Углоизмерительное устройство

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ПВЬСТВУСоюз Советски Са 4 иалистически Республик(22) Заявлено 20. 11. 79 (23) 2842237/18-28 (51)М фл с присоединением заявки Ие(23) Приоритет С 01 В 21/00 ГосуяарстеенкыЯ коиитет СССР по демам изобретевиЯ я етмрытмЯОпубликовано 07.11.81. Бюллетень И 941 Дете опубликования описания 07. 11. 81(54 ) УГЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к измерительной технике, а именно к углоизмерительным устройствам, и может быть использовано в приборостроении, машиностроении, геодезии, астрономии, навигации и т.п.Известно устройство для измерения углов, состоящее иэ основания вращающейся части (рабочая мера), несущей контакт, и трех контактов, связанных с основанием. Два из них находятся диаметрально на рабочей мере и создают линию нулевого направления, относительно которой измеряют угол., Другое направление создает 15 третий контакт, закрепленный подвижно на оси вращающейся части (11.Недостатком устройства является невысокая точность измерения.Наиболее близким по. технической 20. сущности к изобретению является углоизмерительное устройство, содержащее рабочую меру, выполненнуюс возможностью вращения и имеющую тактовую дорожку, расположенную по окружности, 25 выполненную с равными непрозрачными и прозрачными интервалами, два иэ которых диаметрально противоположны и оптически совмещены двигатель, три лампы подсв тки и три фотопрн емника, оптически связанные с соответствующими лампами подсветки,два усилителя-формирователя, два дифференцнрующих блока, подключенных к соответствующему усилителю- формирователю, схему совпадения,триггер, подключенный к первому входу схемы совпадения, последовательно соединенные делитель частоты и формирователь, н счетчик, а первый и второй Фотоприемники подключены к входам соответствующих усилителей-формирователей и выходы дифференцирующих блоков - к триггеру 123.Недостатком устройства является невысокая точность измерения,Цель изобретения - повышение точности измерения.Эта цель достигается тем, что углоизмерительное устройство снабжено соединенными последовательно третьим усилителем-формирователем, фаэовым детектором, фильтром низ-, ких частот, генератором и блоком осреднения, включенным между схемой совпадения н счетчиком, третий фотоприемннк подключен к входу третьего усилителя-формирователя, выход генератора подключен к входу формирователя и второму входу схемы сов 879301падения, а выход делителя частоты соединен с другим входом фазового детектора.На чертеже представлена схема устройства.Устройство состоит из рабочей ме-, ры 1, выполненной с воэможностью вращения иимеющей тактовую дорожку 2 с равными прозрачными и непрозрачными интервалами и два выделенных диаметрально противоположных интервала 3, оптически совмещенных с помощью оптического мостика 4,. двигателя (на чертеже не показан) трех ламп 5, б, 7 подсветки, трех фотоприемников 8, 9, 10, оптически связанных с соответствующими лампами 5, б, 7 подсветки, усилителя-формирователя 11 и дифференцирующего блока 12, образующего канал съема информации с нулевого направления и подключенного к фотоприемнику 8 усилителя-Формирователя 13 и дифференцирующего блока 14, образующего канал съема информации по измеряемому направлению и подключенного к фотоприемнику 9, выходы этих каналов связаны с входами триггера 15, связанного с одним иэ входов схемы 16 совпадения, соединенных последовательно усилителя-формирователя 17, фазового детектора 18, фильтра 19 низких частот, генератора 20, формирователя 21, делителя 22 частоты, выход которого соединен с фазовым детектором 18, выход генератора 20 подключен к другому входу схемы 16 совпадения и блока 23 осреднения, включеннога между схемой 16 совпадения и счетчиком 24, щелевых диафрагм 25, 26, 27, расположенных перед соответствующими фотоприемниками 8, 9, 10.Устройство работает следующим образом.В процессе работы управляемый кварцевый генератор постоянно создает сигнал частотой.5 000 000 Гц +2%.При вращении рабочей меры 1 с постоянной угловой скоростью, равной 100,об/сек один иэ диаметрально противоположных интервалов 3, проходя над щелью 25, лампой 5, связанной с нулевым направлением НО, засвечивает фотаприемник 8, импульс с которого после усиления и формирования усилителем-формирователем 11, дифференцируется блоком 12, и импульс от переднего фронта поступает на один из входов триггера 15. На выходе триггера 15 появляется потенциал (команда - начало отсчета), который поступает на вход схемы 16 совпадения. При дальнейшем движении рабочей меры 1 этот же интервал 3 пройдет над подвижным фотоприемником 8, связанным с лампой 5 через оптический мостик 4, образующими измеряемое направление. При оптическом совпадениибО 65 выходе Фазового детектора 18 появится низкочастотная составляющая счастотой менее 1 Гц. Этот сложныйсигнал с фазового детектора 18 поступит на фильтр 19 низкой частоты, черезкоторый пройдет толька низкочастотная цйаметрально противоположных интервалов 3 друг с другом при помощи оп-тического мостика 4 с Фотоприемника 9измеряемого направления будет снятимпульс, который обрабатывается ана"логично импульсу от нулевого направления. Передний Фронт этого импульсапоступит на второй вход триггера 15и возвратит его в исходное состояние.Потенциал со схемы 16 совпадения будет снят. Таким образом, интервалмежду импульсами от нулевого и измеряемого направлений будет соответствовать углу между этими направлениями. Дляизмерения угла междудвумя направлениями, несвязан ными с нулевым, измерения повторяютеще раэ между нулевым направлениеми вторым измеряемым; Требуемый уголопределяется разностью между двумярезультатами.Щ Одовременно с тактовой дорожки 2,содержащей 100 интервалов, с помощьюлампы б, щели 27 и Фотоприемника10 будут сняты импульсы, скважностькоторых равна двум. Частота следования импульсов составит 10000 Рц. Импульсы поступают после усиления иформирования в усилителе-формирователе 17 на вход фазового детектора 18.На другой вход фазового детектора18 поступает сигнал с генератора 20,предварительно сформированный в прямоугодьный сигнал Формирователем 21и уменьшенный по частоте до 10000 Гцделителем 22 частоты. Если сигналы навходах фазового детектора 18 строго З 5 постоянны по частоте (разность фаэравна нулю), то на выходе фазового детектора 18 сигнал будет равен нулю.Однако, учитывая, чта интервал отинтервала тактовой дорожки 2 на рабо О чей мере 1 будут отличаться вследствие погрешности изготовления поугловому положению от идеального положения, то при сравнении в Фазовомдетекторе 18 с практически идеальной 4 последовательностью импульсов с генератора 20 на выходе фазового детектора 18 будет периодический сигнал,так как погрешность нанесения штрихов носит периодический характер смаксимальным периодом, равным одномуобороту рабочей меры 1, Таким образом, минимальная частота выходногосигнала с Фазового детектора 18,связанная с погрешностью нанесения штрихов тактовой дорожки 2, составит100 Гц (или выше из-за коротко-периодических погрешностей),При медленных изменениях скоростивращения рабочей меры 1 из-эа дефектов двигателя и источника питания на879301 30 Е. Глазковаочка Корректор ставител хред Т,М Редактор И. Гохфель екм раж 645 Подпи арственного комитета ССС изобретений и открытий Ж, Раушская наб., д. каз 9697/ е ВНИИПИ Го по дел 13035, Моск/5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 составляющая, воздействующая на управляющий элемент генератора 20. В зависимости от изменения частоты,снимаемой с тактовой дорожки 2 фотоприемником 10, генератор 20 подправит свою частоту. Эта последовательность импульсов с генератора 20 пройдет схему 16 совпадения, если на еевтором входе есть сигнал с триггера15, и поступит через блок 23 осреднения на счетчик 24. Количество импульсов на счетчике 24 будет пропорционально измеряемому углу. Учитывая высокую скорость вращения рабочей меры, позволяющей снять за однусекунду 100 отсчетов, счетчик 24построен таким образом, чтобы проводить в блоке 23 осреднение по 100отсчетам. Это приводит к дополнительному увеличению точности измерения. 20Формула изобретения Углоиэмерительное устройство, содержащее рабочую меру, выполненную с возможностью вращения и имеющую тактовую дорожку, расположенную по окружности, выполненную с равными непрозрачными и прозрачными интервалами, два из которых диаметрально противоположны и оптически совмещены, двигатель, три лампы подсветки и три фотоприемника, оптически связанные с соответствующими лампами подсветки, два усилителя-формирователя, два дифференцирующих блока, подключенных к соответствующему уси-лителю-формирователю, схему совпадения, триггер, подключенный к первому входу схемы совпадения, последовательно соединенные делитель частоты и Формирователь, и счетчик, а первый и второй фотоприемники подключены к входам соответствующих усилителей- формирователей и выходы дифференцирующих блоков, - к триггеру, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено соединенными последовательно 1 третьим усилителем-формирователем, фаэовым детектором, фильтром низких частот, генератором и блоком осреднения, включенным между схемой совпадения и счетчиком, третий фотоприемник подключен к входу третьего усилителя-формирователя, Выхор генератора подключен к входу формирователя и второму входу схемы совпадения, а выход делителя частоты соединен с другим входом Фазового детекО тора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Ж. Известия ВУЗов "Геодезия и аэрофотосъемка", Р 1, 1975, с. 158. 2. Авторское свидетельство СССР Р 769325, кл. 6 01 В 21/00,1978