Оптический преобразователь угла поворота вала в электрический сигнал

 

l70852

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства № 165654

Кл. 74Ь, 8е2

74Ь, 80з

Заявлено 14.IX.1963 (№ 856947/26-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.IV.1965. Бюллетень № 9

Государственный комитет по делам изобретений и открытий СССР

MHK G 08c

G 08с

УДК 654.94

654.94 (088.8) Дата опубликования описания 17Х.1965

Автор изобретения

Б. Я. Карасик

Заявитель

ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ

Подписная груп га № 255

В основном авт. св, № 165654 описан оптический преобразователь угла поворота вала в электрические сигналы, сдвиг фазы между которыми служит мерой угла поворота вала, содержащий неподвижный и поворотный лимбы с одинаковым числом прозрачных радиальных штрихов, светопровод, выполненный в виде оптического кольца с коническими боковыми поверхностями, модулирующую систему и фотоэлементы, В этом преобразователе между лимбами и модулирующим диском установлен неподвижный лимб с числом прозрачных штрихов, отличным от первых двух лимбов и зависящим от выбранной частоты модуляции.

Предложенный преобразователь отличается от известного тем, что он снабжен следящим двигателем, подключенным через усилитель к воспринимающим фотоэлементам, а дополнительный неподвижный лимб разделен на две концентрические части, из которых внешняя вместе с основным неподвижным лимбом образует жесткую систему, связанную с указанным двигателем. При одном фотоэлементе для выявления направления рассогласования муаровых картин к усилителю подключен генератор опорного напряжения, якорь которого связан с модулирующим диском, а статор— с оправой взаимно неподвижных лимбов.

Это позволяет осуществлять масштабное преобразование угла поворота вала. В устройстве погрешности лимбов усредняются и не требуются компенсационные фазовращатели, что повышает точность масштабного преобра5 зования.

На чертеже изображена схема предложенного устройства.

На валу 1 укреплен лимб 2 с нанесенным на нем радиальным растром. Концентричнос

10 лимбам 2 находится лимб 8 с аналогичным растром. Число штрихов растров на лимбах

2 и 8 одинаково. Над этими лимбами размещены соответственно неподвижный лимб 4 с радиальным растром и концентрично с ним

15 лимб 5 с аналогичным растром, образующий с лимбом 8 жесткую систему. Лимбы 8 и 5 укреплены в оправе 6, представляющей собой внутреннюю обойму насыпного подшипника, корпус которого неподвижен. Число штрихов

20 растров на лимбах 4 и 5 одинаково, но различно с числом штрихов растров на лимбах

2 и 8. В результате этого пары лимбов 2, 4 и

8, 5 образуют две муаровые картины. Период обеих муаровых картин одинаков и опреде25 ляется разницей числа штрихов растров на лимбах 2 и 4. Одна картина, образуемая растрами лимбов 2 и 4, перемещается в зависимости от угла поворота вала 1, в то время как вторая картина, образуемая растрами

30 лимбов 8 и 5, неподвижна, и разность фаз

170852 картин служит информацией об угле поворота вала. Период подвижной муаровой картины, т. е. изменение фазы на 360 в какой-либо точке подвижной муаровой картины, происходит при повороте лимба 2, связанного с валом 1 на один шаг. Так как шаг обеих муаровых картин одинаков, то для получения первоначальной разности фаз муаровых картин вторую пару растров как одно целое необходимо повернуть на угол, значительно больший угла поворота вала 1. Это создает оптическое умножение фазы и возможность точного отсчета угла поворота вала 1, На обращенной к растрам стороне светопровода 7 нанесена модулирующая световой поток маска в виде двух колец (не показаны) с темными и прозрачными секторами. Период секторов равен периоду муаровых картин, а угловая величина темного и прозрачного секторов — половине периода. Прозрачные секторы одного кольца, расположенного под лимбами 8 и 5, сдвинуты относительно прозрачных секторов другого кольца, расположенного под лимбами 2 и 4, на половину периода муаровых картин.

В согласованном положении муаровых картин на фотоэлемент 8 падают световые потоки, создающие сигналы напряжения. Результирующая этих сигналов постоянна по величине. На фотоэлемент поступает также сигнал опорного напряжения, который генерируется в катушках магнитной системы 9 при вращении якоря 10. Магнитная система 9 связана с оправой б. При рассогласовании муаровых картин, которое обусловлено поворотом вала

1 с лимбом 2, происходит сдвиг фаз сигналов.

При этом амплитуда результирующего сигнала определяется углом рассогласования муаровых картин, а фаза его относительно сигнала опорного напряжения — направлением рассогласования. Результирующий сигнал и сигнал опорного. напряжения подаются в усилитель 11 и после детектирования и усиления— на следящий двигатель 12, который через редуктор 13 непрерывно доворачивает первую муаровую картину, образованную растрами лимбов 8 и 5, до согласованного со второй муаровой картиной положения. Одновременно при этом поворачивается сельсин 14, который используется в качестве датчика точного отсчета системы многоотсчетной дистанционной передачи угла. Датчик 15 грубого отсчета системы дистанционной передачи угла жестко связан с валом 1. B преобразователе возможно использование двух воспринимающих фотоэлементов lб и 17. Фотоэлемент lб воспринимает световой поток, проходящий через растры лимбов 2 и 4, а фотоэлемент 17 — световой поток, проходящий через растры лимбов 3 и 5. При согласованном положении муаровых картин сигнал на выходе усилителя 18 отсутствует, При рассогласовании муаровых картин по фазе появляется выходной сигнал, управляющий следящим двигателем 19, отрабатывающим угол рассогласования. Сельсин-датчик 20, связанный с оправой б, используется так же, как и в предыдущем случае. Для упрощения конструкции вместо пары взаимно неподвижных растров лимбов 3 и 5 может быть использован диск с отверстиями, пропускающими световой поток так же, как и муаровая картина второй пары растров лимбов 2 и 4.

Предложенное устройство имеет ограничения по скоростям и ускорениям преобразуемых углов поворота из-за низкой частоты модуляции сигналов. Поэтому оно может быть использовано для измерения, преобразования и задавания медленно изменяющихся углов поворота или статических систем. Так, устройство может быть применено в качестве датчика угла для систем управления телескопами, радиотелескопами, а также для автоматизации геодезических угловых измерений.

5

З0

Предмет изо бр етен и я

1. Оптический преобразователь угла поворота вала в электрический сигнал по авт. св. № 165654, отличающийся тем, что, с целью обеспечения масштабного преобразования с повышенной точностью, он снабжен следящим двигателем, подключенным через усилитель к воспринимающим фотоэлементам, а дополнительный неподвижный лимб разделен на две концентрические части, внешняя из которых вместе с основным неподвижным лимбом образует жесткую систему, связанную с указанным двигателем.

2. Оптический преобразователь угла поворота вала по п. 1, отличающийся тем, что, с целью выявления направления рассогласования муаровых картин при одном фотоэлементе, к усилителю подключен генератор опорного напряжения, якорь которого связан с модулирующим диском, а статор — с оправой взаимно неподвижных лимбов, 170852

1 Щ

1) с ..

Составитель И. Засидликов

Редактор Н. А. Джарагетти Техред Ю, В. Баранов Корректор Л. E. Марисич

Заказ 1019)5 Тираж 900 Формат бум. 60X90 /s Объем 0,27 изд. л. Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

) ,)P. 1 у 1.4=--= :.: г.:. "и 1!г л ;.1ф;„ (ii:" — Д фр:.- .„1 л Д

1

1

Яжлд д