4 Выбор основных элементов конструкции и их компоновка.

4.1 Описание конструкции.

Конструкция разрабатываемого в дипломном проекте оптико-электронного преобразователя линейных перемещений (ОЭПЛП) состоит из следующих частей:

- считывающей оптической головки;

- напрвляющих для перемещения считывающей головки относительно кодовой структуры вдоль оси измерения;

- кодовой структуры (крепится на изделии потребителя).

Рис. 6.3 Конструкция считывающей головки: 1- основание; 2 – объектив; 3 – модуль источника света; 4 – электромагнит; 5 - якорная пластина с зеркалом; 6 – пружина; 7 – плата электроники; 8 – стойки; 9 – направляющая (вторая симметрично расположенная направляющая справа не показана).

Перейдем к краткому описанию отдельных элементов данной конструкции: осветительного модуля, объектива, электромагнита и направляющих.

При выборе осветительного модуля было обращено внимание на светодиодные источники как  очень удобный и часто применяющийся тип подсветки. Благодаря достигнутым в настоящее время компактным размерам, светодиоды можно инсталлировать в большое количество конструкций, которые ранее подсветить не представлялось возможным. Преимущества светодиодов: компактность, высокий КПД, надёжность, долгий срок службы, чистый цвет свечения, высокая яркость, легкость монтажа. Для проектируемого устройства подходит, например, инфракрасный светодиод KM2520SF4C03 с размерами 2.5х2. В конструкцию модуля входят две линзы. Первая из них формирует параллельный пучок света от находящегося в её фокусе светодиода. Этот пучок проходит далее через щелевой формирователь световой полосы. Вторая линза должна фокусировать этот пучок на поверхность кодовой структуры. При этом ширина полосы должна быть не более 0,5 мм.

Выбор оптической системы (объектива) обоснован выше в п. «Расчет геометрии оптической системы». Объектив имеет фокусное расстояние f = 25 мм и относительное отверстие D/f= 1/5,6.

В качестве исполнительного устройства привода сканирующего зеркала был выбран электромагнит, конструкция которого показана на рис. 6.4.

Якорь электромагнита должен поворачиваться на угол, соответствующий перемещению световой полосы в плоскости шкалы на ее полную высоту h = 4 мм. При длине луча от зеркала до шкалы 20 мм требуемый угол поворота зеркала (рис. ) должен быть не более 0,1 рад. Как следует из рис. , такой угол достижим при длине плеча ОА = 5 мм и магнитном зазоре δ = 0,5 мм.

Рис. 6.4 Конструктивная схема электромагнита: 1 – статор; 2 – обмотка; 3 – якорь с зеркальной пластиной; 4 – шарнирная опора.

В качестве направляющих (поз 9 на рис.) прямолинейного движения считывающей головки относительно КШ выбраны направляющие средней несущей способности на шариках. Их отличает компактность, легкость хода, хорошее парирование нагрузок в разных направлениях. Конструкция этих направляющих (рис. ) допускает регулировку зазора поворотом втулок 1 (рис. ) с насыпными шарикоподшипниками 2, являющимися опорами для шариков 3. Четыре одинаковые втулки ввинчены в резьбовые отверстия корпуса 4.

Рис.6.5 Конструкция направляющей прямолинейного движения с трением качения: 1 – втулка с наружной резьбой; 2 – насыпные шарики; 3 – опорный шарик; 4 – корпус.

Контакт шариков каретки с направляющими планками шкалы ОЭПЛП на объекте измерения обеспечивает постоянство кинематической связи считывающей головки и кодовой структуры на изделии потребителя.

Питание электронных схем ОЭПЛП и его связь с устройством приёма информации должен обеспечивать гибкий кабель (на рис. не показан). Заделка кабеля в корпус считывающей головки осуществляется специальной втулкой, в которой кабель фиксируется его обжимом.