Оптический датчик перемещений

 

ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ , содержащий светопроводящую систему , выполненную в виде двух пакетов подводящих и отводящих световодов , источник света, фотоприемник и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, он снабжен последовательно соединенными блоком дифференцирования , аналого-цифровым преобразователем , блоком выбора максимума, блоком сравнения, регистром последовательных приближений, цифро-аналоговым преобразователем и управляемым стабилизатором тока, выход которого подключен к источнику света, регистром памяти, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом аналогоцифрового . преобразователя, а второй выход блока дифференцирования S подключен к регистратору. Ю

CO03 COBETCHHX

NIIW

РЕСПУБЛИК (19) (!1) (д) G 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю Ъ

° а

° Ю

ЪИ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ!9 (21) 3468826/18-28 (22) 09.07.82 (46) 07.09.84. Бюл. )! 33 (72) Ю.И. Гудков, Е.А. Зак, В.А. Кокунов и Н.П. Кравченко (71) Московский институт электронного машиностроения (53) 551.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 225464, кл. G 01 В 11/02, 1968 (прототип). (54) (57) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий светопроводящую систему, выполненную в виде двух пакетов подводящих и отводящих световодов, источник света, фотоприемник и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен последовательно соединенными блоком дифференцирования, аналого-цифровым преобразова телем, блоком выбора максимума, блоком сравнения, регистром последовательных приближений, цифро-аналоговым преобразователем и управляемым стабилизатором тока, выход которого подключен к источнику света, регистром памяти, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом ана-. лого-цифрового. преобразователя, а второй выход блока дифференцирования g подключен к регистратору.

8 1

10 последовательных приближений, цифроаналоговый преобразователь 11 и управляемый стабилизатор 12 тока, выход которого подключен к источнику

2 света, выход регистра 9 памяти подключен к второму входу блока 8 сравнения, третий вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 6.

Оптический датчик перемещений имеет стабическую характеристику (фиг.2), представляющую собой зависимость между расстоянием 5 до объекта измерения и выходным постоянным напряжением. При этом чувствительность К в точке Sо и соответствующее этому расст янию напряжению Ч однозначно связаны с величиной Ч .

Уменьшение или увеличение силы света источника приводит к пропорциональному изменению К и Ч „„. Для каждого конкретного датчика заранее снимается зависимость Ч = j (S) например, для зеркально-отражающей поверхности, из которой определяется номинальная чувствительность К в точке Я и соответствующее этой чувствительйости значение Ч „, т.е. задача автоматической калибровки сводится к обеспечению наперед заданной о величины Ч,„ „ независимо от отражающих свойств объекта измерения.

Датчик работает следующим образом.

Сигнал с фотоприемника 3, содержащий постоянную составляющую, пропорциональную расстоянию до объекта измерения, и переменную составляющую, пропорциональную мгновенному значению виброперемещений, поступает на блок 4 дифференцирования. С одного выхода блока 4 дифференцирования сиг, нал, пропорциональный мгновенному значению виброперемещения, поступает на регистратор 5, а с другого выхода сигнал, пропорциональный расстоянию до объекта, поступает на аналогоцифровой преобразователь 6. В начале измерений в регистре 10 последовательных приближений записано максимальное двоичное число, которое, преобразуясь в цифроаналоговом преобразователе 11 в максимальное управляющее напряжение с помощью управляемого стабилизатора 12 тока, обеспечивает максимальную силу тока на источнике 2 света. При подведении общего торца пакетов светопроводящей системы 1 к объекту измерения постоянная составляющая входного сигна1 111222

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактных измерений. колебаний поверхностей, например поВерхностей радиоэлектронных элемен5 тов, лопаток турбин и т.д.

Наиболее близким к изобретению по, технической сущности ягляется оптический датчик перемещений, содержащий светопроводящую систему, выполненную в виде двух пакетов подводящих и отводящих гибких световодов, источник света, фотоприемник и регистратор (1) .

Недостатком датчика яВляется низ 15 кая точность, обусловленная зависимостью коэффициента преобразования от силы источника света и коэффициента отражения поверхности объекта, причем для калибровки требуются значительные затраты времени.

Целью. изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что оптический датчик перемещений, содержащий светопроводящую систему, выполненную в виде двух пакетов подводящих и отводящих световодов, источник света, фотоприемник и регистратор, снабжен последовательно соединенными блоком дифференцирования, аналого-цифровым преобразователем, блоком выбора максимума, блоком сравнения, регистром последовательных приближений, цифроаналоговым преобразователем и управляемым стаби -35 лизатором тока, выход которого подключен к второму входу блока сравнения третий вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобра40 зователя, а второй вход блока дифференцирования подключен к регистратору.

На фиг. 1 представлена функциональная схема оптического датчика; на

45 фиг. 2 — статическая характеристика датчика.

Датчик содержит светопроводящую систему 1, выполненную в виде пакетов подводящих и отводящих, световодов, источник 2 света, фотоприемник 3 ка-50 нал цифровой автоматической калибровки, содержащий последовательно соединенные блок 4 дифференцирования и истратор 5 последовательно соеди— 55 ненные аналого-цифровой преобразователь 6, блок 1 выбора максимума и блок 8 сравнения, регистр 9 памяти, последовательно соединенные регистр

1 i 3 2228 о ращу

Vgvi

Фиг. 2

ВНИИПИ Заказ 6445/27 Тираж 586 Подпнсное рнлнап QGG "Патент" ° г.Ужгород, уд.Проектная, 4 ла меняется в соответствии со статической характеристикой (фиг.2) ° .Величина напряжения сигнала, записанная в .двоичном коде, с выхода аналогоцифрового преобразователя 6 поступает 5 на блок 7 выбора максимума, который сравнивает два значения цифрового кода,получаемых от преобразования в аналого-цифровом преобразователе 6 (фиг.2): предыдущее, соответствующее 1р напряжению V;, и последующее V

Если предыдущее значение кода больше последующего, это означает, что .проходит максимум статической характеристики. В этот момент двоичный код соответствует максимальному постоянному напряжению Ч щ „ с выхода аналого-цифрового преобразователя 6, которое по сигналу блока 7 выбора максимума поступает в блок 8 сравнения. gp

В регистр 9 памяти заранее введено значение V которое соответствует . 0 требуемой чувствительности Ко оптического датчика перемещений. Значение а . Ч записанное в двоичном коде, 25

4 поступает на второй вход .блока 8 сравнения. Если код на выходе регисто ра 9 памяти, соответствующий Ч„,, меньше значения кода с выхода аналого-цифрового преобразователя 6, то управляющий код, возникающий «а выходе блока 8 сравнения и соответст- вующий их разности, уменьшает двоичное число регистра 10 последовательных приближений до тех пор, пока коды с выхода аналого-цифрового преобразователя 6 и регистра 9 памяти не станут равными. Это означает, что чувствительность оптического датчика перемещений соответствует наперед заданной величине Ко.

Таким образом, оптический датчик перемещений с автоматической калибровкой позволяет значительно повысить точность измерений за счет введения канала цифровой калибровки, кроме того, повышается производительность труда за счет сокращения времени измерений.