Диференційний вимірювальний перетворювач характеристик обертальних рухів

Диференційний вимірювальний перетворювач характеристик обертальних рухів, що містить вал, модулятор світлового потоку, зв'язаний з валом, джерело світла, розташоване навпроти модулятора світлового потоку, фотоприймач, корпус, дві діафрагми, одна з яких розташована перед фотоприймачем, а інша - перед джерелом світла по одну сторону від модулятора світлового потоку, причому діафрагми виконано щілинними, який відрізняється тим, що в нього введено другий модулятор світлового потоку, який радіально розміщений на поверхні вала поруч з першим моду 3 15900 4 тової швидкості, що обумовлює виникнення сисНа фіг.1 представлено схематичне зображентематичної похибки вимірювання. ня перерізу пристрою; на фіг.2 представлено загаЗ відомих пристроїв найбільш близьким за тельний вигляд валу з нанесеним на нього світловіхнічною суттю є вимірювальний перетворювач для дбиваючим та світлопоглинаючим шарами; на визначення кількості обертів, кутової швидкості, та фіг.3 представлено діаграми роботи. кутового прискорення [Патент №9702 Україна, кл. Диференційний вимірювальний перетворювач G01P01/00, бюл. №10, 17.10.2005], який містить характеристик обертальних рухів містить вал 1, вал, корпус, модулятор світлового потоку, зв'язамодулятор світлового потоку 13, який зв'язаний з ний з валом, джерело світла, розташоване навалом, джерело світла 5, розташоване навпроти впроти модулятора світлового потоку, фотоприймодулятора світлового потоку 13, фотоприймач 6, мач, дві діафрагми розташовані по одну сторону корпус 2, першу та другу діафрагми з щільовими від модулятора світлового потоку, одна з яких отворами 3, 4, одна з яких розташована перед перед джерелом світла, а інша - перед фотоприйфотоприймачем 6, а інша перед джерелом світла мачем, причому обидві діафрагми виконано 5 по одну сторону від модулятора світлового потощільовими. Модулятор світлового потоку виконаку 13, другий модулятор світлового потоку 14, друний у вигляді світловідбиваючої поверхні, радіальге джерело світла 9, другий фотоприймач 10, трено розміщеної на валу, розгортка якої має форму тя та четверта діафрагми 7, 8, радіально зсунуті прямокутного трикутника, гострий кут якого є дотивідносно першої 3 та другої 4 діафрагм на кут чним по циліндричній поверхні валу до прямого 180°, третя розташована перед другим джерелом кута і яка обмежена з боків світлопоглинаючою світла 9, а четверта - перед другим фотоприймаповерхнею. Фотоприймач оптично зв'язаний з свічем 10 по одну сторону від другого модулятора тловідбиваючою поверхнею, а виходом вимірювасвітлового потоку 14, який радіально зсунутий відльного перетворювача є вихід фотоприймача. носно першого модулятора світлового потоку 13 Недоліком розглянутого пристрою є те, що при на 180°, причому перший та другий фотоприймачі виникненні биття валу спотворюються фронти 6, 10 оптично зв'язані відповідно з першим та друвихідних імпульсів, що призводить до збільшення гим модуляторами світлового потоку 13, 14, сумасистематичної похибки та погіршення метрологічтор 11 входи якого з'єднані з виходами першого та них характеристик вимірювального перетворювадругого фотоприймачів б, 10, підсилювач 12 вхід ча. якого з'єднано з виходом суматора 11, а вихід якоВ основу корисної моделі поставлена задача го є виходом вимірювального перетворювача. створення диференційного вимірювального перетПрацює диференційний вимірювальний переворювача характеристик обертальних рухів, в творювач характеристик обертальних рухів настуякому за рахунок введення нових елементів і зв'япним чином. При обертанні вала 1 обертаються зків досягається нечутливість вимірювального пеперший 13 та другий 14 модулятори світлового ретворювача до поперечного биття валу, що призпотоку. Світловий потік від першого джерела світводить до підвищення надійності та покращення ла 5 відбиваючись від першого модулятора світметрологічних характеристик. лового потоку 13, крізь третю діафрагму 4 потрапПоставлена задача вирішується тим, що в диляє на чутливий шар першого фотоприймача 6. ференційний вимірювальний перетворювач харакАналогічно світловий потік від другого джерела теристик обертальних рухів, що містить, вал, мосвітла 9 відбиваючись від другого модулятора свідулятор світлового потоку зв'язаний з валом, тлового потоку 14, крізь четверту діафрагму 8 потджерело світла, розташоване навпроти модуляторапляє на чутливий шар другого фотоприймача ра світлового потоку, фотоприймач, корпус, дві 10. Таким чином утворено два вимірювальних кадіафрагми, одна з яких розташована перед фотонали, які відрізняються один від одного взаємним приймачем, а друга перед джерелом світла по розташуванням відносно валу 1. Розглянемо роодну сторону від модулятора світлового потоку, боту одного вимірювального каналу приймаючи до причому діафрагми виконано щільовими, введеуваги, що другий вимірювальний канал працює ний другий модулятор світлового потоку, який рааналогічно. Отже, вихідна напруга на виході фотодіально розміщений на поверхні валу поруч з перприймача 6 прямо пропорційна світловому потоку шим модулятором світлового потоку, розгортка який потрапляє на їх чутливий шар, який прямо якого має форму прямокутного трикутника, гострий пропорційний площі фігури яка обмежена лініями кут якого є дотичним по циліндричній поверхні щільового отвору діафрагми 4 та границею світловалу до прямого кута, а також розгортка обмежена відбиваючої поверхні модулятора світлового потоз боків світлопоглинаючою поверхнею, друге джеку 13. Залежність площі світловідбиваючої поверрело світла, другий фотоприймач, третя та четвехні, що обмежена щільовим отвором діафрагми 4 рта діафрагми, радіально зсунуті відносно першої від кута поворота модулятора світлового потоку 13 та другої діафрагм на 180°, причому третя розтавідносно діафрагми 4 визначається виразом: R R шована перед другим джерелом світла, а четверта s( ) (R )tg d(R ) R tg R d перед другим фотоприймачем по одну сторону від R другого модулятора світлового потоку, який радіа, (1) льно зсунутий відносно першого модулятора світ1 2 2 1 2 2 2 лового потоку на 180°, причому перший та другий R tg R tg R tg 2 2 фотоприймачі оптично зв'язані відповідно з першою та другою світловідбиваючими поверхнями, а де - поточний кут повороту модулятора світвиходом вимірювального перетворювача є виходи лового потоку 13 відносно діафрагми 4, R - радіус фотоприймачів. вала 1, на якому розміщено світловідбиваючу по 5 15900 6 ється виразом верхню модулятора світлового потоку 13, - гострий кут світловідбиваючої поверхні (фіг.2), який є dUв (t) k , (5) дотичним до прямого кута по поверхні вала 1, dt кут під яким видно з центру вала 1 проекцію меншої сторони прямокутного щільового отвору діафде k - коефіцієнт пропорційності, Uв - вихідна рагми 3 на поверхню вала 1 (фіг.1), - число пі. напруга фотоприймача. Вираз (1) вірний як для одного так і для іншого Форма вихідного сигналу двох вимірювальних вимірювального каналу. каналів, та вихідного сигналу диференційного виh мірювального перетворювача характеристик оберВраховуючи, що tg запишемо вираз тальних рухів показана на фіг.3. 2 R При виникненні биття валу 1 в площині розта(1) у вигляді: шування фотоприймачів 6 та 10 відбуватимуться Rh Rh 2 , s( ) (2) спотворення вихідного сигналу фотоприймачів, а 2 4 оскільки фотоприймачі 6 та 10 радіально зміщені один від одного на кут 180°, то такі спотворення де h - довжина катета розгортки світло відбибудуть ідентичними за величиною але різними за ваючої поверхні модулятора світлового потоку 13, напрямком (фіг.3). Для виключення впливу споякий розміщений навпроти кута . творень вихідного сигналу фотоприймачів 6 та 10 З виразу (2) видно, що площа фігури, що обпри виникненні биття валу в диференційному вимежена щільовим прорізом діафрагми 3 та гранимірювальному перетворювачі характеристик оберцею світловідбиваючої поверхні модулятора світтальних рухів введені додаткові елементи, сумалового потоку 13 лінійно залежить від кута тор 13 та підсилювач 14 з коефіцієнтом підсилення повороту модулятора світлового потоку 13 від½. Вихідні сигнали фотоприймачів 6 та 10 потрапносно діафрагми 4. І вихідна напруга фотоприймаляють на входи суматора 11 вихід якого з'єднаний ча 6 також лінійно залежить від кута повороту моз входом підсилювача з коефіцієнтом підсилення дулятора світлового потоку 13. ½ вихід якого є виходом диференційного вимірюUв b s( ) , (3) вального перетворювача характеристик обертальних рухів. Таке поєднання елементів суматора 11 та підсилювача 12 дозволяє отримати на виході де b - коефіцієнт пропорційності, а так як диференційного вимірювального перетворювача d (t) , (t) (4) характеристик обертальних рухів вихідний сигнал, dt стійкий до збурень у вигляді поперечного биття валу. де - кутова швидкість, то залежність кутової швидкості обертання модулятора світлового потоку 13 від вихідної напруги фотоприймача 6 опису 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 15900 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601