Датчик положения рабочих органов
Датчик относится к контрольно-измерительной технике и может быть использован в устройствах для определения положения рабочих органов оборудования. Полезная модель направлена на увеличение точности измерений и уменьшение сложности использование и настройки. Данай датчик состоит из корпуса 1, линейки светодиодов 2, линейки фотодиодов 3 и подвижной крышки 4. Линейки светодиодов и фотодиодов располагаются параллельно по разные стороны от неподвижной непрозрачной перегородки 9. Подвижная крышка имеет возможность перемещаться вдоль корпуса параллельно линейкам фотодиодов и светодиодов. Она имеет вогнутую поверхность, имеющую с внутренней стороны отражающее покрытие. Принцип действия данного датчика основан на измерении напряжения на последовательно соединенных фотодиодах. Они меняют свою проводимость под воздействием инфракрасного излучения. Источниками инфракрасного излучения в данном датчике служит линейка светодиодов. В открытом положении (крышка выдвинута полностью) попаданию инфракрасного излучения на фотодиоды мешает неподвижная непрозрачная перегородка. При постепенном движении подвижной крышки, лучи начинают отражаться от ее вогнутой поверхности и попадать на фотодиоды. В закрытом положении все фотодиоды полностью освещены. Измерение производится блоком измерения и обработки 5. Конструкция и схема датчика представлена на илл.1, 2
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к автоматизированному измерению положения рабочих органов оборудования.
Известно устройство для определения координат движущегося объекта [а.с. СССР №1037062. МКИ5 G01B 11/00; G01B 11/03], содержащее вращающийся источник света, закрепленный на движущемся объекте и три неподвижные линейки фотоэлементов со схемами управления и считывания информации (схема считывания представляет собой пороговое устройство), оси которых параллельны одной из осей координат. Величина перемещения объекта вдоль этой оси рассчитывается по данным о порядковых номерах засвеченных элементов. Недостатками данного устройства являются относительная сложность конструкции и ограниченный диапазон значений чувствительности, которая равна шагу линейки фотоэлементов.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является датчик положения [патент РФ МПК №2226670]. Он состоит из установленных в корпусе источника света, шторки со скошенной кромкой и фотоэлектрического преобразователя, представляющего собой линейку фотоэлементов. Плоскость шторки перпендикулярна световому потоку и параллельна плоскости линейки. Корпус крепится на неподвижной части объекта, а шторка соединяется с подвижной с возможностью перемещения перпендикулярно оси линейки. Ось линейки и кромка шторки расположены под углом. Величина координаты рассчитывается по положению тени от шторки на линейке, т.е. по данным о порядковом номере первого засвеченного фотоэлемента.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа. Датчик положения рабочих органов содержит корпус с размещенными в нем параллельно друг другу линейками фотодиодов и светодиодов, подвижную крышку, расположенную параллельно плоскости линеек и блок обработки сигналов, электрически связанных с линейкой фотодиодов.
Недостатками прототипа являются невысокая точность измерения и сложность схемы управления экспозицией. Их наличие объясняется высокими требованиями к стабильности работы порогового устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что датчик положения рабочих органов содержит корпус с размещенными в нем параллельно друг другу линейками фотодиодов и светодиодов, подвижную крышку, расположенную параллельно плоскости линеек и блок обработки сигналов, который электрически связан с линейкой фотодиодов.
Отличается тем, что в корпусе между фотодиодами и светодиодами размещена неподвижная непрозрачная перегородка, внутренняя поверхность крышки выполнена вогнутой с отражающим покрытием, а блок обработки сигналов содержит связанные между собой усилитель, микропроцессор и модуль сопряжения.
Целью полезной модели является создание устройства, которое позволит повысить точность измерения и уменьшить сложность использования и настройки, за счет обеспечения определения количества освещенных фотодиодов и степени их освещенности.
Поставленная цель достигается за счет того, что у датчика положения рабочих органов в корпусе между фотодиодами и светодиодами размещена неподвижная непрозрачная перегородка, внутренняя поверхность крышки выполнена вогнутой с отражающим покрытием, а блок обработки сигналов содержит связанные между собой усилитель, микропроцессор и модуль сопряжения.
Непрозрачная перегородка отделяет линейку фотодиодов от прямого попадания лучей, идущих от линейки светодиодов, что исключает срабатывание датчика в исходном положении.
Вогнутая поверхность крышки отражает часть лучей идущих от светодиодов и направляет их к линейке фотодиодов, в процессе движения крышки, обеспечивая их освещение. В зависимости от степени освещенности фотодиодов меняется их проводимость.
Блок обработки сигналов, связанный с линейкой фотодиодов, определяет количество и степень освещенности фотодиодов за счет измерения напряжения на них, и выдает управляющие сигналы.
Сущность конструкции полезной модели поясняется графическим изображением, на фиг.1 показан общий вид устройства, на фиг.2 показана схема устройства.
Датчик положения рабочих органов состоит из корпуса 1, линейки светодиодов 2, линейки фотодиодов 3, подвижной крышки 4 и блока 5 обработки сигнала, содержащий усилитель 6, процессор 7, модуль сопряжения 8. Линейки светодиодов и фотодиодов располагаются параллельно по разные стороны от непрозрачной перегородки 9. Подвижная крышка 4 имеет возможность перемещаться вдоль корпуса параллельно линейкам фото- и светодиодов 3 и 4. Она выполнена с вогнутой поверхностью, имеющей с внутренней стороны отражающее покрытие, например посеребрение.
Принцип действия данного датчика следующий. Для проведения измерений с целью определения положения рабочих органов, например, суппорта
металлорежущего станка, корпус 1 датчика размещается на станине станка, а крышка 4 устанавливается на подвижном суппорте.
Определение положения рабочих органов основано на измерении напряжения на последовательно соединенных фотодиодах 3. Они меняют свою проводимость под воздействием инфракрасного излучения. Источниками инфракрасного излучения в данном датчике служит линейка светодиодов 2. В открытом положении (крышка выдвинута полностью) попадание инфракрасного излучения на фотодиоды предотвращает непрозрачная перегородка 9. При перемещении рабочего органа с закрепленной на нем крышкой 4, лучи начинают отражаться от ее вогнутой поверхности и попадать на фотодиоды. В закрытом положении все фотодиоды полностью освещены. При этом в процессе измерения корпус датчика не меняет своего положения, а крышка кинематически связана с подвижным рабочим органом.
Далее процессор 7 измеряет напряжение на фотодиодах 3, усиление поступающего сигнала от фотодиодов производит усилитель 6, а модуль сопряжения 8 необходим для формирования выходных управляющих.
В дальнейшем, сформированные выходные управляющий сигналы могут быть использованы в различных технологических ситуациях, например, для контроля величины перемещения.
Датчик положения рабочих органов содержит корпус с размещенными в нем параллельно друг другу линейками фотодиодов и светодиодов, подвижную крышку, расположенную параллельно плоскости линеек и блок обработки сигналов, электрически связанный с линейкой фотодиодов, отличающийся тем, что в корпусе между фотодиодами и светодиодами размещена неподвижная непрозрачная перегородка, внутренняя поверхность крышки выполнена вогнутой с отражающим покрытием, а блок обработки сигналов содержит связанные между собой усилитель, микропроцессор и модуль сопряжения.
