Оптический датчик перемещений

.Карпов и М,И.Леотносится ехнике имерения пе контрольжет быть мещений. сумд, ь ости мни тр окружфотопрем+ оф,иаметр л нзы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ И ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение оно-измерительной тиспользовано для из Я 11/08, 7/48,ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.Целью изобретения является повышение точности и чувствительности преобразования датчика за счет компенсации воздействия внешних механических факторов и устранения эффекта экранирования светового потока, поступающего от контролируемого объекта элементами датчика,На чертеже приведена конструкция предлагаемого датчика.Датчик содержи источник 1 излучения, установленный в фокусе линзы 2, фотоприемники 3 и корпус 4, Позицией 5 обозначена отражающая диффузная поверхность контролируемого объекта. Оптическая ось источника 1 и линзы 2 совпадает с продольной осью корпуса 4, а фотоприемники 3 расположены в зоне максимальной освещенности равномерно по окружности, центр которой совпадает с оптической осью источника 1 излучения и линзы 2. Фотоприемники 3 соЯО 16986 Целью изобретения является повышение точности и чувствительности преобразования за счет компенсации воздействия внешних механических факторов и устранения экранирования светового потока элементами датчика. Световой поток от источника 1 фокусируется линзой 2 на поверхность 5, отраженный поток регистрируется фотоприемниками 3, количество которых не менее четырех, а выходы которых соединены параллельно, При перемещении объекта в направлении оси датчика изменяется регистрируемый световой поток и, следовательно, электрический сигнал с фотоприемников 3,единены между собой параллельно для мирования выходного сигнала с них.Количество фотоприемников определяется конструктивными ,собенностями и должно быть не менее четырех. При несоблюдении этого условия снижается точность измерения датчика, так как при количестве фотоприемников, равном 3 и менее, угловые наклоны отражателя приведут к неравенству отраженных световых потоков, падающих на фотоприемники, и увеличение выходного сигнала одного из фотоприемников не будет омпенсироваться уменьшением выходных сигналов с других. Это приведет к значительной погрешности. Кроме того, чем больше фотоприемников, тем выше чувствительность преобразования и точность измерения,Диаме н О, по которой расположены ие ки, а определяется выражениО) бл (1) где бл - д ибф - внешний диаметр Фотоприемников,Основным условием для выбора диаметра 0 является обеспечение достаточной чувствительности преобразования в необходимом диапазоне измерения которой можно добиться установкой фотоприемников 3 в зоне максимальной их освещенности при расположении поверхности 5 в конечной точке диапазона измерения.Вторым условием является обеспечение минимальных габаритных размеров датчика. Обеспечение данного условия дос-игается уменьшением составляющих правой части формулы (1) до минимально возможных велицин, а также расстояния Ь между внешними диаметрами линзы и фотоприемников.Минимальный размер Ь ограничивается способом крепления линзы 2 и фотоприемников 3 В корпусе 4.Для получения наибольшей чувствительности преобразования Фотоприемники 3 устанавливают относительно поперечной оси источника 1 излучения так, чтобы светочувствительные площадки Фотоприемников 3 бцли расположены в плоскости, совпадающей с г.лоскостью установки линзц, т,е.Р) где- расстояние между светоизлучэющей поверхностью источника 1 излучения и фоточувствительной площадкой фотоприемников 3;1 - Фокусное расстояние линзы 2.Увеличение этого расстояния нецелесообразно, так как при этом увеличиваются и габаритные размеры датчика, и потери светового потока, идущего к объекту конроля, обусловленные увеличением расстояния от рабочего торца датчика до источника излучения,Уменьшение же расстояния г,приведет к уменьшению светового потока, отраженного от контролируемого объекта и падающего на светочувствительную площадку Фотоприемников 3, эа счет увеличения расстояния от поверхности 5 объекта до фотоприемников 3,Датчик работает следующим образом, Световой поток источника 1 излучения фокусируется линзой 2 на отражающую диффузную поверхность 5 контролируемого объекта, Отраженный световой поток поступает нэ светочуВствительные площадки ФО- топриемникОВ 3, где преобразуется В5 электрический сигнал - ток ь За счет параллельного соединения Фотоприемниковл- суммарный ток датчика.Таким образом, чем больше Ь, тем больше выходной сигнал датчика, т.е. увеличивается чувствительность преобразования.При перемещении контролируемогоОбъекта в нэпрэВл 8 нии Х параллельно продольной Оси датчика световой поток, постугающий на фотоприемники, изменяется, соответственно меняется, т,е.=Ях).Изобретение позволяет значительно повысить точность и чувствительность преобразования, а следовательно, и информационную надежность в сравнении с прототипом.2 ьф ор мул а изобретен ияОптический датчик перемещений, содержащий корпус и размещенные в корпусеисточник излучения, установленную на оп 30 тической оси источника излучения линзу ифотоприемники со светочувствительнымиплощадками, установленные на одинаковомрасстоянии друг от друга по окружности,центр которой расположен нэ оптической35 оси источника излучения, и ориентированные так, что их Оптические оси параллельныоптической оси источника излучения, выходы которых соединены параллельно, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияд точности и чувствительности преобразования, датчик содержит не менее четырех фотоприемников, Фотоприемники размещенытак, что их светочувствительные площадкирасположены В плоскости установки линзы,а диаметр окружности О, по которой установлены фотоприемники, удовлетворяет соотношениюОбд + сф,где дп - диаметр линзы;5 п сф - диаметр Фотоприемников,1698645 Составитель В;БахтинТехред М. Моргентал Корректор Н.Король Редактор А.Лежнина Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4385 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушскэя наб 4/5