оптический датчик перемещений

Формула изобретения

Оптический датчик перемещений, содержащий корпус для соединения с неподвижной частью объекта, расположенные в нем последовательно источник света, шторку со скошенной кромкой и фотоэлектрический преобразователь, при этом шторка установлена перпендикулярно световому потоку с возможностью перемещения в своей плоскости и соединения с подвижной частью объекта, отличающийся тем, что фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде линейки фотоэлементов со схемами управления и считывания информации, шторка установлена с возможностью перемещения перпендикулярно оси линейки, а ее скошенная кромка размещена под углом к указанной оси, при этом плоскости линейки и шторки параллельны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при измерении перемещения подвижных частей объектов, в частности для измерения механических напряжений в строительных конструкциях.

Известен оптический датчик перемещений, содержащий корпус для соединения с неподвижной частью объекта, расположенные в нем последовательно источник света, шторку со скошенной кромкой и фотоэлектрический преобразователь, при этом шторка установлена перпендикулярно световому потоку с возможностью перемещения в своей плоскости и соединения с подвижной частью объекта (1).

Недостатком известного устройства являются высокие требования к стабильности источника света и чувствительности фотоэлектрического преобразователя, т.к. любое изменение этих параметров приводит к искажению результатов измерения. Кроме того, из-за нелинейности характеристики фотоэлектрического преобразователя получается нелинейной и характеристика всего устройства в целом, что сказывается на точности измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде линейки фотоэлементов со схемами управления и считывания информации, шторка установлена с возможностью перемещения перпендикулярно оси линейки, а ее скошенная кромка размещена под углом к указанной оси, при этом плоскости линейки и шторки - параллельны.

На чертеже изображен общий вид устройства.

Оптический датчик перемещений состоит из корпуса 1, который в процессе измерения соединяется с неподвижной частью объекта.

В корпусе 1 последовательно расположены источник света 2, шторка 3 из светонепроницаемого материала и фотоэлектрический преобразователь 4. Шторка 3 установлена перпендикулярно световому потоку от источника света 2 и имеет скошенную кромку 5.

Фотоэлектрический преобразователь 4 представляет собой линейку фотоэлементов со схемами управления и считывания информации, установленную параллельно шторке 3. Скошенная кромка 5 шторки 3 расположена под углом к оси линейки. При измерениях перемещений шторка соединяется с подвижной частью объекта и перемещается перпендикулярно оси линейки,

Используемая линейка состоит из 2048 фотоэлементов, расположенных в одну линию. Размер каждого элемента 14х14 мкм, а шаг их установки - 17 мкм. В процессе работы со схемы считывания снимается напряжение в виде пачки из 2048 импульсов прямоугольной формы, амплитуда которых зависит от освещенности соответствующих фотоэлементов. Она может изменяться в интервале от 0 до 5 В.

Схема считывания представляет собой пороговое устройство со стробированием. Стробирование осуществляется фронтом, расположенным в середине считываемого импульса. Если в момент прихода фронта амплитуда импульса была больше 2.4 В, то считается, что соответствующий фотоэлемент был освещен. В противном случае - нет. Номер первого освещенного фотоэлемента зависит от положения шторки 3 относительно линейки. Именно этот номер и является выходным сигналом датчика. Так, например, если угол между осью линейки и скошенной кромкой шторки 3 равен 45°, то перемещение шторки на 17 мкм относительно линейки приводит к изменению номера первого освещенного фотоэлемента на единицу, т.е. в этом случае цена деления датчика равна 17 мкм. Если при начальной установке датчика номер первого освещенного фотоэлемента был. допустим, равен 1000, а после перемещения оказался 1015, то это значит, что перемещение равнялось (1015-1000) · 17=255 мкм.

При уменьшении угла уменьшается и цена деления. В партии опытных образцов датчиков угол между шторкой и линейкой выбирался таким, что цена деления получалась равной 0,3 мкм. При этом характеристика датчика оставалась практически линейной.

Источник информации

1. Прототип: а.с. СССР №375476, кл. G 01 L 11/00, 11.05.1971.