Оптический датчик углового положения ротора гироскопа

Оптический датчик углового положения ротора гироскопа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ »1 523275

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.11.73 (21) 1973613/23 с присоединением заявки № (51) М. Кл. G OIB 11/26

G 01С 19/28

ГосУдаРственный комитет (23) Приор ите г

Совета Министров СССР ла делам изобретений и открытии

Опубликовано 30.07.76. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 30.07.76 (53) УДК 535.8.531.383 (088.8) (72) Авторы изобретения В. Н. Лавров, Б. A. Делекторский, Ю. С. Луковатый, В. И. Глейзер, С. И. Евсюков, Г. И. Дюбанова и В. К. Щукин

Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела и Московский энергетический институт (71) Заявители (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

УГЛОВОГО ПОЛО)КЕН ИЯ РОТОРА ГИРОСКОПА изобретение относится к области гидроскоического приборостроения и может использоваться при определении положения оси вращения ротора гиромотора с высокой точностью, например, в наземных гирокомпасах.

Известен оптический датчик положения оси ротора маятникового гирокомпаса, включающий автоколлиматор, источник света и кольцевое зеркало, расположенное на торце ротора гиромотора, и позволяющий получить в поле зрения автоколлиматора изображение марки, отраженное от кольцевого зеркала.

Недостатком такого датчика является повышенное требование к перпендикулярности плоскости зеркала оси вращения ротора. При наличии неперпендикулярности в поле зрения автоколлиматора наблюдается «размытое» изображение марки, затрудняющее визуальный съем показаний. Например, при неперпендикулярности 2 мкм на радиусе 200 мм изображение «размывается» в пределах 40" при требуемой точности измерения порядка 1".

Серьезную технологическую задачу представляет обеспечение перпендикулярности торца ротора оси вращения даже с точностью 2мкм.

Целью изобретения является повышение точности визуального съема информации.

Это достигается тем, что в состав оптического датчика углового положения ротора гироскопа дополнительно введены источник импульсного света, импульсный источник питания и устройство регулируемой временной задержки импульсов.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 — предлагаемый датчик.

Ротор 1 гироскопа с кольцевым зеркалом 2 на торце оптически связан с автоколлиматором 3, который снабжен источником непрерывного света 4 и светочувствительным элементом 5. Выход светочувствительного элемента 5 подсоединен ко входу устройства регулируемой временной задержки импульсов 6, Выходная цепь последнего соединена с им15 пульсным источником питания 7, связанным с импульсным источником света 8, освещающим сетку а в то колл им а тор а 3.

Датчик работает следующим образом.

При вращении ротора 1 в поле зрения авто20 коллиматора 3 за счет неперпендикулярности зеркала 2 оси ротора 1 имеет место модуляция светового потока от источника непрерывного света 4 с частотой вращения ротора 1.

Модулированный таким образом свет посту25 пает на светочувствительный элемент 5, вырабатывающий импульсы напряжения, частота которых пропорциональна двойной частоте вращения ротора 1. Импульсы напряжения через устройство регулируемой временной за30 держки импульсов 6 запускают импульсныщ

523275

50 источник питания 7, который формйрует импульсы тока для питания источника импульсного света 8. Импульсы света источника позволяют получить в поле зрения автоколлиматора 3 изображение марки 9 на сетке 10 автоколлиматора 3, отраженное от двух участков зеркала 2 на роторе 1.

Автоколлиматор 3 включает объектив 11, сетку 10 и окуляр 12. На сетке автоколлиматора нанесены марка 9, которая подсвечивается импульсным источником света 8, и шкала

13, видимая в поле зрения окуляра 12. Перед светочувствительным элементом 5 установлен светофильтр 14. Автоколлиматор 3 устанавливают на корпусе прибора таким образом, чтобы изображение марки 9, отраженное от кольцевого зеркала 2, находилось на шкале 13.

Датчик, изображенный на фиг. 2, работает следующим образом.

Световой поток от источника света 4, проходя через объектив 11, попадает на кольцевое зеркало 2 и, отражаясь от зеркала 2, через объектив 11 попадает на светочувствительный элемент. 5. При вращении ротора 1 происходит модуляция отраженного светового потока с частотой вращения ротора 1. Модулированный таким образом свет поступает на светочувствительный элемент 5, вырабатывающий импульсы напряжения, частота которых пропорциональна частоте вращения ротора 1.

Импульсы напряжения через устройство регулируе мой временной задержки импульсов 6 запускают импульсный источник питания 7, который формирует импульсы тока для питания источника импульсного света 8. Импульсы света источника позволяют получить в поле зрения автоколлиматора 3 на шкале 13 изображение марки 9, отраженное от участков зеркала 2 на роторе 1. Включение импульсного источника света должно происходить в такие моменты времени, чтобы изображение марки 9 соответствовало положению оси вращения ротора. Это условие может быть выполнено по-разному, в зависимости от способа получения импульсного сигнала на светочувствительном элементе 5, модулированного двойной частотой вращения ротора.

Для этой цели на зеркале 2 могут быть нанесены две диаметрально противоположные неотражающие риски, благодаря которым на светочувствительном элементе 5 возникает сигнал, модулированный двойной частотой

1О

З0

35 вращения ротора. Так как при неперпендикулярном торце ротора лишь один его диаметр всегда перпендикулярен оси вращения, то задача состоит в том, чтобы получить изображение марки 9 в световом потоке, отраженном от участков зеркала, расположенных именно на этом диаметре. Если отражение светового потока происходит от других диаметров, то в поле зрения автоколлиматора будут наблюдаться два изображения марки 9.

Введение временного сдвига импульсов с помощью устройства 6 позволяет совместить эти изображения, что соответствует отражению света от диаметра, перпендикулярного оси вращения ротора 1.

Сигнал на светочувствительном элементе 5 может быть модулирован и без нанесения рисок на роторе, например, с помощью двух фотоприемников в его конструкции. Светофильтр

14 позволяет исключить влияние импульсного источника 8 на светочувствительный элемент 5.

Рассмотренный пример реализации датчика предусматривает совмещение двух оптических каналов в одном автоколлиматоре. Возможно также разделение каналов в двух оптических устройствах.

Рассмотренный датчик позволяет измерять угол по одной координате. Конструкция датчика может быть выполнена такой, что будут измеряться углы по двум координатам. Кроме того датчик позволяет получить сигнал, пропорциональный угловой скорости вращения ротора гироскопа, что может быть использовано для других целей, например стабилизации скорости вращения ротора. Эти обстоятельства расширяют область применения предлагаемого оптического датчика.

Формула изобретения

Оптический датчик углового положения ротора гироскопа, содержащий зеркало на торце ротора, автоколлиматор с источником непрерывного света и светочувствительный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности визуального съема информации, в него введены дополнительный источник импульсного света, генератор импульсов и устройство регулируемой временной задержки, причем вход генератора импульсов подключен через устройство регулируемой задержки к светочувствительному элементу, а выход — к дополнительному источнику света, 523275

Фиг. f

Составитель О, Яковлева

Редактор Т. Горячева Техред А. Камышникова Корректоры: А. Николаева и В. Яковлева

Заказ 1592/12 Изд. № 1497 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2