Патент ссср 161642

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

C0l1 ÈAëÈÑÒÈ I ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

go IlglgQ

Класс

74b 8юв

МПК

G 08c

Заявлено 14.1.1963 (№ 613505/26-10) ГОСУДАРСТБЕННЪ|И

КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ

ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

СССР

УДК

Опубликовано 19.111.1964. Бюллетень № 7

Подписная группа Л 157

Ь. Я. Карасик

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

УГЛОВЫХ И ЛИНЕЙHbIX ПЕРЕМЕЩЕHИЙ В ЦИФРОВОЙ КОД

Известные датчики для преобразования угловых и линейных перемещений в цифровой код имеют сложную следящую систему, снижающую быстродействие датчиков и вносящую дополнительные погрешности в преобразование при высоких скоростях контролируемого перемещения.

В предложенном датчике, с целью повышения разрешающей способности и точности преобразования, кодовый преобразователь точного отсчета установлен на одном валу с модулирующим диском, на прозрачную спиральную сетку которого посредством оптической системы спроектированы прозрачные штрихи с кодового преобразователя грубого отсчета, а фотоэлемент, воспринимающий модулированный диском световой поток, соединен со считывающей системой кодовых преобразователей. Для уменьшения влияния эксцентриситета установки модулирующего диска и кодового преобразователя грубого отсчета на точность преобразования в датчике группы отражающих элементов оптической системы размещены над диаметрально противоположными штрихами кодового преобразователя грубого отсчета и диаметрально противоположными участками спиральной сетки модулирующего диска.

На чертеже показана схема предложенного датчика для преобразования угловых перемещений.

На выходной вал 1 датчика насажен диск2 кодового преобразователя грубого отсчета.

Наружная дорожкa диска 2 IlpegcraB ltteT собой прозрачные штрихи 8, нанесенные на непрозрачном фоне через равные расстояния по окрухкности.

Осветительная сш тема, состоящая из лампы 4, двух конденсоров 5 и четырех отражающих призм 6, равномерно освещает две диаметральпо противоположные группы штрихов

8. Через объективы 7 посредством отражающих призм 8, 9 II 10 штрихи 8 проектируются на поверхность диска 11, на котором выполнена прозрачная спиральная сетка 12 с равномерным шагом. Изображения радиальных штрихов диска 2 располагаются по касательны>1 Ii виткам ctlttpa.ли. Объе1 тивы 7 рассчитаны таким образом, что шаг спроектированнb1х штрихов равен шагу витков спиральной сетки.

В качестве ограничивающей диафрагмы используются г(зни призм 18, размещенных вблизи плоскости проекций. Призмы 18 направляют попадающий на ш1х световой поток через призмы 11 и конденсор 15 на фотоэлемент 16. На обоих дисках 2 и 11 расположены кодовые маски 17 и 18, по которым с помощью тех илп иных чувствительных элементов 19 и 20 фиксируются положения дисков.

B качестве чувствительных элементов могут быть использованы трансформаторные датчики, коэффициент трансформации которых определяется положением отверстий кодовых м асок, или фотоэлектрические датчики, Вос№ 161б42 принимающие в зависимости от положения отверстий кодовых масок световые потоки.

На валу двигателя 21 с постоянной скоростью вращается диск ll кодового преобразоВателя точного отсчета. При этом спиральная сетка 12 модулирует световой поток, проходяший через штрихи младшего разряда диска 2 преобразователя грубого отсчета, спроектироьанные в плоскость спиральной сетки. С кагкдым оборотом диска происходит полный цикл модуляции светового потока. Таким образом частота сигналов фотоэлементов 1б f = n, где n — скорость вращения однозаходной спиральной сетки в оборотах,сек.

Изображения штрихов 3 младшего разряда в плоскости сетки при повороте диска 2 будут смещаться к центру диска или от него в зàBHсимости от направления вращения диска, благодаря размещению отражающих призм 9 и 10. Таким образом, каждому положению диска 2 в пределах одного шага младшего разряда соответствует только одно определенное положение диска 11, при котором спиральная сетка пропускает, например, максимальный световой поток на фотоэлемент, СчитыВание положения кодиру10щих дисков 2 и

11 по кодовым маскам 17 и 18 дает точнуIî инфсрмацию о положении вала 1. Если на диск 2 нанесена кодирующая маска Ha i двоипiых разрядов, а на диск 11 — Hà k двоичных разрядов, то положение вала 1 будет характеризоваться (i + /г) = разрядным двоичным числом 2 ° 2 .

Для считывания положения дисков сигналы с фотоэлемента 1б после усиления и преобразования в остроконечные импульсы в усилителе 22 подаются на вентильное устройство

28, открывающее доступ сигнала к считывающим системам кодовых преобразователей. Эта часть устройства может быть выполнена, например, в виде импульсного осветителя, включаемсго на короткий промежуток времени остроконечными импульсами от усилителя 22.

Для использования описанного датчика для преобразования линейных перемещений призмы 9 и 10 устанавливают взаимно симметрично, чтобы обеспечить правильное направление смещения диаметрально противоположных изображений штрихов по спиральной сетке.

Предмет изобретения

1. Фотоэлектрический датчик для преобразования угловых и линейных перемещений в цифровой код, содержащий кодовые преобразователи грубого и точного отсчета, вращающийся модулирующий диск с прозрачной спиральной сеткой и фотоэлемент, воспринимающий модулированный диском световой поток, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и точности преобразования, кодовый преобразователь точного отсчета установлен на одном валу с модулирующим диском, на прозрачную спиральную сетку которого посредством оптической системы спроектированы прозрачные штрихи с кодового преобразователя грубого отсчета, а фотоэлемент соединен со считывающей системой кодовых преобразователей.

2. Фотоэлектрический датчик по п. 1, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения влияния эксцентриситета установки модулирующего диска и кодового преобразователя грубого отсчета на точность преобразова1 ня, в нем группы отражающих элементов оптической системы размещены над диаметрально противоположными штрихами кодового преобразователя грубого отсчета и диа»e7рально противоположными участками спиральной сетки модулирующего диска.

М 161642

Составитель Б. П. Письменный

Редактор H. С. Коган Техред А. А. Кудрявинкая Корректор Г. И. Чугунова

Подп. к печ. 16/VI — 64 г. Формат бум. 60 X 90×s Объем 0,21 изд. л.

Зак. 140777 Тираж 725 Цена 5 кои.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2