Оптический датчик перемещения с фазовым выходом

Оптический датчик перемещения с фазовым выходом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится ч контролэкоизмерительной технике. Целью изобретения является повышение надежности и точности измерений за счет обеспечения возможности контроля работоспособности и масштабирования регистрирующего прибора в процессе измерения. Оптический датчик перемещений с фазовым выходом содержит источник 1 напряжения, сигнат с выхода которого подается излучателю 2 светового потока, оптически связанному с фотоприемчиками 3, 4 отраженного и опорного сигналов. Сигнал с выхода фотоприемника 4 отраженного сигнала через фазовращатель 5 и масштабирующее звено 6 поступает на первый вход сумматора 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода фотоприемника 3 отраженного сигнала . С выхода сумматора 7 суммарный сигнал , фаза которого пропорциональна перемещению, поступает на первый вход регистрирующего прибора 8, на второй вход которого в рабочем режиме через рабочий ключ 16 поступает непосредственно напряжение с выхода источника 1 напряжения, а в контрольном режиме через контрольный ключ 14 и фазосдвигающую цепь 15 поступает напряжение с выхода источника 1 напряжения , сдвинутое по фазе на постоянную, заданную величину, по которой можно проверить правильность и осуществить масштабирование регистрирующего прибора 8, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 В 21/00

ГОСУДАР СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (ЗП И САН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (Ф

С (21) 4489694/28 (22) 04.10.88 (46) 07.05.91. Ьюл. ¹ 17 (72) Н.Д.монаков, Т,Н.Мурашкина и Г.А.Киреева (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1404821, кл. G 01 В 21//0000, 1987. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ С ФАЗО8ЫМ ВЫХОДОМ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Целью изобретения является повышение надежности и точности измерений за счет обеспечения возможности контроля работоспособности и масштабирования регистрирующего прибора в процессе измерения. Оптический датчик перемещений с фазовым выходом содержит источник 1 напряжЕния, сигнал с выхода которого подается излучателю 2 светового потока, оптически связанному с фо„„. Ж „„164725ОА1 топриемниками 3, 4 отраженного и опорного сигналов, Сигнал с выхода фотоприемника 4 отраженного сигнала через фазовращатель 5 и масштабирующее звено

6 поступает на первый вход сумматора 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода фотоприемника 3 отраженного сигнала. С выхода сумматора 7 суммарный сигнал. фаза которого пропорциональна перемещению, поступает на первый вход регистрирующего прибора 8, на второй вход которого в рабочем режиме через рабочий ключ 16 поступает непосредственно напряжение с выхода источника 1 напряжения, а в контрольном режиме через контрольный ключ 14 и фазосдвигающую цепь 15 поступает напряжение с выхода источника 1 напряжения, сдвинутое по фазе на постоянную, заданную величину, по которой можно проверить правильность и осуществить масштабирование регистрирующего прибора 8. 1 ил.

1647250

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения перемещения объектов.

Цель изобретения — повышение надежности и точности измерений за счет обеспечения возможности контроля работоспособности и масштабирования регистрирующего прибора в и роцессе измерений.

На чертеже приведена блок-схема датчика.

Оптический датчик перемещения с фаэовым выходом содержит последовательно соединенные источник 1 переменного напряжения и излучатель 2 светового потока, фотоприемник 3 отраженного сигнала, оптически связанный сизлучателем 2 светового потока, последовательно соединенные фотоприемник 4 опорного сигнала, фазовращатель 5, масштабирующее звено 6, сумматор и регистрирующий прибор 8, второй вход сумматора 7 соединен с выходом фотоприемника 3 отраженного сигнала, последовательно соединенные модулятор 9 светового потока, электронный коммутационный элемент 10 и контрольный источник

11 излучения, последовательно соединенные контрольный фотоприемник 12, оптически связанный с контрольным источником

11 излучения, формирователь 13 управляющих сигналов, контрольный электронный ключ 14 и эталонную фазосдвигающую цепь

15, рабочий электронный ключ 16, первый вход которого соединен с вторым выходом формирователя 13 управляющих сигналов, второй вход соединен с вторым входом контрольного электронного ключа 14 и выходом источника 1 переменного напряжения, а выход — с выходом эталонной фазосдвигающей цепи 15 и вторым входом регистрирующего прибора 8, кнопку 17

"Котроль", соединенную с входом контроль.ного источника 11 излучения.

Оптический датчик перемеи(ения с фазовым выходом работает следующим образом.

Однофазный источник 1 синусоидального напряжения низкой частоты осуществляет амплитудную модуляцию светового потока источника 2 излучения светового потока, и модулированный световой поток падает на фотоприемник 4 опорного сигнала и на отражающую поверхность объекта 18 контроля, от которой отраженный световой поток попадает на фотоприемник 3 отраженного сигнала, На выходах фотоприемников опорного 4 и отраженного 3 сигналов формируются синусоидальные сигналы 0оп и Ump(X) с частотой источника 1 моду10

45 лирующего напряжения Ц сдвинутые по фазе друг относительно друга на 180 за счет питания фотоприемников напряжением постоянного тока разной полярности. Путем подбора элементов фазовращателя 5 фаза сигнала 0 сдвигается относительно сигнала Uo>p(X) на угол ф более 90, но менее 180, и синусоидальный согнал Uoo поступает через масштабирующее звено 6 на один из входов сумматора 7, а на второй вход сумматора 7 поступает синусоидальный сигнал Uoyp(X). На сумматоре 7 происходит геометрическое сложение синусоидальных сигналов Осетр(Х) и Uon, на выходе сумматора 7 формируется суммарный сигнал U y, фаза которого изменяется вследствие изменения по амплитуде отраженного сигнала 0отр(Х) в функции измеряемого перемещения.

Линейность выходной характеристики датчика обеспечивается выбором необходимого угла сдвига фаз ф между сигналами

Uoo и Uorp(X) с помощью подборных элементов фазовращателя 5 и изменением с помощью масштабирующего звена 6 амплитуды сигнала Uo< таким образом, чтоUon бы отношение сигналов было рави х но 1 в точке баланса Х, расположенной в конце диапазона измерения.

При измерении перемещений в рабочем режиме модулятор 9 отключен от контрольного источника 11 излучения. При этом световой поток источником 11 излучения не излучается и контрольный фотоприемник 12 имеет большое внутреннее сопротивление, В результате этого резистор R3 формирователя 13 не шунтируется внутренним сопротивлением фотоприемника 12 и с общей точки резисторов R2 и R3 сигнал в виде напряжения высокого уровня проходит через повторитель формирователя 13, и íà его втором выходе появляется сигнал УПР 1.

Сигнал УПР 1 с второго выхода формирователя 13 поступает на первый вход рабочего ключа 16 и открывает его, а сигнал УПР

2 с выхода элемента НЕ формирователя 13, поступающий на первый вход контрольного ключа 14, отсутствует и контрольный ключ

14 закрыт.

Переменное напряжение U c выхода источника 1 напряжения поступает через открытый рабочий ключ 16 на второй вход регистрирующего прибора 8. а суммарное напряжение U с выхода сумматора 7 поступает на первый вход регистрирующего прибора 8, который регистрирует измен ;

1647250

55 ние фазы суммарного сигнала U g в функции перемещения р= f(X).

При замыкании кнопки 17 "Контроль" на контрольный источник 1 1 излучения подается постоянное напряжение 0-. и источник 11 излучает световой поток, который попадает на контрольный фотоприемник

12, и внутреннее сопротивление фотоприемника 12 резко уменьшается.

В результате этого резистор R3 формирователя 13 шунтируется малым внутренним сопротивлением фотоприемника 12, и с общей точки резисторов R2, R3 сигнал в виде постоянного напряжения низкого уровня проходит через элемент HE формирователя 13 и на его первом выходе появляется сигнал УПР 2. Сигнал УПР 2 с выхода элемента НЕ формирователя 14 поступает на первый вход контрольного ключа 14 и открывает его, а сигнал УПР 1 с выхода повторителя формирователя 13, поступающий на первый вход рабочего ключа 16, отсутствует и рабочий ключ 16 закрыт.

Переменное напряжение Ц„с выхода источника 1 напряжения через открытый контрольный ключ 14 поступает на вход эталонной фазосдвигающей цепи 15, с выхода которой напряжение Ц поступает на второй вход регистрирующего прибора 8, а суммарное напряжение0 g с выхода сумматора 7 поступает на первый вход регистрирующего прибора 8. Эталонная фазосдвигающая цепь 15 обеспечивает приращение фазы напряжения Ц,на величину

Ар эталон, которая заранее известна, а регистрирующий прибор 8 регистрирует приращение угла сдвига фаз между напряжениями0 g u U на величину

Лфэталон относительно угла сдвига фаз между напряжением U y и U, зарегистрированного на приборе 8 до замыкания контактов кнопки 17, В динамическом режиме контроль осуществляется при разомкнутой кнопке 17

"Контроль", после включения питания модулятора 9, вырабатывающего непрерывную последовательность прямоугольных импульсов, периодически открывающих и закрывающих электронный коммутационный элемент 10, через который периодически на источник 11 излучения подается постоянное напряжение U15

При этом контрольный источник 11 излучения работает в импульсном режиме излучения светового потока с периодом следования импульсов светового потока, равным периоду импульсов, вырабатываемых модулятором 9.

В течение одной половины периода импульсов с выхода модулятора 9 на регистрирующем приборе 8 регистрируется информация об измеряемом перемещении, а в течение второй половины периода импульсов на приборе 8 регистрируется информация о исправном состоянии датчика.

Таким образом, на регистрирующем приборе автоматически фиксируется информация о измеряемом перемещении и о исправном состоянии датчика.

Формула изобретения

Оптический датчик перемещения с фазовым выходом. содержащий последовательно соединенные источник переменного напряжения и излучатель светового потока, фотоприемник отраженного сигнала, оптически связанный с излучателем светового потока, последовательно соединенные фотоприемник опорного сигнала, оптически связанный с излучателем светового потока, фаэовращатель, масштабирующее звено и сумматор, второй вход которого соединен с выходом фотоприемника отраженного сигнала, регистрирующий прибор, первый вход которого соединен с выходом сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений, он снабжен последовательно соединенными модулятором светового потока, электронным коммутационным элементом и контрольным источником излучения, последовательно соединенными контрольным фотоприемником, оптически связанным с контрольным источником излучения, формирователем управляющих сигналов, контрольным электронным ключом и эталонной фазосдвигающей целью, рабочим электронным ключом, первый вход которого соединен с вторым выходом формирователя управляющих сигналов. второй вход соединен с вторым входом контрольного электронного ключа и выходом источника переменного напряжечия, выход соединен с выходом эталонной фаэосдвигающей цепи и вторым входом регистрирующего прибора и кнопкой "Контроль", соединенной с входом контрольного источника излучения.