Преобразователь угла поворота головы в электрический сигнал

(я)5 А 61 В 5/10 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕ НТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ хноло иологи 83.ОРОТАЛ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(46) 15.03,93. Бюл. М71) Специальное когическое бюро биолоческих приборов "Би(57) Изобретение относится к медицине и может использоваться в психологических или эргономических экспериментах. Цель изобретения - повышение точности преобразования при упрощении конструкции. Преобразователь содержит источник света (С) 2, поляризационный фильтр (Ф) 3, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси. Приемники излучения (П) 5 и 8 размещены по разные сторон оси С 2. П 5(8) содержат Ф 7 и фотоприемник 6. 2 ил.фИзобретение относится к медицинскойтехнике, а именно к приборам для регистрации углового положения головы человекаили животного в электрический сигнал,предназначенным для проведения психологических, нейрофизиологических и эргономических экспериментов, в частности дляоценки моторных расстройств, возникающих в особых условиях операторной деятельности.Целью изобретения является повышение точности измерения углового положения головы при одновременном упрощенииконструкции преобразователя.На фиг,1 представлена структурная схема преобразователя угла поворота в электрический сигнал.Преобразователь состоит из источника1 излучения, образованного источником 2света, например, лампой накаливания, иполяризационным светофильтром 3, закрепленным на оси электродвигателя 4, изпервого приемника 5 излучения, образованного светочувствительным прибором - фотоприемником 6, например, фотодиодом,перед которым размещен второй поляриза ционный фильтр 7, из второго приемника 8излучения, аналогичного по составу первому приемнику 5 излучения, выходы блоков 5и 8 подключены соответственно ко входамформирователей 9 и 10, выходы которыхподключены ко входам фазового детектора11. Один из приемников излучения установлен на голове оператора. другой- на непод-.вижной опоре, причем оба приемникадолжны быть освещены лучом поляризованного света, исходящего от источника 1 излучения,Преобразователь угла поворота в электрический сигнал работает следующим образом.Поляризационный светофильтр 3, вращающийся с помощью электродвигателя 4 сугловой скоростью йА определяет направление вектора поляризации светового луча источника 1 излучения, освещающего какпервый приемник 5 излучения, установленный на голове, так и второй приемник 8излучения, установленный на неподвижнойопоре.Известно, что при скрещивании направлений поляризации поляризационных фильтров 3 и 7 свет от источника 2 к фотодиоду 6практически не проходит. при параллельном расположении направлений поляризации фильтров свет проходит через системуэтих фильтров 3 и 7 практически без затухания при вращении фильтра 3 на выходе фотодиода 6, имеем периодический сигнал,близкий по форме к синусоиде. с частотой 2 щ (фиг,2 а), так же за один полный оборотфильтра 3 скрещивание и параллельное взаимное расположение направлении поляризации фильтров 3 и 7 происходит дважды,На выходе второго приемника излученияимеем аналогичный сигнал (фиг.2 б),Фазы сигналов с выходов блоков 5 и 8(фиг,2 а и 2 б) зависят от расположения направлений поляризации соответствующихполяризационных фильтров, входящих в состав этих блоков.При повороте головы происходит изменение ориентации фильтра 7 блока 5, установленного на голове, что приводит к"5 соответствующему изменению фазы периодического сигнала, показанному на фиг,2 апунктирной линией, Соотношение междуизменением углового положения головыЬа и изменением фазы Ь р периодического20 сигнала блока 5 определяется какЬр = 2 Ьа в силу указанного выше удвоения частоты мельканий света при прохождении через вращающиеся друг относительнодруга поляризационные фильтры. Измеряясдвиг фазы Ьрсигнала с выхода блока 5 поотношению к неизменяющейся фазы сигнала с выхода блока 8 определяем угол поворота головы Ьа =1/2 Ьр,Измерение фазы Ьр производится фазовым детектором 11, для чего сигналы свыходов блоков 5 и 8 усиливаются и ограничиваются в формирователях 9 и 10, Затемвыходные сигналы блоков 9 и 10 в видесформированных двоичных сигналов, пока 35 занных на фиг,2 в и 2 г поступают на входыфазового детектора 11, выходной сигнал ко- .торого является выходным сигналом описываемого преобразователя.Наклоны головы, изменение уровня ос 40 вещенности хотя и приводят к соответствующим изменениям амплитуды сигналов свыходов блоков 5 и 8, однако вследствиеприменения усиления и ограничения в формирователях 9 и 10 сигналы на входе фазо-45 ваго детектора не реагируют на этиизменения. Фазовые же соотношения передаются схемой без изменений, Таким образом предлагаемый преобразовательобеспечивает определение углового положения головь оператора, при этом предоставляет .относительную свободуперемещений оператора (в пределах рабочего места, куда падает поляризованныйсвет от источника излучения) и исключаетряд причин возникновения погрешности определения угла, присущих прототипу благодаря постоянству направленности вектораполяризации излучателя в зоне возможногорасположения головы, что по сравнению с1801355 Составитель С.УсачевТехред М,Моргентал ектор З.Салко дактор А.Бе каз 799 Тираж Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", гУж, ул.Гагарина, 10 прототипом повышает точность преобразования углового положения головы в электрический сигнал. Формула изобретения Преобразователь угла поворота головы в электрический сигнал, содержащий источник и приемник излучения, а также фазовый детектор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования при упрощении конструкции, в него введены второй приемник излучения и два фОрмирователя, источник излучения выполнен в виде неподвижного источника света,на оси которого с возможностью вращения установлен первый поляризационный фильтр, при этом приемники излучения размещены по разные стороны оси источника . 5 света, а первый приемник излучения установлен на голове испытуемого, второй неподвижен относительно источника излучения, каждый иэ приемников излучения выполнен в виде фотоприемника. перед 10 каждым из которых размещен соответствующий поляризационный фильтр, выходы фотоприемников подключены через соответствующие формирователи к входу фазового детектора.