[其他]智能數字軸環儀

無效

• 申請號: 87211212
• 申請日: 1987-09-22
• 公開（公告）號: CN87211212U
• 公開（公告）日: 1988-08-24
• 發明（設計）人: 金洪厚;謝國梁;馬仁勇;李學明;陸伯銓;李建成
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01P3/42
• 分類號: G01P3/42;G01B21/02
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 張澤純,李蘭英

本實用新型是一種測量旋轉軸旋轉角度的裝置，主要用于測量並顯示軸旋轉角度的相對變化或與其相應的直線位移變化。例如將本實用新型安裝在車床搖手柄上，即可測量和顯示車床刀具或工件位移量，并在其到達指定位置時發出報警。

目前日本在市場上出售的一種數字軸環儀，主要由邏輯單元，兩只並聯的發光二極管構成的光脈沖發射單元、兩只光電三極管構成的雙路接收單元、編碼盤、數字顯示單元、電源和一個復“0”按鍵組成。其缺點是功能少，而且對于不同螺距的絲桿傳動裝置和不同分辨率軸角測量，要選配不同型號的數字軸環儀，因而缺乏通用性，給安裝和更換帶來不便。

本實用新型的目的是提供一種性能穩定、能顯示旋轉軸角位移或與其相應的直線位移的予置值和測量值，具有到位報警及控制功能的適用于不同螺距的絲桿傳運裝置或不同分辨率軸角測量的智能數字軸環儀。

本實用新型主要由邏輯、光脈沖發射、編碼盤、雙路光電接收、數字顯示、按鍵、參數選擇線和電源等單元組成，其特點是：

1.采用MCS－48系列或MCS－51系列的微控制器作邏輯單元，擔任各種參數的控制、輸入、存貯、邏輯判斷和輸出。使本實用新型功能比較齊全；

2.所說的光脈沖發射單元，由一個三極管、兩只串聯的發光二極管、脈沖放大器和五個電阻組成，由微控制器的定時器自動產生調制脈沖，經脈沖放大器放大，再輸入三極管的基極，驅動該三極管集電極上的二只串聯的發光二極管發射光脈沖。由于二只發光二極管串聯，可以減少電功耗，並保證同步發光；

3.所說的編碼盤由旋轉光柵和靜止光柵組成，其特征是光柵上除普通的工作縫之外，還有工藝縫，目的是便于采用線切割機加工。改善加工精度，降低成本；

4.所說的雙路光電接收單元，每路都由一個比較器，一個光電三極管、二只電容和五個電阻與微控制器結合構成。其特點是光電三極管的發射極上有一電容和電阻並聯而成的積分電路。以形成三角電壓波，耦合入所說的比較器的正向輸入端，和負向輸入端的比較電壓進行比較，然后輸入微控制器進行定時采樣，數據處理，再送入數字顯示單元，顯示數據。這樣，有利于提高儀器的抗干擾性能，克服接收信號在比較閾值附近比較器輸出不穩定的問題，還可以提高儀器的分辨率，減少編碼光柵的加工難度；

5.所說的按鍵，除復零按鍵外，還設置了讀數鍵、位值鍵和數值鍵，與微控制器結合，可分別完成復零、設置和修改到位予置值，讀取予置值和測量值等功能；

6.有一組參數選擇線，可根據軸的不同絲桿螺距和不同軸角分辨率要求來選擇。

本實用新型還可以從微控制器的輸出口設置一個自動控制和聲報警單元，以實現聲報警，同時輸出一個自動控制信號，如做到到位停機等。

下面結合附圖對本實用新型作詳細說明。

圖1是本實用新型的外觀圖

圖2是編碼盤與發光二極管和光電接收三極管的配置示意圖

圖3是光柵結構示意圖

圖4是本實用新型最佳實施例的電路圖

圖5是雙路接收單元輸入比較器正向輸入端的三種不同幅度的電壓波形圖

圖6是電壓U₁在比較器輸出端的波形圖

圖7是電壓U₂在比較器輸出端的波形圖

圖8是電壓U₃在比較器輸出端的波形圖

圖9接收單元一種替代型電路圖

圖中K₀為復零鍵，K₁為讀數鍵，K₂為位值鍵，K₃為數值鍵，1－方向顯示，2－數字顯示器，3－鍵盒蓋，它可繞蓋軸4旋轉，5－旋轉光柵，6－發光二極管，7－鍵槽，8－軸套，通過軸套8和鍵槽7將軸環儀的旋轉光柵固定在待測的旋轉軸（未畫出）上，軸環儀用螺釘固定，相對于旋轉軸不動（未畫出）。

編碼盤由旋轉光柵5和靜止光柵9組成，與發光二極管和光電三極管的相對位置如圖2所示。圖3的上半部是旋轉光柵5的局部圖，11是光柵工作縫，12是加工光柵時的工藝縫，下半部是靜止光柵圖，13為工作縫，14為工藝縫，留有工藝縫是便于線切割機制作光柵，改善加工精度。

圖4是本實用新型的最佳實施例電路原理圖，它包括微控制器IC₁，光脈沖發射單元001，雙路光電接收單元002，數字顯示單元003，按鍵和參數選擇線的參數輸入單元004，電源005聲報警和自動控制單元006。

所說的微控制器IC₁為MCS8748，MCS－48系列或MCS－51系列的微控制器均可采用。