Фотоэлектрический измеритель перемещений вращающихся деталей

Фотоэлектрический измеритель перемещений вращающихся деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (i) 1004752 (61)Дополнительное к ввт. свид-ву— (22) Заявлено 151280 (2 ) 3218954/18-28 с присоединением заявки HL2— (23) Приоритет—

Опубликовано 159383. Бюллетень Йо 10

t5l) М. Ка.з

С 01 В 11/00

Государственный комитет

СССР по делан нзобретеннЯ и открытиЯ

{$31 УДЯ 531. 71 (088.8>

Дата опубликования описания 15.03.83

Ф „ t д.

В.A.Òîìèëèí и Ю.Н.Самс4ФЙ. .- .. м,.

-". (72) Авторы изобретения (71) Заявитель 54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЭИЕРИТЕЛЬ ПЕРЕИЕЦЕНИЙ

ВРАЦАЮЦИХСЯ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения перемещений вращающихся деталей бесконтактным методом и-может быть использовано в приборостроительной и машиностроительной промышленности.

Известен фотоэлектрический датчик угловых перемещений, содержащий источник излучения, диафрагму, фотоприемник, усилитель н регистрирующий прибор. Диафрагма выполнена в виде стеклянного диска с нанесенными на нем спиральными линиями (1 1.

Недостатками этого датчика явля ются большие габариты, невозмож-. ность измерения осевых перемещений подвижной системы (вала) и недостаточ ная точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому .по технической сущности н достигаемому результату является фотоэлектрический измеритель перемещений вращающихся деталей, содержащий фотоэлемент, соединенные последовательно первый ключевой элемент и первый запоминающий блок, регистратор (2).

Известное устройство характеризуется невозможностью учета осевых перемещений вращающихся деталей .

Целью изобретения является обеспечение измерения . осевых перемещений деталей, Поставленная цель достигается тем,.что измеритель, содержащий фотоэлемент, соединенные последова-. тельно первый ключевой элемент и первый запоминающий блок, регистра тор, снабжен источником светового излучения, щелевой диафрагмой, связываемой с исследуемой деталью и установленной IIo ходу светового "луча, ось симметрии которой перпендикулярна оптической оси источника светового излучения, двумя компараторами, соединенными последовательно вторым:, ключевым элементом, вторым запоминающим блоком, сумматором и усилителем" дискриминатором, генератором опор-, ного напряжения, подключенным к вто-. рому входу усилителя-дискриминатора выход которого соединен с источником светового излучения, усилителем, выход которого соединен с регистрато25 .ром, и элементом ИЛИ, каждый из вхо» дов которово подключен к выходу соответствующего компаратора, а выход.к вторым входам ключевых элементов, выходы первого и второго запоминаю.щих блоков соединены с вторыми вхо1004752 дами компараторов, второй вход сумматора соединен с выходом первого запоминающего блока и вторым входом усйлителя, первый вход которого соединен с выходом второго запоминающего блока, а фотоэлемент выполнен в виде квадрантного фотоприемника, каждый из выходов которого соединен с входом соответствующего компаратора, ось симметрии фотоэлемента параллельна оси симметрии целевой диафрагмы, I

65

На чертеже представлен фотоэлектрический измеритель..

Измеритель состоит из источника 1 светового излучения, целевой диафрагмы 2, связанной с исследуемой деталью, фотоэлемента 3, в виде квадрантного фотоприемника, и электрической,схемы измерения, содержащей два компаратора 4 и 5, первый и второй ключевые элементы б и 7, элемент 8 ИЛИ, первый и второй запоминающие блоки 9 и 10, последовательно соединенные сумматор 11 и усилитель-дискриминатор 12; генератор 13 опорного Йапряжения, последовательно соединенный усилитель 14 и регистратор 15 соответственно, первые и вторые компараторы 4 или 5, ключевые элементы б и 7 и запоминающие блоки 9 или 10 соединены последовательно, а выходы последних подключены к сумматору 11 и усилителю

14, а также соответственно к вторым входам первого и второго компара.торов, а вход и выход усилителядискриминатора 12 соединен соответственно с генератором 13 опорного .напряжения и с источником 1 светового излучения.

Измеритель работает следующим образом.

Источник 1 излучения, например светодиод, .генерирует поток излучения, например, инфракрасного или видимого света, падающий на целевую диафрагму 2, соосно закрепленную на детали, осевое перемещение которой измеряется.

Часть потока излучения, пропускаемая диафрагмой 2, падает на площадки фотоэлемента 3, вызывая появление фототока. Амплитуда импульсов фототока определена зависящим от осеaoro перемещения диафрагмы 2 положением пятна излучения на площадках фотоэлемента 3, частота импульсов равна удвоенной частоте вращения детали., а форма импульсов зависит от конструктивного выполнения диафрагмы 2. Оптимальной является щелевая диафрагма 2, обеспечиваюцая трапецеидальную форму импульсов с .отношением периода следования к длитЕльности импульса, равным двум.

Сигналы, снимаемые с выходов фотоэлемента 3, сравниваются на компараropax 4 и 5 с сигналами обратной связи, подаваемыми с выходов запоминающих блоков 9 и 10 на опорные входы компараторов 4 и 5.

Если сигнал обратной связи меньше сигнала, снимаемого с фотоэлементов

3, то на выходе компаратора 4 или 5 возникает низкий уровень напряжения, если сигнал обратной связи больше сигнала, снимаемого с элемента 3, то на выходе компаратора 4 или 5 возникает соответственно высокий уровень напряжения.

Сумма амплитуд импульсов фототока, снимаемых с выходов фотоэлемента

3 .в виде квадрентного фотоприемника, не зависит от осевого перемещения диафрагмы 2 и является постоянной величиной, поэтому всегда компараторы 4 и 5 при сравнении импульсов находятся в разных состояниях.

Элемент 8 ИЛИ выдает открывающий ключевые элементы б и 7, сигнал, если на его входы приходит низкий уровень напряжения с любого компаратора 4 или 5. Сигналы с выходов компараторов 4 и 5 через ключевые элементы б и 7 поступают на входы запоминающих блоков 9, 10 и изменяют сигналы на их выходах таким образом, чтобы разностный сигнал на входах компараторов 4 и 5 стал равен нулю.

Таким образом, сигналы на выходах запоминающих блоков 9 и 10 позволяют отслеживать амплитуду импульсных сигналов фотоэлемента 3 и не за" висят от частоты вращения детали.

Далее сигналы суммируются с разными знаками на усилителе 14, выполненном вместе с апериодическим звеном для фильтрации шумов, и поступают на регистратор 15, например, цифровой вольтметр или самописец.

Стабилизация потока излучения производится с помощью:сумматора 11, сигнал на выходе которого не зависит

or положения диафрагмы 2, а зависит от потока излучения, и подается на вход усилителя-дискриминатора 12, на другой вход которого подано опорное напряжение от генератора 13. Выходное напряжение усилителя-дискриминатора 12 подается на вход источника 1 излучения, поддерживая поток излучения, падающий на фотоэлемент 3, таким образом, чтобы разница сигналов на входах усилителя-дискриминатора 12 была равна нулю.

Таким образом, за счет обеспечения измерения осевых перемещений деталей устраняются связанные с этим погрешности и повышается точность и стабильность измерений в

10-20 раз.

Формула изобретения

Фотоэлектрический измеритель перемещений вращающихся деталей, содер 1004752 жащий фотоэлемент, соединенные последовательно первый ключевой элемент и первый запоминающий блок, регистратор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерения осевых *еремещений, он снабжен источником светового излучения, щелевой диафрагмой, связываемой с исследуемой деталью и установленной по ходу светового луча, ось симметрии которой перпендикулярна оптической оси источника светового излучения, двумя компараторами, соединенными последовательно вторым ключевым элементом, вторым запоминающим блоком, сумматором и усилителем-дис- 15 криминатором, генератором опорного напряжения, подключенным к второму входу усилителя-дискриминатора, выход которого соединен с источником светового излучения, усилителем, выход которого соединен с регистрато ром, и элементом ИЛИ, каждый .из входов которого подключен к выходу соответствующего компаратора, а выход к- вторым входам ключевых элементсз, выходы первого и второго запоминающих блоков соединены с вторыми вхо-. дами компараторов, второй вход сумматора соединен с выходом первого запоминающего блока и вторым входом усилителя, первый вход которого сое-. динен с выходом второго запоминающего блока, а фотоэлемент выполнен в виде квадрантного фотоприемника, каждый из выходов которого соединен с входом соответствующего компаратора, ось симметрии фотоэлемента параллельна оси симметрии щелевой диафрагмы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 560137, кл. Я 01 В- 11/26, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 462983, кл. Q, 01 В 7/28, 1972 (прототип).

1004752

Составитель Е.Глазкова

Редактор Н.Горват Техред h1.Коштура Корректор Н.Король

Заказ 1850/49 Тираж 600 Подписное

BHHHI1H Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4