Спосіб виміру кутового положення осі обертання

Реферат: UA 106235 U UA 106235 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області технічної фізики, а сама 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…3]. Приведені приклади об'єднує те, що в них використовуються оптоелектричні методи реєстрації. Досить достатній огляд засобів вимірів кутів (положення вітропокажчика) приведений в довіднику [2]. 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 способах, приведених в [3] та деяких прикладах, описаних в [2], незмінними є ковзні контакти, що також обмежує їх використання в цілому ряді важливих випадків. Найближчим аналогом корисної моделі по найбільш очевидному функціональному призначенню є авторське свідоцтво № 970244 [4], в якому з метою підвищення швидкодії був введений блок знаходження моменту відключення розгортки. Спосіб, приведений в [4], хоч і не має ковзних електричних контактів, але він не може бути досить надійним у зв'язку із використанням в ньому електромеханічних контакторів. В основу корисної моделі з метою виключення зазначених недоліків пропонується спосіб виміру кутового положення осі обертання оптоелектронним імпульсним методом з перетворенням вимірюваної величини в часові 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 напряму та швидкості вітру. Суть корисної моделі пояснюється на кресленнях, які ілюструють спосіб, що пропонується, на яких зображено: на фіг. 1 - оптико-механічна схема; на фіг. 2 - часові діаграми імпульсів напруги, де: 9 - імпульси опорного фотоприймача 2 (див. фіг. 1); 10 - імпульси фотоприймача, що вимірює кут, 4 (див. фіг. 1); 11 - форма імпульсів на виході тригера 12 (див. фіг. 3); на фіг. 3 - блок-схема аналогового вимірювання кутового положення основної осі та швидкості обертання допоміжної осі. Технічне рішення способу пояснюється на фіг. 1 та полягає у наступному. Вісь вимірюваного кутового положення 1 та допоміжна вісь обертання 8 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 8, що обертається у напрямі відліку вимірюваного кута, розташоване 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 1. 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 (див. фіг. 2). Закінчення відліку кута визначається імпульсом фотоприймача 4 в момент часу t2. Інтервал часу t2-t1, як доля періоду від t3-t1, пропорційний кутовому положенню осі відліку 1. Ясно, що період вимірювання дорівнює періоду обертання допоміжної осі 8 і він повинен бути досить малим порівняно з часовою зміною кута, що відліковують. Подальше перетворення електричного сигналу в цифрову чи аналогову форму відліку кутового положення осі може бути реалізовано різноманітними методами. Структурна електрична схема одного із можливих варіантів аналогового перетворення сигналу показана на фіг. 3. Імпульс опорного фотоприймача переводить тригер 12 в другий сталий стан і на його виході з'являється uс в момент часу t1 (фіг. 2). Імпульс фотоприймача 4 (фіг. 1) повертає тригер 12 у вихідне положення і напруга на його вході падає до нуля. Через час T1 , що дорівнює періоду обертання допоміжної осі, процес повторюється. Після інтегруючого пристрою 13 напруга надходить на компаратор 14, де порівнюється з опорною напругою джерела 15 та подається на магнітоелектричний струмовий прилад 16 з нулем посередині. Змінюючи полярність та величину опорної напруги, можна встановити показання відлікового приладу 16 на нуль при T2  1 T1 2 . Таким чином, відлік кутів ±180° від заданого напряму буде лінійно зв'язаним зі зміною 1 UA 106235 U uc  uоп  5 10 1 uc 2 . Якщо необхідний відлік напруги від напруги опорного джерела uоп до напруги швидкості обертання допоміжної осі, наприклад, при побудові анеморумбометра, то сигнал одного із фотоприймачів може подаватись на мультивібратор 17, що подає імпульси постійної довжини та амплітуди. Після інтегруючого пристрою 18 напруга може надходити на другий струмовий прилад магнітоелектричної системи 19 з нулем на початку шкали. В цьому випадку необхідне попереднє градуювання приладу. Джерела інформації: 1. А. с. СРСР № 1048314, МПК G01С 1/00. Фотоэлектрическое устройство для измерения углов. Oпубл. 19.05.1982. 2. Тараторкин Б.С. Приборы для яхт и катеров. - Л.: Судостроение, 1984. - 168 с. 3. А. с. СРСР № 964440, МПК G01С 1/00. Устройство для точного отсчета углоизмерительных приборов. Опубл. 27.05.1980. 4. А. с. СРСР № 970244, МПК G01С 1/00. Анеморумбометр. Опубл. 30.10.1982. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб виміру кутового положення осі обертання оптоелектронним імпульсним методом з перетворенням вимірюваної величини в часові чи цифрові інтервали, який відрізняється тим, що з метою спрощення оптичної схеми точкове джерело світла розміщують на осі обертання, на додаткову скануючу вісь розміщують в нахиленому положенні увігнуте дзеркало на відстані від точкового джерела світла, дещо більшій від його фокусної відстані, зображення джерела, що створюється частиною світлового потоку, який пройшов через напівпрозоре дзеркало, обертається по колу з центром на осі обертання, при цьому за допомогою цього ж дзеркала створюється друге зображення джерела, що обертається, шляхом відбивання частини світлового потоку від нахиленого плоского напівпрозорого дзеркала, а твірна кола обертання зображення джерела дотикається лінії, що з'єднує основну та допоміжну осі обертання. 2 UA 106235 U 3 UA 106235 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль 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 4