Преобразователь линейных перемещений в электрический сигнал

При испытаниях демпфирующих устройств катапультных кресел возникает задача измерения скорости разгонного груза на расстоянии до 10 м, движущегося со скоростью 20-25 м/с по произвольной траектории, при которой начинается срабатывание демпфера. Задача измерения скорости в подобных условиях решается преобразователем линейных перемещений в электрический сигнал. В основу полезной модели положена задача создания такого преобразователя, который повысит надежность измерения при работе на высоких скоростях перемещаемого по произвольной траектории объекта. Поставленная техническая задача решается преобразователем линейных перемещений в электрический сигнал, содержащим мерную ленту, свободно размещенную в корпусе с S-образной укладкой, с нанесенными на ней непрозрачными масштабными линиями поперек оси симметрии ленты, оптическую пару светодиод-фотодиод, расположенную на выходе ленты из корпуса преобразователя.

Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использована в машиностроительной и приборостроительной промышленности для измерения линейных перемещений.

В практике испытаний механических изделий возникает необходимость измерения перемещений произвольно перемещаемого в пространстве тела. Такого рода перемещения могут достигать величины ~25 м за период 0.5 сек. К тому же перемещающееся тело помимо линейного перемещения может вращаться вокруг своей оси и менять при поступательном перемещении ось вращения.

Известны цифровые электронные ленточные рулетки фирмы VOGEL (Германия www.vogel-mess.ru), состоящие из мерной ленты, изготовленной из высококачественной стали с возможностью выдерживать без излома ленты в свободном выпущенном состоянии около 2 м, и оптического блока считывания.

Недостатком указанных устройств является сложность их использования на больших расстояниях (возможен излом ленты или ее скручивание вместе с вращающимся испытуемым объектом). Наличие барабана, на который наматывается внутри корпуса эта лента, вызывает инерционность этого устройства. Таким образом, эти устройства невозможно использовать при больших скоростях движения объекта (~25 м/с).

При испытаниях демпфирующих устройств катапультных кресел возникает задача измерения скорости разгонного груза на расстоянии до 10 м, движущегося со скоростью 20-25 м/с по произвольной траектории, при которой начинается срабатывание демпфера. Задача измерения скорости в подобных условиях решается преобразователем линейных перемещений в электрический сигнал.

Задачей полезной модели является создание устройства с таким его конструктивным исполнением, которое позволит повысить надежность измерения перемещений объекта на высоких скоростях по произвольной траектории объекта.

Поставленная техническая задача решается преобразователем линейных перемещений в электрический сигнал, в котором вместо намотки на барабан металлической ленты используется S-образная укладка оптически прозрачной капроновой ленты.

Рис.1 представляет принцип действия заявляемого устройства, которое состоит из мерной ленты 1, которая S-образно свободно уложена в корпусе 2, конец ленты проходит через отверстие в корпусе, где на выходе по разные стороны ленты закреплена оптопара светодиод 3 - фотодиод 4. Свет от светодиода 3 свободно проходит сквозь незакрашенные части оптически прозрачной капроновой ленты и попадает на вход фотодиода 4. Свободный конец ленты 1 крепится к испытуемому объекту 5, перемещение которого необходимо измерить.

Рис.2 представляет мерную ленту с нанесенными на ней непрозрачными масштабными линиями 6, размещенными поперек ленты. Диаметр светового луча 7 светодиода выбран равным 0.1 длины масштабной линии, чтобы смещение ленты на выходе из корпуса не приводило к выходу светового пятна из плоскости ленты.

Заявляемое устройство работает следующим образом: при произвольном перемещении объекта - линейном и вращательном - лента перемещается за ним. В момент, когда непрозрачная метка проходит через оптопару (светодиод 3 - фотодиод 4), сигнал с выхода фотодиода пропадает. Таким образом, число импульсов характеризует ход объекта по времени.

Рис.3 представляет образец записи выходного сигнала.

Таким образом, решается задача создания преобразователя линейных перемещений в электрический сигнал, повышающего надежность при измерении перемещений на высоких скоростях перемещаемого по произвольной траектории объекта.

Преобразователь линейных перемещений в электрический сигнал, состоящий из мерной ленты и оптического блока считывания, отличающийся тем, что в качестве мерной ленты используется капроновая оптически прозрачная лента, свободно размещенная в корпусе с S-образной укладкой, с нанесенными на ней непрозрачными масштабными линиями поперек оси симметрии ленты, а в качестве оптического устройства используется пара светодиод - фотодиод с диаметром светового пятна размером 0,1 длины масштабной линии.