Датчик перемещения

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к оптическим датчикам перемещений. Цель изобретения - повышение технологичности и расширение функциональных возможностей датчика. Поставленная цель достигается тем, что в датчике, содержащем излучатель, кодовые маски, щелевую диафрагму и фотоприемники, число и порядок расположения элементов, образующих растр одной из масок в направлении, перпендикулярном направлению измеряемого перемещения, соответствует заранее выбранному коду и величине смещения эталонного растра относительно реперной точки, а светочувствительный приемник состоит из кольцевых фотоприемников по числу разрядов датчика, расположенных против элементов растра соответствующих разрядов. При этом шаг индикаторного растра не кратен шагу эталонного растра, а ширина каждого элемента растра меньше половины их шагов. Благодаря этому упрощается изготовление фотоприемника и юстировка датчика, а также обеспечивается возможность определения направления движения по форме сигнала с фотоприемников . 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 03 M 1/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕ НТН ОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬЭ 4 4 4 (21) 4836618/24 (22) 08.06.90 (46) 15.07.93. Бюл. М 26 (71) Ленинградский филиал Института машиноведения им, А.А.Благонравова (72) А.Е.Городецкий и С.И.Еременко (56) Авторское свидетельство СССР

N811073,,кл. G 01 В 11/00, 1975 — прототип. (54) ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к оптическим датчикам перемещений. Цель изобретения — повышение технологичности и расширение функциональных возможностей датчика. Поставленная цель достигается тем, что в датчике, содержащем излучатель, кодовые маски, щелевую диафрагму и фотоприемники, число и порядок

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к оптическим датчикам перемещений.

Цель изобретения — повышение технологичности и расширение функциональных возможностей датчика.

На фиг.1 изображен предлагаемый датчик перемещений в разрезе по продольной оси (приведен трехразрядный вариант); на фиг,2 — маска с эталонным растром; на фиг.3 — маска с индикаторным растром; на фиг,4— светочувствительный приемник; на фиг,5— пример индикаторной маски, соответствующий коду преобразования перемещения.

Датчик содержит корпус 1, в котором установлены светочувствительный прием Ж,» 1827717 А1 расположения элементов, образующих растр одной из масок в направлении, перпендикулярном направлению измеряемого перемещения, соответствует заранее выбранному коду и величине смещения эталонного растра относительно реперной точки, а светочувствительный приемник состоит из кольцевых фотоприемников по числу разрядов датчика, расположенных против элементов растра соответствующих разрядов. При этом шаг индикаторного растра не кратен шагу эталонного растра, а ширина каждого элемента растра меньше половины их шагов. Благодаря этому упрощается изготовление фотоприемника и юстировка датчика, а также обеспечивается возможность определения направления движения по форме сигнала с фотоприемников. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. ник 2, объектив 3 и маска 4 с эталонным растром, а также крышка 5 корпуса 1, в которой смонтирована маска 6 с индикаторным растром и неподвижно установлен осветитель 7. При эксплуатации маска 6 соединяется с исследуемым объектом (на чертеже связь не показана), Маски 4 и 6 изготовлены из оргстекла с нанесенными на них фотоспособом соответственно эталонным 8 и индикаторным 9 растрами и реперной точкой 10 на маске индикаторного растра. Реперная точка 10 расположена на левом краю сектора индикаторной маски 9, содержащего элементы, соответствующие коду, считываемому при нулевом перемещении (начальному положению). В приведенном примере на фиг.3 в

1827717 этом секторе элементов растра нет, т,к. начальному положению соответствует код О.

Исходное положение маски 6, соответствующее нулевому перемещению, таково, что реперная точка 10 совмещена с правым краем одного из секторов 8 неподвижной маски 4, Совмещение производится путем поворота вала с маской 6 при визуальном наблюдении через окно в крышке корпуса 5, которое не показано на чертежах. 10

Предлагаемый датчик работает следующим образом.

Осветитель 7 освещает маски 4 и 6 с эталонным и индикаторным растрами, на светочувствительный приемник 2 через объектив 3 проецируется изображение нониусного сопряжения растров масок 6 и 4. При перемещении исследуемого объекта будет соответственно меняться положение нони- 20 усного сопряжения, которое будет соответствовать кодовому значению величины смещения индикаторного растра относительно реперной точки 10.

В исходном положении, при отсутствии перемещения, реперная точка 10 подвижной маски 6 совмещена с правым краем сектора "а" неподвижной маски 4. При угловом перемещении объекта против часовой стрелки на выходе датчика будет 0 до тех пор, пока левый край элемента индикаторного растра, соответствующего коду числа

1, не совместится с правым краем сектора

"б", что соответствует углу 5,63 град (цена деления). Начиная с этого момента, будет 35 осуществляться совмещение этого элемента индикаторного растра с сектором "б", и на выходе датчика будет 1. При достижении угла 11,26 град, сектор "б" окончательно пропустит этот элемент, и начнется совме- 40 щение сектора "в" с элементом, соответствующим коду числа 2 и т.д.

При перемещении в обратном направлении (по часовой стрелке) угол поворота будет кодироваться обратным кодом. О том, какой код считывать — прямой или обратный — можно судить по форме импульсов, которые асимметричны относительно направления перемещения благодаря асимметриь элементов индикаторного растра.

Поскольку растр индикаторной маски ( выполнен в соответствии с параллельныв двоичным кодом абсолютной величины пе. ремещения, значение кода представляет со. бой величину абсолютного перемещени исследуемого объекта. Индикаторная маска

6 может быть выполнена по любому другом коду, что не изменит принципа действия датчика. На фиг.5 приведен пример индикаторной маски, соответствующей коду преобразования у = 4arccos(x/8).

Изменение сигнала в пределах двух элементов растров может быть использовано для повышения точности измерения и определения направления перемещения.

Получение информации на выходе датчика в виде двоичного кода позволяет упростить схемы цифрового регулирования и повысить их точность и надежность.

Формула изобретения

1. Датчик перемещения, содержащий излучатель, оптически связанный через последовательно размещенные подвижную кодовую маску с разрядными дорожками из чередующихся активных и пассивных участков, и неподвижную щелевую диафрагму с фотоприемниками, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения технологичности и расширения функциональных возможностей датчика, в нем щели щелевой диафрагмы расположены с постоянным шагом, активные участки разрядных дорожек расположены с возможностью образования нониусного сопряжения со щелями щелевой диафрагмы и выполнены в виде треугольников, одноименные катеты которых перпендикулярны направлению перемещения, а фотоприемники выполнены кольцевыми, их число соответствует разрядности датчика.

2, Датчик.по п.1, отличающийся тем, что кодовая маска снабжена реперной меткой, расположенной на перпендикулярном направлению перемещения катете одного из активных участков разрядной дорожки.

1827717

1827717

1827717

Фиг. 5

Составитель С. Еременко

Редактор В. Трубченко Техред М.Моргентал Корректор Н. Гунько

Заказ 2361 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101