Информационно-измерительная система контроля перемещения объектов

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам контроля перемещения с магнитными метками и может быть использована в машиностроении, приборостроении для контроля положения объектов. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение быстродействия, точности и разрешающей способности. Поставленная задача решается тем, что в информационно-измерительной системе контроля перемещения объектов, содержащей две магнитные головки 3 и 4, подвижную шкалу 1 с магнитными метками 2, одна из магнитных головок выполнена на основе магнитооптического преобразователя магнитного поля, содержащего феррит-гранатовую пленку 7, по обе стороны которой, размещены анализатор 9 и поляризатор 8, при этом вход анализатора оптически соединен с источником оптического излучения в виде лазерного диода, выход поляризатора подключен с цепочкой фотодиод - преобразователь тока в напряжение на базе операционного усилителя, выходы магнитных головок подключены к входу микроконтроллера, выход которого соединен с входом жидкокристаллического индикатора отображения информации 6. 3 илл.

Заявляемая полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам контроля перемещения с магнитными метками и может быть использована в машиностроении, приборостроении для контроля положения объектов.

Известно измерительное устройство для контроля перемещения объектов(а.с. СССР 1226019 кл. G01B 7/00 опубл. 23.04.86), содержащее линейку с магнитными метками в виде поперечно намагниченных полосок и 2 магнитные головки, смещенные одна относительно другой вдоль направления контролируемых перемещений на величину, равную половине ширины намагниченных полосок.

Недостатком данного устройства является его недостаточно высокая точность и ограниченные функциональные возможности.

За прототип принята информационно-измерительная система контроля перемещения объектов с магнитными метками (а.с. СССР 1464036 кл. G01B 7/00 опубл. 07.03.89), содержащая носитель с магнитными метками, 2 магнитные головки, 2 усилителя, пороговые блоки, реверсивный счетчик, рабочие обмотки.

Недостатком данной системы является малое быстродействие, недостаточно высокая точность и разрешающая способность.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в увеличении быстродействия, точности и разрешающей способности.

Поставленная задача решается тем, что в информационно-измерительной системе контроля перемещения объектов, содержащей 2 магнитные головки, подвижную шкалу с магнитными метками, в отличие от прототипа, одна из магнитных головок выполнена на основе магнитооптического преобразователя магнитного поля, содержащего феррит-гранатовую пленку, по обе стороны которой, размещены анализатор и поляризатор, при этом вход анализатора оптически соединен с источником оптического излучения в виде лазерного диода, выход поляризатора подключен к цепочке фотодиод - преобразователь тока в напряжение на базе операционного усилителя, выходы магнитных головок подключены ко входу микроконтроллера, выход которого соединен со входом жидкокристаллического индикатора отображения информации.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства, на фиг. 2 выполнение магнитооптической головки, на фиг. 3 структурная схема магнитооптической головки.

Заявляемая информационно-измерительная система контроля перемещения объектов содержит подвижную шкалу 1 с магнитными метками 2, магнитооптическую головку 3, магнитную головку 4, микроконтроллер с микропроцессором 5, жидкокристаллический индикатор отображения информации 6. (фиг. 1).

Одна из магнитных головок выполнена на основе магнитооптического преобразователя магнитного поля и состоит из феррит - гранатовой пленки 7, по обе стороны которой размещены поляризатор 8 и анализатор 9. (фиг. 2)

На вход поляризатора поступает сигнал от источника излучения света в виде лазерного диода 10, выход анализатора соединен последовательно с приемником оптического излучения в виде фотодиода 11, подключенного к преобразователю тока в напряжение 12. (фиг. 3).

Заявляемая система работает следующим образом.

При передвижении подвижной шкалы 1, на нее наносятся магнитные метки 2 записывающей магнитной головкой 4, далее по мере движения подвижной шкалы происходит изменение величины магнитного потока, создаваемого меткой. Этот магнитный поток замыкается через оптически прозрачную феррит-гранатовую пленку 7, через которую проходит поляризованный (после поляризатора) луч лазерного диода. Вследствие магнитооптического эффекта Фарадея на выходе пленки имеем луч света, повернутый на угол в следствие фарадеевского вращения: ,

где V - постоянная Верде, характеризующая чувствительность феррит-гранатовой пленки; H - напряженность магнитного поля, создаваемого магнитной меткой; L - активная длина взаимодействия, равная толщине пленки.

В анализаторе 9 происходит преобразование мощности P₀ светового луча лазерного диода 10 и угла фарадеевского вращения в мощность P на выходе фотодиода 11, которая согласно закону Малюса определяется как:

,

где - угол между осями поляризатора и анализатора. Принято считать =45°. В этом случае формула (2) примет вид:

,

В фотодиоде 11 происходит преобразование светового луча мощность Р в фототок:

,

где S - чувствительность.

В преобразователе ток-напряжение 12 происходит преобразование напряжения U₁=i_ф·R, в напряжение U ₂=U₁·K_у, где R - сопротивление на входе усилителя; K_у - коэффициент усиления усилителя.

В микроконтроллере 5 напряжение U₂ преобразуется в цифровой код и он отображается жидкокристаллическим индикатором 6.

Таким образом информационно-измерительная система контроля перемещения объектов обладает малыми массогабаритными показателями, т.к. в нем отсутствуют детали, выполненные из железа. Быстродействие, используемых элементов высоко и достигает 10 ^-9 сек. Устройство обладает широкими функциональными возможностями за счет ее визуализации результатов измерения, хранения, дальнейшей обработки и передачи информации. Точность измерений выше, чем в прототипе за счет того, что обработка информации в микропроцессоре микроконтроллера по определенным алгоритмам позволяет скомпенсировать возможные погрешности измерений от разных факторов.

Информационно-измерительная система контроля перемещения объектов, содержащая две магнитные головки, подвижную шкалу с магнитными метками, отличающаяся тем, что одна из магнитных головок выполнена на основе магнитооптического преобразователя магнитного поля, содержащего феррит- гранатовую пленку, по обе стороны которой размещены анализатор и поляризатор, при этом вход поляризатора оптически соединен с источником оптического излучения в виде лазерного диода, выход анализатора подключен с цепочкой фотодиод - преобразователь тока в напряжение на базе операционного усилителя, выходы магнитных головок подключены к входу микроконтроллера, выход которого соединен с входом жидкокристаллического индикатора отображения информации.