SU1663434A1

SU1663434A1 - Device for data transmission from rotatable object

Info

Publication number: SU1663434A1
Application number: SU894633906A
Authority: SU
Inventors: Лазарь Александрович Мединский
Original assignee: Научно-Исследовательский, Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Завода "Сибэлектротяжмаш"
Priority date: 1989-01-09
Filing date: 1989-01-09
Publication date: 1991-07-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл передачи информации с вращающихс объектов. Цель изобретени - снижение потерь при передаче светового потока - достигаетс тем, что световод выполнен в виде диска с несколькими равномерно распределенными по его окружности щелевыми прорез ми специального профил . Световой поток, излучаемый источником, падает на одну из светоотражающих прорезей под предельным углом полного отражени и двигаетс вдоль прорези до окончани последней. Далее световой поток двигаетс пр молинейно до наружной поверхности световода и падает на эту поверхность также под предельным углом полного отражени , и далее движетс вдоль этой поверхности, попада через вывод к фотоприемнику. Устройство содержит источник излучени 1, установленный на вращающемс объекте, световод 2 с щелевыми прорез ми 3 и элементом 4, вывод щим световой поток к фотоприемнику 5. Благодар такой конфигурации световода практически весь световой поток достигает фотоприемника, что обеспечивает максимальный коэффициент передачи независимо от угла поворота объекта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to transmit information from rotating objects. The purpose of the invention, the reduction of losses in the transmission of light flux, is achieved by the fact that the fiber is made in the form of a disk with several slit slots of a special profile evenly distributed around its circumference. The luminous flux emitted by the source, falls on one of the reflective slots under the limiting angle of total reflection and moves along the slot until the end of the latter. Further, the light flux moves linearly to the outer surface of the fiber and falls on this surface also at the limiting angle of total reflection, and further moves along this surface, falling through the output to the photodetector. The device contains a radiation source 1 mounted on a rotating object, a light guide 2 with slit slots 3 and an element 4 leading the light flux to the photodetector 5. Due to this configuration of the light guide, almost the entire light flux reaches the photodetector, which ensures maximum transmission coefficient regardless of the angle of rotation object. 1 hp f-ly, 2 ill.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для передачи телеметрической информации с вращающихся объектов, например, для получения информации о состоянии вращающихся роторов крупных электрических машин.The invention relates to measuring equipment and can be used to transmit telemetric information from rotating objects, for example, to obtain information about the state of rotating rotors of large electrical machines.

Цель изобретения - снижение потерь передаваемого светового потока.The purpose of the invention is to reduce the loss of transmitted light flux.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для передачи информации с вращающегося объекта содержащем источник несущего излучения, неподвижные световод и фотоприемник, световод выполнен в виде диска, расположенного в плоскости вращения источника излучения и охватывающего с зазором объект имеющего несколько равномерно распределенных по окружности диска светоотражающих цилиндрических щелевых прорезей с образующей, параллельной оси вращения и направляющей в плоскости вращения, описываемой выражениемThis goal is achieved by the fact that in a device for transmitting information from a rotating object containing a carrier radiation source, a fixed optical fiber and a photodetector, the optical fiber is made in the form of a disk located in the plane of rotation of the radiation source and covering an object having a slightly reflective cylindrical uniformly distributed around the disk circumference slotted slots with a generatrix parallel to the axis of rotation and a guide in the plane of rotation described by the expression

где /Эмин - радиус внутренней поверхности диска;where / Emin is the radius of the inner surface of the disk;

ηι - коэффициент преломления материала диска;ηι is the refractive index of the disk material;

П2 - коэффициент преломления окружающей среды, с наружным радиусом диска /Ънеш =р ( рнакс) ctg arcsin .. (2) πP2 - the refractive index of the environment, with the outer radius of the disk / besh = p (rnax) ctg arcsin .. (2) π

где уэмакс —Jm - число щелевых прорезей, и расположенным на наружном диаметре диска выводом светового потока к фотоприемнику.where uemax —Jm is the number of slotted slots, and the output of the light flux to the photodetector located on the outer diameter of the disk.

На фиг.1 изображено устройство для передачи информации с вращающегося объекта; на фиг.2 - то же, для объектов большого диаметра.Figure 1 shows a device for transmitting information from a rotating object; figure 2 is the same for objects of large diameter.

Устройство содержит источник 1 излучения, несущий передаваемую с вращающегося объекта информацию, световод 2 со светоотражающими цилиндрическими щелевыми прорезями 3, элементом 4, выводящим световой поток, и фотоприемник 5.The device contains a radiation source 1, which carries information transmitted from a rotating object, a light guide 2 with reflective cylindrical slotted slots 3, an element 4 that displays the light flux, and a photodetector 5.

Устройство работает следующим обра“ зом.The device operates as follows.

Поток излучения, создаваемого источником 1, падая на внутреннюю поверхность световода 2, двигается внутри световода до светоотражающей щелевой прорези 3, па дая на нее под предельным углом полного внутреннего отражения.The radiation flux generated by the source 1, falling on the inner surface of the fiber 2, moves inside the fiber to the reflective slot 3, incident on it at the limit angle of total internal reflection.

Далее поток излучения двигается вдоль прорези до ее конца. Следующий отрезок пути - прямая линия до наружной поверхности световода. Поток падает на эту поверхность также под углом полного внутреннего отражения и скользит по'ней до элемента 4, выводящего световой поток к фотоприемнику 5.Further, the radiation flux moves along the slot to its end. The next segment of the path is a straight line to the outer surface of the fiber. The flux falls to this surface also at an angle of total internal reflection and glides more slowly to the element 4, which outputs the light flux to the photodetector 5.

При полном внутреннем отражении практически весь поток излучения, проникающий в световод, достигает фотоприемника.With total internal reflection, almost the entire radiation flux penetrating the fiber reaches the photodetector.

Для достижения полного внутреннего отражения необходимо выполнить три условия (помимо надлежащего качества отражающих поверхностей).To achieve total internal reflection, three conditions must be met (in addition to the proper quality of the reflective surfaces).

Первое условие. Форма поверхности светоотражающих^ прорезей должна быть такой, чтобы излучение непрерывно падало на нее под предельным углом полного внутреннего отражения при вращении объекта независимо от взаимного расположения источника излучения и световода. Отвечает этому требованию (при потоке излучения, направленном перпендикулярно оси вращения) цилиндрическая поверхность с образующей, параллельной оси вращения и направляющей в плоскости, нормальной к этой оси, описываемой логарифмической спиралью. Целесообразно иметь несколько перекрывающих друг друга поверхностей, поочередно отражающих поток излучения при вращении объекта с тем, чтобы размеры световода лежали в разумных пределах.The first condition. The surface shape of the reflective slots should be such that the radiation continuously falls on it at the limit angle of total internal reflection when the object rotates, regardless of the relative position of the radiation source and the fiber. Meets this requirement (with a radiation flux perpendicular to the axis of rotation) a cylindrical surface with a generatrix parallel to the axis of rotation and a guide in a plane normal to this axis described by a logarithmic spiral. It is advisable to have several overlapping surfaces, alternately reflecting the radiation flux during rotation of the object so that the dimensions of the fiber lie within reasonable limits.

Вторым условием является обеспечение падения потока излучения под предельным углом полного внутреннего отражения на наружную поверхность световода - это условие обеспечивается выражением (2).The second condition is to ensure that the radiation flux falls at a limiting angle of total internal reflection on the outer surface of the fiber - this condition is provided by expression (2).

Третьим условием является обеспечение попадания излучения в световод при осевом разбеге объекта. Это условие обеспечивается выбором толщины диска, которая должна быть не меньше величины разбега плюс размер источника излучения в осевом направлении.The third condition is to ensure that radiation enters the fiber during the axial run of the object. This condition is ensured by the choice of the disk thickness, which should not be less than the take-off value plus the size of the radiation source in the axial direction.

В случае необходимости передачи информации с объекта большого диаметра устройство по фиг.1 может быть трудно реализуемым из-за больших размеров. В этом случае рационально выполнение устройства из отдельных кольцевых секторов (см.фиг.2), каждый из которых имеет свой элемент 4, выводящий световой поток, и фотоприемник 5. При нахождении источника излучения под одним сегментом сигналы воспринимаются фотоприемником этого сегмента, затем при переходе потока излу5 чения в следующий сегмент - фотоприемником следующего сегмента и т.д.; фотоприемники соединяются так, чтобы сигналы не прерывались во времени (на фиг.2 это условно обозначено сумматором).If it is necessary to transmit information from an object of large diameter, the device of FIG. 1 can be difficult to implement due to its large size. In this case, it is rational to implement the device from separate ring sectors (see Fig. 2), each of which has its own element 4, which outputs the light flux, and a photodetector 5. When the radiation source is under one segment, the signals are perceived by the photodetector of this segment, then during the transition radiation flux into the next segment - by the photodetector of the next segment, etc .; photodetectors are connected so that the signals are not interrupted in time (in Fig. 2, this is conventionally indicated by an adder).

Коэффициент передачи светового потока устройства приближается к 1. что позволяет снизить мощность источников питания, расположенных на вращающемся объекте и необходимых для обеспечения связи.The transmittance of the light flux of the device approaches 1. which allows you to reduce the power of power sources located on a rotating object and necessary to ensure communication.

Claims

Claim

1. A device for transmitting information from a rotating object, containing a light source mounted on a rotating object, a light guide having a through inner hole, the axis of which coincides with the axis of rotation of the object, and the diameter of the hole exceeds the external diameter of the rotating object located in it, and a photodetector, characterized in that, in order to reduce the losses of the transmitted light flux, an element is added to it, which outputs the light flux into the photodetector from the fiber, which is made in the form of a disk with with at least one slotted slot / the walls of which have the form of 5 cylindrical surfaces, the slotted slots being evenly distributed over the surface of the inner hole of the fiber, and the generatrix of the slotted slots are parallel to the axis of rotation of the object and their radius is less than 10 of the outer radius (disk) of the fiber, the shape of the slotted slots such that at the boundaries of the fiber and slotted ι slots, as well as at the inner surface of the fiber limited by its outer radius, the light flux undergoes total internal reflection, and a receiver located in a groove in the outer surface of the fiber.

2. The device pop. 1, distinguishing 20 with the fact that. in order to simplify the manufacture of a device for rotating large-sized objects, the fiber is made in the form of a series of segments, each of which contains at least one slotted slot 25 and its own photodetector.

Figure 1