Спосіб виміру кутового положення осі обертання оптоелектронним імпульсним методом

Реферат: UA 113506 U UA 113506 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технічної фізики, а саме до області кутових вимірів, і може бути використана у приладобудуванні, машинобудуванні, геодезії, астрономії, навігації, системах автоматичного управління і т.п. Існує багато способів та пристроїв вимірів кутів із перетворенням вимірюваної величини в електричний аналоговий чи цифровий інформаційний сигнал [1…4]. Приведені приклади об'єднує те, що в них використовуються оптоелектричні методи реєстрації. Недоліками цих способів є те, що вимірювач повинен бути зафіксованим в деякому початковому положенні (умовний нуль) [1], при включенні допоміжного опорного генератора, що ускладнює використання його в системах дистанційного виміру. В пристроях, приведених в [3] та деяких прикладах, описаних в [2], незмінними є ковзні контакти, що також обмежує їх використання в цілому ряді важливих випадків. У пристрої [4] з метою підвищення швидкодії був введений блок знаходження моменту відключення розгортки. Він хоч і не має ковзних електричних контактів, але не може бути досить надійним у зв'язку із використанням в ньому електромеханічних контактакторів. Найближчим аналогом корисної моделі по найбільш очевидному функціональному призначенню є патент на корисну модель № 106235 [5], в якому з метою виключення указаних недоліків пропонується спосіб виміру кутового положення осі обертання оптоелектронним імпульсним методом з перетворенням вимірюваних величини в числові чи цифрові інтервали. При цьому використовується допоміжна вісь, що обертається у заданому напрямі відліку кута. Комплексне використання основної кутовимірювальної осі та допоміжної осі, що безперервно обертається в заданому напрямі, дає можливість функціонального використання корисної моделі для вимірювання швидкості та напряму вітру. Але спосіб, приведений в [5], не досить точно може проводити вимірювання даних величин. В основу корисної моделі поставлена задача виключення зазначених недоліків. Пропонується спосіб виміру кутового положення осі обертання оптоелектронним імпульсним методом з перетворенням вимірюваної величини в часові чи цифрові інтервали. При цьому для спрощення реалізації цифрового методу відліку та підвищення точності вимірювань вводиться додатковий пристрій у вигляді растрового диска, закріпленого на скануючій (додатковій) осі обертання. Растр являє собою рівної величини сектори із дзеркальним та поглинаючим покриттям, що чергуються. Це дозволяє розмістити додаткове джерело світла та фотоприймач поруч у вигляді однокорпусної оптоелектронної пари зі сторони однієї площини растрового диска. При цьому додаткова оптоелектронна пара прикривається відрізком аналогічного растрового диска, але із прозорими та поглинаючими секторами, що чергуються. Суть корисної моделі пояснюється на кресленні, яке ілюструє спосіб, що пропонується, на якому зображено оптико-механічну схему. Технічне рішення способу пояснюється на кресленні та полягає у наступному. Вісь вимірюваного кутового положення 1 та допоміжна вісь обертання 12 розташовані на одній лінії. На тій же лінії знаходяться точкове джерело світла 6 та точковий фотоприймач 4, що закріплені на прозорій опорі 5. На допоміжній осі 12, що обертається у напрямі відліку вимірюваного кута, розташовано увігнуте дзеркало 7, оптична вісь якого нахилена таким чином, що зображення джерела світла, обертаючись по колу, періодично попадає на опорний точковий фотоприймач 2. Частина світлового потоку відбивається від напівпрозорого плоского дзеркала 3, що розташоване під нахилом до осі відліку кутів 4. При цьому створюється друге зображення того ж джерела, яке обертається по колу з твірною, що проходить через фотоприймач 4. Початок відліку кута фіксується імпульсом фотоприймача 2 в момент часу t1. Закінчення відліку кута визначається імпульсом фотоприймача 4 в момент часу t2. Інтервал часу t2 - t1, пропорційний кутовому положенню осі відліку 1. Ясно, що період вимірювання дорівнює періоду обертання допоміжної осі 12 і він повинен бути досить малим порівняно з часовою зміною кута, що відліковується. Підвищення точності вимірювань та забезпечення простоти схемного рішення для цифрового відліку кутового положення осі 1 надає наступний додатковий пристрій. На допоміжній осі обертання 12 закріплюється растровий диск, що рухається із темними та світлими (або відбиваючими) секторами, які чергуються. Поруч розташовується растровий диск із прозорими 9 та непрозорими 10 секторами тих же розмірів, що чергуються. Джерело світла 8 та фотоприймач 11 розташовується як показано на кресленні або із однієї сторони дисків у вигляді однокорпусної оптоелектронної пари, якщо на нерухомий диск нанесені відбиваючі сектори. При цьому сигнал опорного фотоприймача 2 повинен запускати лічильник імпульсів додаткового фотоприймача 11, а сигнал фотоприймача 4 повинен його сканувати до нульового положення. Подальше перетворення електричного сигналу в цифрову чи аналогову форму відліку кутового положення осі може бути реалізовано різноманітними методами. 1 UA 113506 U 5 10 15 Спосіб виміру, що пропонується, дає ще одну важливу перевагу. При використанні аналогової схеми вимірювання його точність залежить від незмінності кутової швидкості допоміжної осі протягом одного періоду обертання. Але від тривалості періоду такої залежності не має, якщо час інтегрування досить великий. Використання ж растрових дисків та дискретного відліку кута виключають залежність точності вимірювань від кутової швидкості допоміжної осі обертання. Джерела інформації: 1. А.с. СРСР № 1048314 G 01 С 1/00. Фотоэлектрическое устройство для измерения углов. Оп. 19.05.1982. 2. Тараторкин Б.С. Приборы для яхт и катеров. - Л.: Судостроение, 1984. - 168 с. 3. А.с. СРСР № 964440 G 01 С 1/00. Устройство для точного отсчета углоизмерительных приборов. Оп. 27.05.1980. 4. А.с. СРСР № 970244 G 01 С 1/00. Анеморумбомстр. Оп. 30.10.1982. 5. Патент на корисну модель № 106235 G 01 С 1/00. Спосіб виміру кутового положення осі обертання. Оп. 25.04.2016. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб виміру кутового положення осі обертання оптоелектронним імпульсним методом, що включає перетворення вимірюваної величини в часові чи цифрові інтервали, який відрізняється тим, що з метою спрощення реалізації цифрового методу відліку та підвищення точності вимірювань вводиться додатковий пристрій у вигляді растрового диска, закріпленого на скануючій (додатковій) осі обертання, що являє собою рівної величини сектори із дзеркальним та поглинаючим покриттями, що чергуються, та дає можливість розмістити додаткове джерело світла і фотоприймач поруч у вигляді однокорпусної оптоелектронної пари зі сторони однієї площини растрового диска, а додаткова оптоелектронна пара прикривається відрізком аналогічного растрового диска, але із прозорими та поглинаючими секторами, що чергуються. 2 UA 113506 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3