков должна быть равна ширине прорезей на соответствующих дорожках прототипа . Получение щелей заданной щири1Ш

обеспечиваетс  установкой датчиков под соответствующими углами c/i. (см. чертеж). (Х. 7 это углы,образованные пересечением оптических осей датчиков с касательными, вершины которых

лелсат на наружной образующей барабана .

При такой установке датчиков ширина прорезей барабана, способна  пропускать световой поток, уменьшаетс  в зависи-

мости от величины угла а(. . Эта ширина прорезей дл  каждой группы датчиков расчитьшаитс  по формуле; Sz

,z 1

где S- - ширина прорезей нп барабане. В конструкции дл  получени  ааданНОЙ ширины прорезей S,

датчики нужн установить под углами

s

o.arctg-| -arc5.n р .

где - толщина стенки барабана.

Дл  получени  кодовой комбинации преобразователем с одно оро/чочным fiaр баном патчикч в группе устйнавливаютс  на равном рассто нии друг от друга или на рассто нии m от первого датчика, которое определ етс , по форму/ie;

r.;,.t.())+(i:dll,

где К - любое целое число,.

t - шаг между прорез ми модул тора , I - пор дковый номер датчика в

группе.

Первые датчики rpyrin устанавливаютс  на рассто нии М друг от друга, которое кратно целому числу шагов между прорез ми барабана М - t К

За один оборот модул тора каждый датчик выдает равное Количество импульсов , соответствующее количеству прорезей барабана или количеству про- резей cfapmeft дорожки устройства - про тотйпа, которые на чертеже не показаны , т.е. каждый датчик работает с равной и минимальной частотбй следовани  сигналов в отличие от датчиков известного устройства, работающих с разной частотой следовани  сигналов, котора  удваиваетс  в направлении от старшей дорожки к младшей.

Такое выполнение преобразовани  по сравнению с известными повышает быстродействие за счет уменьшени  частоты модул ции фотоприемника, а такЖе повышает дискретность за счет выполнени  функций младших дорожек барабана старшими , уменьшает габариты за счет уменьшени  количества прорезей на дорожках , барабана, упрощает технологию и сокращает в 10-15 раз врем  изготовлени  барабана и в 20-25 раз eix) возможность.

Claims (4)

1.Ахмет жанов А. А Системы передачи угла повышенной точности М-Л,, Энерги , 1966 с. 9О.

2.Авторское свидетельство СЮСР

N9 302594, кл.О2 В 11/20, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР № 302594, кл. q 01 В 11/26, 1968.

-

4. Литвак В. И, Фотоэле-ктрические датчики в системах контрол  управлени  и регулировани , М,, Наука, 1966, с. 185-189, рис, 4.18 и 4.29 (прототип ) .