Датчик угла наклона

(71) Смоленский филигетического ичститута(56) Авторское свидет1044978, кл. Сз 0Авторское свидетел972212, кл. 6 01 С 3 л Кос о цер В. Круглоков о ССС9/06,СССР26.01.8 ельстСьство 9/00 4.05.8 ерительменецие оо ьекта - новысти устмалых диск 1, щей из риггер 5 овпадедиск 8, индикаекидной постоянкре ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) ДАтчиК УглА нАКлО 1 А(57) Изобретение относится к измной технике и может найти прив системах контроля положенияв пространстве. Цель изобретения -шение производительности и точноройства, особенно при измеренииуглов. Датчик содержит первыймаятник 2 с оптоарой, состояизлучателя 3 и фотоприемника 4, тс разделенными входами, схему сния 6, счетчик импульсоа 7, второйэлектродвигатель 9, редуктор 1 О,тор знака угла наклона 11, перключ 12, резистор 14, усилительного тока 15, управляемый генерапричем на оси вращения диска 1 лец мягпк 2 с опц арой 3. 4, выход фотопремнка 4 соединен с первым раздельным входом трггера 5, а через него и схему совпадения 6 со счетчком импульсов 7, второй диск 8 укреплен соосо с первым 1, в половинах дисков выполцены дугообразные прорези, диски 1, 8 приводятся двигателем 9 через редуктор 10 во вращение с одпаковыми по величине, но разными по знаку угловыми скоростями, к одному из выходов редуктора 10 подсоединец индкатор 1 знака крена объекта, выход трип ера 5 соединен с управляющим входом перекдиого клю,2, подвжные конткты которого соединены с источником постоянного напряжения и общей гочкой схемы, подижный контакт 12 через ЯС-фльтр, а сточнк постоянного напряжения через резистор 4 подключены к Я ицвертирующему и прямом) входам усил- теля 15, выход которого через управляемый генератор 16 сое,1 цец с ьторым входом схемы совпадения 6, выход счет ик 7 подключен к второму раздельному входу триггера 5. Угол на клона преобразуется в длительность импульсов,меюших пос аМ тоянный период следовия, равный пероду вращения дск и ., 8,последующее 4 Ь преобразование которо прводит к получе- Я нию выходного код, пропорционального р значению наклона. 4 ил.С1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля положения объекта в пространстве.Целью изобретения является повышение производительности и точности измерений за счет уменьшения влияния дрейфа порога срабатывания фотоприемника.На фиг. 1 изображена схема датчика; на фиг. 2 - 4 -- временные диаграммы работы устройства.Дат ик содержит первый диск 1, маятник 2; оптопарой, состоящей из излучателя 3 и фотоприемника 4, триггер 5 с раздельными входами, схему 6 совпадения, счетчик 7 импульсов, второй диск 8, электродвигатель 9, редуктор 10, индикатор 11 знака угла наклона, перекидной ключ 12, резисторы 13 и 14, усилитель 15 постоянного тока, управляемый генератор 6, конденсатор 17, причем на оси вращения диска 1 укреплен маятник 2 с оптопарой, состоящий из излучателя 3 и фотоприемника 4, выход которого соединен с первым раздельным входом триггера 5, а через него и схему 6 совпадения со счетчиком 7 импульсов, выход которого является вторым выходом устройства, второй диск 8 укреплен соосно с первым 1, в половинах дисков выполнены дугообразные прорези, диски 1 и 8 кинематически связань 1 с двигателем 9 через редуктор0 с двумя выходами одинаковой по величине и противоположной по знаку угловой скорости, к одному из выходов редуктора 10 подсоединен индикатор 11 знака угла наклона, выход которого является первым выходом устройства, выход фотоприемника 4 оптопары объединен с клеммой момента считывания информации, являющейся третьим выходом устройства, выход триггера 5 соединен с управляющим входом перекидного ключа2, подвижные контакты которого связаны с клеммой источника постоянного напряжения и общей точкой схемы, подвижный контакт ключа 12 через резистор 3, а клемма источника постоянного напряжения через резистор4 подключены к инвертирующему и прямому входам усилителя 5, выход которого через управляемый генератор 16 соединен с вторым входом схемы 6 совпадения, выход счетчика 7 подключен к второму раздельному входу триггера 5, а инвертирующий вход усилителя 15 через конденсатор 17 соединен с общей точкой схемы,Датчик работает следующим образом.Диски 1 и 8, вращаемые через редуктор 10 двигателем 9 в противоположные стороны, последовательно в течение каждого оборота проходят одни и те же фазы взаимного расположения. За начальный момент примем такое их расположение, когда две прорези оказываются слева и концы их лежат на вертикали (требуемая для этого1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 взаимная установка дисков производится при сборке). Пусть маятник 2 занимает положение, показанное на фиг. 2 пунктиром. Тогда при отмеченном положении дисков А световой поток излучателя проходит через две прорези, и на выходе фотоприемника 4 имеет место высокий потенциал. Такое положение сохраняется при дальнейшем движении дисков, вплоть до момента, когда левый диск не повернется на угол а. При этом световой поток перекрывается, и на выходе фотоприемника образуется нулевой потенциал. Оптронпая связь оказывается оборванной и для больших углов (на фиг. 2 показано положение Б, соответствующее повороту дисков на угол л). При повороте дисков на угол 2 л - а (положение В) углы отсчитываются с учетом направления вращения дисков, оптронная связь восстанавливается (этот момент определяется правым диском, левый уже подготовлен), на выходе фотоприемника снова появляется высокий потенциал. Таким образом, при положении маятника, указанном на фиг. 2, на выходе 4 образуется последовательность импульсов, следуюгцих с периодом Т, равным времени оборота дисков, имеющих длительность А= 2 а/ы, где ю - круговая частота вращения дисков, ы=-2;т/Т.Вид сигнала 4 для углов крена обьекта противоположного знака поясняют временные диаграммы фиг. 3. Здесь за исходное положение дисков принято то же, что и в рассмотренном ранее случае. Видно, что начиная от положения Г, вплоть до положения Д, соответствующего повороту дисков на угол л - и, на выходе оптопары имеет место нулевой потенциал, так как световой поток перекрыт. В момент Д правый диск подготовлен и начало импульса на выходе 4 определяется левым диском, Высокий потенциал на выходе оптопары сохраняется до момента Е, т. е. до момента, когда световой поток не будет перекрыт правым диском. Моменту Е соответствует угол поворота дисков л+а. После момента Е и до окончания периода на выходе 4 сохраняется нулевой потенциал (положение Ж).Таким образом, здесь, как и в предыдушем случае, на выходе 4 формируется импульсная последовательность с длительностью М= - 2 о./ы и периодом Т.Работу остальных блоков устройства поясняют временные диаграммы фиг. 4. Передним фронтом сигнала с выхода 4 триггер 5 перебрасывается в единичное состояние. При этом открывается схема 6 совпадения, и на вход счетчика 7 начинают поступать импульсы управляемого генератора 16. В момент окончания импульса образуется сигнал считывания информации (перепад 1 О) из счетчика 7, в котором оказывается кодК= - Л 1 Ь,где 1 у - частота следования импульсов 1 б,пропорциональная углу крена объекта а.Счетчик 7 продолжает считать импульсы 16 вплоть до переполнения его емкости Мо. В этот момент на выходе счетчика формируется перепад, переводящий триггер 5 в нулевое состояние, после чего дальнейшее поступление импульсов прекращается. На время действия единичного сигнала на выходе триггера 5 ключ 12 пребывает в верхнем положении, подключая левый вывод резистора 13 к клемме источника постоянного напряжения Ьо. Все остальное время указанный вывод подключается к общей точке схемы. Таким образом, через резистор 13 протекают импульсы тока с амплитудой 11./К 2, где К 2 - сопротивление резистора 13 и длительностью Мо/1 Постоянная составляющая этого тока, протекающая через сглаживающий КС-фильтр, образованный элементами 13 и 17, имеет величину ЬоМ./К 1 ТТ. При большом коэффициенте усилителя 15 она равна току 1)о. К (К - сопротивление резистора 14). Поэтому частота управляемого генератора имеет значецие 5105 20 при этом не зависит от угловой скорости щ.Информацию о знаке угла крена объекта выдает индикатор 11 знака. Работа его основана на том, что выходные сигналы фотоприемника 4 в зависимости от направления крена отличаются своим взаимным положением. Действительно, цри х-. 0 (фиг. 2) импульсы 4 располагаются в начале и конце периода Т, а при а)О (фиг. 3) они сдвинуты на полпериода Т. Работа индикатора 11 (он может быть реализован, например, на основе последовательного соединения импульсного датчика 18 и ждущего мультивибратора 19) происходит следующим образом. Импульсный датчик 18 в начале каждого периода Т выдает импульс, запускающий ждуший мультивибратор 19. На выходе последнего формируется импульс длительности 19)и/ю временные диаграммы фиг. 4). Поэтому, ес 1 у = ---- = --.= 1( Я Яо . 1 О РТ й 2 Г пропорциональное скорости врацения дисков ы.Выходной код устройства М= - Л 1 1 у = -- , - 1 с в=2 1 с хЙ 25 30 .Г 5 40 45 50 4ли в момент ситывания кода , ца выходе 11 существет высокий цогенциал 1 уровень логической единицы), то а(0, углу крена объекта противоположного знака (а)0) соответствует уровень логического нуля.Предлагаемый преобразователь работосОСОбец как В статическом режихе, так и в режиме движения. В датчике дрейф порога срабатывания единственной оптопары це приводит к изменению длительности выходного импульса фотоприемника (возможно лишь небольшос его временное смещение). Сигнал 11 являеГся чисто индикатор:ым ицформационнук. нагрузку несет в еб сигнал оптопарь аятник:.фО,О.,;,.за аза;5 с втскй,Датчик угла наклона, одер. са.,ий е.- вый диск и маятник, устсновлс ные с о:;- можностью вращения, закреплецнье на м; -ятцике излучатель и фотоприемник, к выходу которого последовательно подключены чер з первые входы триггер и схема совпадения, выходом связанная со счетчиком импульсов, электродвигатель и источник пита ция с общей точкой схемы, огличаюииг- ся тем, что, с целью повышения производительности и точности за счет уменьцения влияния дрейфа порога срабатывани; фотоприемника, оц снабжен вторым диском. установленным с возможностью вращени. соосно с первым диском и с маятником, редуктором, связанным входом с электро двигателем, а двумя выходами с соответствуюцими дисками, индикаторо знака угл наклона, через который редуктор подключен к первому выходу устройства, выход триггера соединен с управляющим входом введенного перекидного ключа, другими вхо дами связанного соответственно с источником питания и общей точкой схемы, а выходом через введенный КС-фильтр с ицвертирующим входом введенного усилителя постоянного тока. прямой вход которого через введенный резистор подключен к источнику питания, а выход через введенный управляемый генератор связан с вторым входом схемы совпадения, выход счетчика импульсов соединен с вторым выходом устройства и с вторым входом триггера, первый вход которого подключен к третьему выходу устройства, а выходы редуктора связаны с сго входом через механические передачи с цротивоцоложнымц знаками коэффициентов передачи.. Версс Корректор Л. Пилипенко О Подписное ССР по делам изоб Раушская наб., д приятие, г. Ужгоро Редактор В. БугренковаЗаказ 4415/37ВНИИПИ Государствен113035, МПроизводственно-полиг Составит1 ехред ИТираж 68ого комитета Ссква, Ж- - 35,афическое пред етений и открыти 45д, ул. Гроектная,