Датчик угла поворота

 

Изобретение может быть использовано для измерения угловых поворотов объекта в тексти-пьной промьшшенности и машиностроении. Целью изобретения является повьгаение точности измерения путем устранения нелинейности выходной характеристики датчика при его угловых разворотах в широком диапазоне углов. Устройствосодержит источник излучения, по ходу излучения которого последовательно установлены модулирующий диск и два фотоприемника, выходы которых электрически соединены с мостовой измерител-ьной схемой, модулирующий диск установлен с возможностью вращения вокруг оси, которая конструктивно соединена с контролируемым объектом. В датчике модулирующий диск выполнен непрозрачным с кольцевой Чцелью переменной ширины серповидной формы, внутренний край которой образован окружностью радиуса г, а внешний - левосторонней и правосторонней спиралями Архимеда, радиус-вектор которых определяется зависимостью о аср+г. Полюсы спиралей Архимеда и центр окружности радиуса г совмещень: между собой и с центром вращения диска. Предлагаемое выполнение модулирующего диска обеспечивает линейность выходной характеристики датчика в диапазоне углов поворота объекта от О до и . 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (504 G 01 В 11 26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1

j 3(;г-..», ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ >, Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф В, (21) 3944919/24-28 (22) 16.08.83 (46) 30.12.86. Бюл. Н 48 (71) Всесоюзный ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт легкого и текстильного машиностроения и Иосковский текстильныйинститут им. A.Н.Косыгина (72) В.И.Пасынков, В.П.Хавкин, А,Е.Черкасский и Л.Я.Шапиро (53) 531 743 (088, 8) (56) Пат ент Японии Р 5 7-5 2 87, кл. С 01 В 1 1 26 ю 1983 ° (54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА (57) Изобретение может быть использовано для измерения угловых поворотов объекта в текстильной промьппленности и машиностроении. Целью изобретения является повьппение точности измерения путем устранения нелинейности выходной характеристики датчика при его угловых разворотах в широком диапазоне углов. Устройство содержит источник излучения, по ходу излучения которого последовательно установлены модулирующий диск и два фотоприемника, выходы которых электрически соединены с мостовой измерительной схемой, модулирующий диск установлен с воэможностью вращения вокруг оси, которая конструктивно соединена с контролируемым объектом.

В датчике модулирующий диск выполнен непрозрачным с кольцевой целью переменной ширины серповидной формы, внутренний край которой образован окружностью радиуса r, а внешний— левосторонней и правосторонней спиралями Архимеда, радиус-вектор которых определяется зависимостью р =aq +r.

Полюсы спиралей Архимеда и центр окружности радиуса r совмещены между собой и с центром вращения диска.

Предлагаемое выполнение модулирующего диска обеспечивает линейность выходной характеристики датчика в диапазоне углов поворота объекта от 0 до п ° 3 ил.

1 280315

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в текстильной промьппленности и машиностроении для измерения угловых поворотов объекта. 5

Цель изобретения — повышение точности измерения путем устранения нелинейности выходной характеристики датчика.

На фиг.! показана схема датчика угла поворота1 на фиг.2 — модулирующий диск с кольцевой щелью, на фиг.3— развернутая кольцевая щель и положение чувствительных площадок фотоприемников на ней.

Устройство содержит источник 1 света, модулирующий диск 2, два фотоприемника 3 и мостовую измерительную схему 4 (фиг. 1) .

Внутренний край кольцевой щели модулирующего диска образован окружностью радиуса r центр которого совпадает с осью вращения диска, а внешний — левосторонней и правосторонней 25 спиралями Архимеда. Полюсы спиралей

Архимеда совмещены между собой и с центром окружности радиуса r, Устройство работает следующим образом. 30

Источник 1 света параллельным пучком освещает йодулирующий диск 2, ось вращения которого соединена с контролируемым объектом (не показан), Часть излучения проходит сквозь коль-35 цевую щель и попадает на чувствительную поверхность двух фотоприемников

3, установленных по разные стороны 1 от оси вращения диска на расстоянии

d Фотоприемники 3 преобразуют све- 40 товой пучок, попадающий на их чувствительные площадки, в электрический сигнал, величина которого пропорциональна величине светового потока на его входе. Величина светового потока в устройстве определяется засвечиваемой площадью фотоприемника, которая ограничивается с одной стороны кольцевой щелью, а с другой — шириной Ь фотоприемника, Выходной сигнал с фотоприемников 3 направляют в мостовую схему 4, в которой оба сигнала сравнивают между собой, и по величине рассогласования между ними судят о величине углового разворота объекта.

При положении модулирующего диска относительно чувствительных площадок фотоприемников согласно фиг ° 2 фотоприемники освещены одинаково и их токи, прямо пропорциональные световому потоку, равны. Напряжение на выходе мостовой измерительной схемы прямо пропорционально разнице токов фотоприемников и при указанном положении диска равно нулю. При повороте исследуемого объекта поворачивается также модулирующий диск, а фотоприемники и источник света остаются неподвижными. При этом возникает разница в световых потоках, падающих через щель на чувствительные площадки фотоприемников, и, следовательно, напряжение на выходе мостовой измерительной схемы становится отличным от нуля.

Выполнение кольцевой щели переменной ширины при угловых поворотах модулирующего диска в диапазоне от

0 до Т обеспечивает линейное изменение засвечиваемой высоты чувствительной поверхности фотоприемника, что, в свою очередь, приводит к линейному изменению величины светового потока на входе фотоприемников при повороте модулирующего диска на некоторый угол 1о.. Сигнал на выходе фотоприемников изменяется пропорционально изменению величины светового потока на его входе. Изменение электрических сигналов на некоторую величину Ь Б приводит в изменению результирующего сигнала в измерительной схеме на 2йБ, поскольку при повороте диска сигнал на выходе одного фотоприемника увеличивается на а U, а на выходе другого уменьшается на такую же величину, Величина результирующего сигнала прямо пропорциональна величине углового поворота диска и, следовательно, контролируемого объекта.

Датчик позволяет измерять угловые развороты контролируемого объекта в

< шир оких пр едел ах, об е сп ечив ая при этом линейную зависимость выходного параметра от угла поворота контроли.руемого объекта.

Формула из обретения

Датчик угла поворота, содержащий источник света, модулирующий диск, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, два фотоприемника и измерительную мостовую схему, электрически соединенную с фото128031

QuH

Составитель Н. Солоухин

Редактор А.Огар Техред М. Ходанич Корр е ктор О. Лу гов ая

Заказ 7047/39 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 приемниками, источник света и фотопри емники расположены по разные стороны модулирующего диска, фотоприемники установлены вдоль диаметра диска на одинаковом расстоянии от его оси вращения, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с цепью повышения точности измерения, модулирующий диск выполнен непрозрачным с кольцевой щелью серповидной формы, внутрен- 10 няя сторона которой образована окружностью радиуса r, а внешняя — левосторонней и правосторонней спиралями

5 Д

Архимеда, полюсы: которых совмещены между собой, с центром окружности радиуса r и осью вращения диска, радиусы-векторы спиралей Архимеда определяются зависимостью = ay+ r, где p — полярный угол, a=V/È; Ч скорость движения точки по лучу, a)угловая скорость движения точки относительно полюса, а фотоприемники выполнены с чувствительной площадкой прямоугольной формы и установлены напротив кольцевой щели.