ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использована для аналого-цифрового преобразования углового положения вала в цифровой код для получения цифровой информации от управляемых объектов и ввода ее в цифровые управляющие и вычислительные машины.
Известен фотоэлектрический преобразователь угла, содержащий корпус, кодируемый вал, установленный в подшипниках, измерительный и индикаторный диски, излучатели, фотоприемники и плату обработки, «Фотоэлектрические преобразователи информации», под ред. Л.Н. Преснухина, М., Машиностроение, 1974, с. 303, рис. 152.
К недостаткам данного преобразователя можно отнести сложность конструкции, а также его большие габариты и массу, что снижает его эксплуатационные возможности при использовании в малогабаритной аппаратуре.
Известен фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений накапливающего типа, содержащий два излучателя с коллиматорами, дополнительный излучатель с коллиматором, модулирующий диск с секторной растровой дорожкой, неподвижный диск с двумя масками, установленными перед соответствующим фотоприемным устройством, RU №91769 U1, G02F 7/00, G01C 9/06, 27.02.2010.
В известном устройстве имеется большое число излучателей и фотоприемников, что снижает надежность и эксплуатационные возможности преобразователя.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, плату обработки, установленную в корпусе, магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту, RU №72319 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008.
Известный преобразователь прост в изготовлении, обладает жесткой конструкцией, но малой точностью, что снижает возможности его применения в прецизионной аппаратуре.
Известен фотоэлектрический преобразователь угла, содержащий цилиндрический корпус, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, индикаторный и измерительный диски, излучатели, фотоприемники, RU №58822 U1, H03M 1/24, 27.11.2006.
Известный преобразователь обладает жесткой, пылевлагозащищенной конструкцией, но является сложным и дорогим в изготовлении.
Известен фотоэлектрический преобразователь угла, содержащий корпус, кодируемый вал, установленный в шарикоподшипниках, кодированный диск с кодовой маской, излучатель, фотоприемную считывающую систему, RU №63624 U1, H03M 1/24, 27.05.2007.
В данной конструкции фотоприемник установлен с малым зазором по отношению к кодированному (измерительному) диску, а крепление диска к фланцу осуществляется жесткой фиксацией, например, посредством клея.
К недостаткам известной конструкции можно отнести то, что излучатель установлен на плате, которая в свою очередь закреплена на кожухе, который в свою очередь размещен на корпусе, что увеличивает число промежуточных крепежных деталей преобразователя, а это снижает жесткость конструкции и эксплуатационные возможности преобразователя при жестких механических и климатических воздействиях.
Кроме того, излучатель в данной конструкции не имеет возможностей осевых перемещений относительно фотоприемника, что снижает возможности настройки преобразователя, значит и качество его сборки.
Известен фотоэлектрический преобразователь угла, содержащий корпус, кодированный вал в шарикоподшипниках, измерительный диск, индикаторный диск, излучатели, фотоприемники и плату обработки, RU №100311 U1, G02F 7/00, H03M 1/24, 10.12.2010.
Данное техническое решение принято за ближайший аналог настоящей полезной модели.
Однако оно обладает недостатками.
В конструкции ближайшего аналога отсутствует возможность регулировки положения излучателей вдоль излучающего потока, что снижает качество настройки и сборки фотоэлектрического преобразователя, тем самым снижает технологичность его конструкции.
Излучатель ближайшего аналога расположен в закрытом корпусе и доступ к нему ограничен, а это осложняет сборку и ухудшает настройку преобразователя.
Индикаторный диск ближайшего аналога расположен в цилиндрическом углублении корпуса, что снижает точность базирования индикаторного диска перпендикулярно оси преобразователя, а это усложняет изготовление преобразователя, снижает качество сборки и его эксплуатационные возможности.
Плата обработки с фотоприемниками ближайшего аналога крепится в том же углублении, что и индикаторный диск отдельно от самого индикаторного диска, что снижает жесткость конструкции преобразователя.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей увеличить надежность, упростить изготовление и повысить эксплуатационные возможности преобразователя.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении технологичности изготовления и сборки преобразователя при выполнении в корпусе сквозных вырезов П-образной формы, установлении регулировочных прокладок, наличии отверстий в корпусе между вырезами и измерительным диском, выполнении цилиндрической проточки, креплении индикаторного диска к корпусу и установке платы обработки с фотоприемниками на индикаторном диске.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что фотоэлектрический преобразователь угла содержит корпус, шарикоподшипники, кодирумый вал с отверстием, установленный в шарикоподшипниках, измерительный диск, индикаторный диск, излучатели, плату обработки с фотоприемниками.
В корпусе между шарикоподшипниками и наружной поверхностью корпуса перпендикулярно оси преобразователя выполнены сквозные вырезы П-образной формы для размещения излучателей, содержащие опорные поверхности. Между опорными поверхностями и излучателями установлены регулировочные прокладки с возможностями регулировки и фокусировки излучателей относительно соответствующих фотоприемников.
В корпусе между вырезами и измерительным диском имеются отверстия для прохода через них светового потока от излучателей.
В корпусе выполнена цилиндрическая проточка для размещения в ней измерительного диска.
На корпусе выполнена торцевая поверхность, обращенная к индикаторному диску с возможностью крепления его к корпусу, при этом на индикаторном диске установлена плата обработки с фотоприемниками.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:
на фиг. 1 - Фотоэлектрический преобразователь угла, изометрия с вырезом четверти;
на фиг. 2 - Фотоэлектрический преобразователь угла, разрез;
на фиг. 3 - Корпус со стороны вала пользователя, изометрия с вырезом четверти;
на фиг. 4 - Корпус со стороны измерительного диска, изометрия с вырезом четверти.
Фотоэлектрический преобразователь угла содержит:
Корпус - 1;
П-образные вырезы (в корпусе 1) - 2;
опорные поверхности (в вырезах 2) - 3.
Цилиндрическую проточку (в корпусе 1) - 4.
Отверстия (в корпусе 1) - 5.
Торцевую поверхность (на корпусе 1) - 6.
Шарикоподшипники (в корпусе 1) - 7.
Кодируемый вал (в шарикоподшипниках 7) - 8;
внутреннее отверстие (в вале 8) - 9.
Измерительный диск (на валу 8) - 10.
Индикаторный диск (на торцевой поверхности 6) - 11.
Излучатели (в корпусе 1) - 12.
Регулировочные прокладки (между поверхностями 3 и
излучателями 12) - 13.
Плата обработки (в корпусе 1) - 14.
Фотоприемники (на плате обработки 14) - 15.
Фотоэлектрический преобразователь угла содержит корпус 1, шарикоподшипники 7, кодирумый вал 8 с отверстием 9, установленный в шарикоподшипниках 7, измерительный диск 10, индикаторный диск 11, излучатели 12, плату обработки 14 с фотоприемниками 15.
В корпусе 1 между шарикоподшипниками 7 и наружной поверхностью корпуса перпендикулярно оси преобразователя выполнены сквозные вырезы П-образной формы 2 для размещения излучателей 12.
Вырезы П-образной формы 2 содержат опорные поверхности 3. Между опорными поверхностями 3 и излучателями 12 установлены регулировочные прокладки 13 с возможностями регулировки и фокусировки излучателей 12 относительно соответствующих фотоприемников 15.
В корпусе 1 между вырезами 2 и измерительным диском 10 имеются отверстия 5 для прохода через них светового потока от излучателей 12.
В корпусе 1 выполнена цилиндрическая проточка 4 для размещения в ней измерительного диска 10.
На корпусе 1 выполнена торцевая поверхность 6, обращенная к индикаторному диску 11 с возможностью крепления его к корпусу 1, при этом на индикаторном диске 11 установлена плата обработки 14 с фотоприемниками 15.
Индикаторноый диск 11 крепится к корпусу 1 приклеиванием.
Для связи с устройством индикации (не показано) служит кабель (показан условно).
Фотоэлектрический преобразователь угла работает следующим образом.
Вал пользователя устанавливают во внутреннее отверстие 9 кодируемого вала 8 преобразователя и закрепляют, например, посредством клеммного зажима (изображен условно).
Угловое перемещение кодируемого вала 8 от вала пользователя (не показан) приводит к повороту измерительного диска 10 в корпусе 1, при этом световой поток от излучателей 12, пройдя через измерительный диск 10 и индикаторный диск 11, поступает на соответствующие фотоприемники 15 не перекрытые диском 10, и далее на плату обработки 14.
Таким образом, каждому углу поворота кодируемого вала 8 с измерительным диском 10 присуща своя комбинация электрических сигналов, идущих с фотоприемников 15, необходимых для формирования цифрового кода преобразователя в плате обработки 14, являющихся выражением данного угла поворота.
Далее на плате обработки 14 сигналы от фотоприемников 15 обрабатываются по специальному алгоритму и передаются в устройство регистрации (не показано) по кабелю связи (показан условно).
Выполнение в корпусе 1 между шарикоподшипниками 7 и наружной поверхностью корпуса перпендикулярно оси преобразователя сквозных вырезов П-образной формы 2 для размещения излучателей 12 обеспечивает удобное размещение и открытый доступ к излучателям 12 при настройке и сборке преобразователя, что увеличивает его надежность и упрощает изготовление.
Выполнение сквозных вырезов П-образной формы 2 с помощью обычного универсального инструмента, например, дисковой фрезы, обеспечивает повышение технологичности преобразователя и упрощает его изготовление.
Установка регулировочных прокладок 13 между опорными поверхностями 3 и излучателями 12 с возможностями регулировки и фокусировки излучателей 12 относительно соответствующих фотоприемников 15 повышает точность настройки, а значит и эксплуатационные возможности преобразователя.
Наличие отверстий 5 между П-образным вырезом 2 и измерительным диском 10 для прохода через них светового потока от излучателей 12 обеспечивает работоспособность преобразователя и увеличивает его надежность.
Выполнение в корпусе 1 цилиндрической проточки 4 для размещения в ней измерительного диска 10 обеспечивает его защиту от внешних механических воздействий, что повышает эксплуатационные возможности преобразователя.
Выполнение на корпусе 1 торцевой поверхности 6, обращенной к индикаторному диску 11, обеспечивает открытую технологическую поверхность для его крепления, что повышает технологичность конструкции преобразователя и упрощает его изготовление.
Установка платы обработки 14 с фотоприемниками 15 на индикаторном диске 11 уменьшает число деталей, обеспечивая технологичность, и одновременно сокращает осевые габариты конструкции.
Предложенный фотоэлектрический преобразователь угла изготовлен промышленным способом в ОАО «СКБ ИС», и проведенные испытания опытной партии, обусловливают, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».