Преобразователь угла поворота вала в интервал времени и код

Преобразователь угла поворота вала в интервал времени и код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ И КОД, содержащий первый и второй источники излучения, оптически соединенные через первый кодовый диск со щелями с первым и вторым фотолриемниками, , третьи источник излучения и оптически с ним соединенный фотоприемник, двигатель, кинематически соединенный с первым кодовым диском, первые источник излучения и фотоприемник расположены на кривошипе, установленном соосно первому кодовому диску на входном валу преобразователя, вторые и третьи источники излучения и фотоприемники установлены неподвижно, триггер, элемент И, счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности преобразователя, в него введены три пары формирователей оптического сигнала, три формирователя импульсов , два одновибратора, блок регистрации , редуктор и второй кодовый диск с m масштабными щелями, сочлененный с валом двигателя и входным валом редуктора, выходной вал которого сочленен с первым кодоЕЬ1М.. диском, третьи источник излучения и с. 13 / фотоприемник установлены против m масштабных щелей второго кодового диска, пары формирователей оптического сигнала установлены на одной оптической оси между соответствующими источниками излучения и фотоприемниками по обеим сторонам кодовых дисков, выходы первого, второго и третьего фотоприемников соединены с входами соответствующих формирова-, телей импульсов, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с входами триггера, первый выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход коточ рого соединен с выходом третьего (Л формирователя импульсов, второй выс ход триггера соединен через первый одновибратор с первым входом блока регистрации, с входом второго одновибратора , выход которого соединен с управляющим входом счетчика, информационный вход которого соединен с выходом элемента И, выход счетчика 4 соединен с вторым входом блока ресо гистрации. Q1 2. Преобразователь но п.1, личающийся тем, что формиЧ рователь оптического сигнала содержит линзу, группу оптических волокон , кольцевую и рамочную обоймы, линза размещена на оптической оси формирователя перед кольцевой обоймой , которая соединена с входными концами группы оптических волокон, выходные концы которых соединены с рамочной обоймой, выполненной в виде прямоугольника, стороны которого пропорциональны линейным размерам щелей кодовых дисков.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l 9) (l l) (21) 3640850/24-24 (22) 12.09.83 (46) 15.09.85. Бюл. ¹ 34 (72) В.M. Ордынцев (53) 681.325(088.8) (56) Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. Л.Н. Преснухина. М., "Машиностроение", 1974, с. 105, рис. 55.

Авторское свидетельство СССР

¹ 506893, кл. С 08 С 9/06, 1974. (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ И КОД, содержащий первый и второй источники излучения, оптически соединенные через первый кодовый диск со щелями с первым и вторым фотоприемниками, третьи источник излучения и оптически с ним соединенный фотоприемник, двигатель, кинематически соединенный с первым кодовым диском, первые источник излучения и фотоприемник расположены на кривошипе, установленном соосно первому кодовому диску на входном валу преобразователя, вторые и третьи источники излучения и фотоприемники установлены неподвижно, триггер, элемент И, счетчик, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности преобразователя, в него введены три пары формирователей оптического сигнала, три формирователя импульсов, два одновибратора, блок регистрации, редуктор и второй кодовый диск с m масштабными щелями, сочлененный с валом двигателя и входным валом редуктора, выходной вал которого сочленен с первым кодовым диском, третьи источник излучения и фотоприемник установлены против m масштабных щелей второго кодового диска, пары формирователей оптического сигнала установлены на одной оптической оси между соответствующими источниками излучения и фотоприемниками по обеим сторонам кодовых дисков, выходы первого, второго и третьего фотоприемников соединены с входами соответствующих формирователей импульсов, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с входами триггера, первый выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего формирователя импульсов, второй выход триггера соединен через первый одновибратор с первым входом блока регистрации с входом второго одновибратора, выход которого соединен с управляющим входом счетчика, информационный вход которого соединен с выходом элемента И, выход счетчика соединен с вторым входом блока регистрации.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что формирователь оптического сигнала содержит линзу, группу оптических волокон, кольцевую и рамочную обоймы, линза размещена на оптической оси формирователя перед кольцевой обоймой, которая соединена с входными концами группы оптических волокон, выходные концы которых соединены с рамочной обоймой, выполненной в виде прямоугольника, стороны которого пропорциональны линейным размерам щелей кодовых дисков.

1179527

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям с оптическим считыванием информации.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразователя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 — пара оптических .преобразова-10 телей(разрезы А-А, Б-Б, В-В, Г-Г); на фиг. 3 и 4 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь содержит входной вал 1, кривошип 2, кодовые диски 15

3 и 4, фотоприемники 5-7, источники

8 — 10 излучения, редуктор 11, двигатель 12, вал 13 двигателя, щели 14-16 кодовых дисков 3 и 4, пары 17-19 формирователей оптического сигнала, 20 формирователи 20-22 импульсов, триггер 23, элемент И 24, одновибраторы

25 и 26, счетчик 27, блок 28 регистрации. Каждая пара 17-19 формирователей оптического сигнала (фиг. 2) 25 содержит линзы 29 и 30, кольцевые обоймы 31 и 32, группы 33 и 34 оптических волокон, рамочные обоймы

35 и 36.

Преобразователь работает следующим образом.

Преобразуемый угол оС задается углом поворота кривошипа 2, на котором установлены источник 8 излучения, фотоприемник 6 и пара 18 фор- 35 мирователей оптического сигнала.

Двигатель 12 отрабатывает этот угол путем вращения кодового диска 4 и через редуктор 11 с редукцией 0 кодового диска 3. Щель 14 формирует 40 сигнал начала измерения и является начальной меткой, образующей начальный импульс 37 (фиг. 3), который выдается фотоприемником 6. Одновременно с фотоприемника 7 вьделяется 45 сигнал, образующий масштабный импульс

38 (фиг. 5). Одновременность появления начального 37 и масштабного 38 импульсов достигается предварительной регулировкой кодовых дисков 3 50 и 4, при которой они устанавливаются так, чтобы щели 14 и 16 противостояли одна другой, т.е. имели один и тот же угол смещения относительно положения кривошипа 2. Проверка ус- 55 тановки кодовых дисков 3 и 4 осуществляется по совпадению сигналов с фотоприемников 5 и 7 во времени.

Если вал 13 двигателя 12 вращается с постоянной скоростью, то фотоприемник 7 вырабатывает импульсы 38 через равные интервалы времени. При неравномерном его вращении эти интервалы изменяются. На фиг. 3 показано изменение интервалов между импульсами 38 во время разгона двигателя 12.

Если число оборотов вала 13 и кодового диска 4 равно п, то число оборотов кодового диска 3-n>=n,>1) может несколько раз пройти мимо фотоприемника 7.

В результате вьдается некоторое количество R импульсов 38, которое, несмотря на возможное непостоянство скоростей вращения кодовых дисков 3 и 4, пропорционально величине преобразуемого угла с . Интервалы времени t между выдачами импульсов 38 зависят от числа оборотов п4, но каждому импульсу 38 соответствует один и тот же угол / поворота кодового диска 3

Поэтому число К импульсов 38, выданное между начальным и конечным импульсами 37 и 39, равно

2 (Um где операция integer означает выделение целой части числа. Между моментом вьдачи R-ro импульса 38 и моментом выдачи импульса 39 кодовый диск

3 поворачивается еще на некоторый угол AP . Поскольку интервалы времени между выдачами импульсов 38 малы, то можно с достаточным основанием принять скорость вращения вала 13 на протяжении последнего такого интервала постоянной. Тогда угол В В может быть оценен по интервалу времени (фиг. 4) между R-м импульсом

38 и импульсом 39 как

Q а/ =/3 —, где p — интервал времени между выдачей R- и (R+1)-ro импульсов

38.

1179527 4

Тогда

27

K "- (R-1) рь,.

0щ

Хотя интервалы P зависят от скорости вращения вала 13 и могут изменяться, каждому такому интервалу соответствует один и -.îò же угол /3, т.е. подсчет числа импульсов 38 даже при непостоянной скорости вращения вала 13 дает возможность точно преобразовать основную часть Ж углами . Тогда для всего угла рС можно записать

<.<. 4 =(-

2г Q

Ов Р и > (1 2Т т,е ы = R-1 — (— а, Р! Llm (e) Это уравнение устанавливает связь между результатами преобразования и углом g . О0т сcю д а вsи д н оo, что вычисляемое по нему значение М не зависит от числа оборотов п < вала 13, так как отношение Q/P= 6P//3 не зависит от п, если n =const. При n>=varia

1 t вносимая погрешность тем меньше, чем меньше интервалы времени между выдачами импульсов 38.

Уравнение (1) определяет функцию преобразования, при (R-1) » Q/Ð можно пренебречь Q/Р и тогда

Формирователи 20-22 по передним фронтам сигналов, выдаваемых фотоприемниками 5-7, формируют начальный, масштабные и конечный импульсы, 37-39 соответственно.

При появлении импульса 37 триггер 23 устанавливается в единичное положение, и сигнал с его единичного плеча разрешает прохождение импуль. сов 38 с выхода формирователя 22 через элемент И 24 на счетный вход счетчика 27. При появлении импульса 39 сигнал с выхода формирователя

21 устанавливает триггер 23 в нулевое положение. При этом элемент И 24 перестает пропускать импульсы 38 на вход счетчика 27, в котором зафиксировано число R, на единицу большее (из-за импульса 38) числа элементарных углов /3, уложившихся в преобразованном угле : Одновременно сигнал с нулевого плеча триггера 23 воздействует на одновибратор 25. Импульс с его выхода поступает на блок 28 регистрации и открывает блок 29 ключей. Код R из счетчика

27 переписывается в блок 28 регистрации.

Особенностью работы преобразователя является то, что он считает импульсы не от автономного генератора, частота которого может быть не связана со скоростью врашения вала 13, а масштабные импульсы 38, поэтому вращение вала 13 может быть нестабильным. На результате преобразования угла в код это не сказывается.

Дальнейшее снижение случайной составляющей погрешности преобразования обеспечивают формирователи 17-19 оптического сигнала.

Пара формирователей оптического сигнала (фиг. 2) работает следующим образом.

Свет от источника 8 излучений собирается линзой 29 в параллель— ный пучок, который поступает на входы оптических волокон 33, откуда он в виде узкой полосы падает на поверхность кодового диска 3. Когда щель на кодовом диске 3 проходит мимо этой полосы света, то происходит освещение всех входов оптических волокон 34, которые собирают свет в круглый пучок, направленный линзой 30 на поверхность фотоприемника 5. В результате световой импульс имеет большую амплитуду, а значит, и крутые фронты, что ведет к увеличению разрешающей способности преобразователя в целом.

1179527

1179527

И и

Диг. 3

Я-й оп

Составитель Ю. Котов

Редактор Л. Веселовская Техред А.Бабинец Корректор С. Черни

Заказ 5695/60 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул. Проектная, 4