Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к элементам автоматического регулирования и может быть использовано в качестве дискретного датчика угла, например, в системах числового программного управления станками и роботами. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения погрешности квантования по уровню. Для этого в преобразователь, содержащий триггер, первый элемент И, генератор, счетчик, дешифратор и компаратор, введены первый и второй элементы задержки , второй элемент И, одновибратор и элемент памяти. На статорные обмотки датчика угла йоочереди подаются импульсы, формируемые генератором , счетчиком и дешифратором. С помощью компаратора, элемента задержки , одновибратора и элемента памяти определяется, с каких статориых обмоток поступил сигнал, и затем определяется положение роторной обкладки относительно статорных обкладок , что обеспечивает повьшение точности преобразователя. 3 ил. 1О (а СО Ч

А1

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1249702 (59 4 Н 03 M 1/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

OO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTPM

° :,», ф 1Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,,:

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3851649/24-24 (22 ) 31.01.85 (46) 07.08.86. Бюл. У 29 (72) Е.Г. Афанасьев, В.Г. Воржев и В.Б. Захарова (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 467386, кл. G 08 С 9/02, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1043705, кл.G 08 С 9/02, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к элементам автоматического регулирования и может быть использовано в качестве дискретного датчика угла, например, в системах числового программного .управления станками и роботами. Це лью изобретения является повышение точности за счет уменьшения погрешности квантования по уровню. Для этого в преобразователь, содержащий триггер, первый элемент И, генератор, счетчик, дешифратор и компаратор, введены первый и второй элементы задержки, второй элемент И, одновибратор и элемент памяти. На статорные обмотки датчика угла поочереди подаются импульсы, формируемые генератором, счетчиком и дешифратором.

С помощью компаратора, элемента задержки, одновибратора и элемента памяти определяется, с каких статорных обмоток поступил сигнал, и затем определяется положение роторной обкладки относительно статорных обкладок, что обеспечивает повышение точ.ности преобразователя. 3 ил.

1249702

Границы зоны расположения (n-1)-g: (п-1)+ g u-q < и+а (и+1)-а роторной обкладки 19

1 (и-1)+а (и-1)+За n+g и+За, (и+1)+а

Номера статорных обкладок

l-7, при возбуждении которых и-1 срабатывает компаратор 7 п1; n n n n+1 и+1

Изобретение относится к элементам систем автоматического регулирования и может быть использовано в качестве дискретного датчика угла, например, в системах числового программного 5 управления станками и роботами.

Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения погрешности квантования по уровню.

На фиг. 1 изображена схема преоб- 10 разователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 — зависимость амплитуды сигнала датчика угла от положения роторной обкладки относительно статорных; на фиг. 3 — временная диаг- 15 рамма напряжений в различных точках преобразователя.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит триггер 1, элемент

И 2, генератор 3, счетчик 4, дешиф- 2б ратор 5, датчик 6 угла (емкостной) компаратор 7 (с гистерезисной характеристикой), элементы 8 и .9 задержки, элемент И 10, одновибратор ll, элемент 12 памяти, .управляющий вход 25

13 и выходы 14-16. Датчик 6 угла содержит статорные обкладки 17 в виде узких проводников, параллельных оси датчика 6, количество которых соответствует диапазону преобразования преобразователя, ротор 18 с роторной обкладкой 19, параллельной статорным обкладкам 17, узел 20 съема сигнала с роторной обкладки.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

При поступлении запускающего.импульса на управляющий вход 13 триггер l изменяет свое состояние и Фор- 40 мирует на втором выходе сигнал U„ соответствующий "1", который разрешает прохождение импульсов генератора 3 через элемент И 2 на вход счетчика 4. Изменение состояний счетчи- 4 ка 4 изменяет и состояния выходов дешифратора.5. В каждом новом состоянии дешифратор 5 возбуждает очередную статорную обкладку 17 датчика

6 угла, так как подает напряжение на обкладку 17. Возбуждение статорных обкладок 17, расположенных вблизи роторной обкладки 19, вызывает появление на последней, вследствие наличия емкостной связи, наведенного напряжения, которое снимается через узел 20 съема сигнала.

На фиг ° 2 приведена зависимость амплитуды выходного, сигнала 0 датчика 6 угла от положения роторной обкладки 19 относительно статорной обкладки 17 с номером и при возбуждении последней. Максимальная величина сигнала (),, равная U, соответствует расположению роторной обклад" ки 19 точно под статорной обкладкой

17. При смещении роторной обкладки

19 в ту или,иную сторону величина сигнала UA уменьшается. На фиг. 2 приведены значения сигнала UA(UA,, ..., VA„) прн фиксированных положениях роторной обкладки 19 с интервалом д, равным четверти расстояния между центрами соседних статорных обкладок 17. Сигнал 0 с выхода датчика 6 угла поступает на вход компаратора 7. Поскольку вершина импульсов на выходе датчика 6 угла может иметь значительный спад (фиг.З), то для устойчивости работы преобразователя компаратор 7 должен иметь гистерезисную характеристику. Порог срабатывания компаратора 7 устанавливается равным величине UA,фиг. 2), Ширина гистерезиса должна быть не менее величины спада вершины импульса Од, но не более разности Од -U

*1 Ая. (фиг. 2).

В этом случае при последовательном возбуждении статорных обкладок

17 компаратор 7 срабатывает при возбуждении либо одной, либо двух ближайших к роторной обкладке 19 статорных обкладок 17.

В таблице приведены номера статорных обкладок 17, при возбуждении которых срабатывает компаратор 7 в зависимости от положения роторной обкладки 19.

1249

Рассмотрим случай последовательного возбуждения статорных обкладок

17 в порядке возрастания их номеров.

Из таблицы видно, что если цикл преобразования заканчивать по перво му срабатыванию компаратора 7, соответствующему, например, возбуждению ь-й статорной обкладки 17, то в преобразователе будет зафиксирован код, соответствующий расположению 10 роторной обкладки 19 в зоне от и — ь до л+За. В этом случае погрешность дискретности равна 4а.

Если же после первого срабатыва" ния компаратора 7 возбудить еще 15 последующую (+1)-ую статорную обкладку 17 и проанализировать состояние компаратора 7 в этот момент, то погрешность дискретности может быть уменьшена вдвое. Действительно, если 20 при возбуждении (и+1)-й статорной обкладки 17 компаратор 7 не сработает, то возможное положение роторной обкладки 19 определяется зоной от и-4 до и+4, если компаратор 7 сра- 25 ботает, то это значит, что роторная обкладка 19 расположена в зоне от и- Ь до п+Зй. При расположении роторной обкладки 19 в зоне от п- в, до п+ь компаратор 7 срабатывает gp только при возбуждении и-й статор- ной обкладки 17, а при расположении роторной обкладки 19 в зоне от

n+ Ь до и+За компаратор 7 срабатывает при возбуждении как п-й, так и (и+1)-й статорных обкладок 17. Если возбуждение статорных обкладок 17 производится без пауз, то на выходе компаратора 7 формируется напряжение U„ (фиг. 3) в виде короткого или длинного импульсов. Длительность короткого импульса равна периоду выходного напряжения генератора 3, за исключением случая срабатывания компаратора 7 в момент запуска пре45 образователя, когда этот импульс может быть короче (фиг. 3). Длительность длинного импульса определяется спадом напряжения за счет разряда емкости между обкладками 17 и 19 датчика 6 угла при остановке счетчика 4.

При срабатывании компаратора 7 одновибратор 11 формирует короткий импульс U>, задержанный при помощи элемента 9 задержки на величину равную, примерно, 1,5 Т, .где Т вЂ” период.напряжейия генератора 3. Импульс

702 4 U с одновибратора 11.поступает на вход элемента И 10, который при единичном состоянии второго входа формирует сигнал, устанавливающий триггер l. в исходное состояние. При этом на первом выходе триггера 1 и, следовательно, на выходе 14 формируется уровень "l, свидетельствующий об окончании цикла преобразования, а на втором - уровень "0", поступающий на вход элемента И 2 и запрещающий прохождение через него им- пульсов от.генератора 3 на вход счетчика 4. После этого на выходах счетчика 4 и, следовательно, на выходах 15 преобразователя сохраняется код, соответствующий последней возбужденной статорной обкладке 17 датчика 6 угла. Одновременно импульс

U с одновибратора 11 поступает на тактовый вход элемента 12 памяти, который осуществляет запоминание и дальнейшее хранение информации е состоянии выхода компаратора 7 после возбуждения последней статорной обкладки 17 в цикле. Если на выходе компаратора 7 сформировался короткий импульс, то на выходе элемента

12 памяти формируется нулевой уровень, если длинный, то - ед;:ничный.

Таким образом, после окончания цикла преобразования на выходах 15 преобразователя будет сформирован код, соответствующий номеру статорной обкладки 17 датчика 6 угла, расположенной непосредственно за роторной обкладкой 18, а на выходе 16, являющемся дополнительным младшим разрядом преобразователя, будет сформирован нулевой или единичный уровень. Значение на выходе 16 зависит от положения роторной обкладки 19 относительно двух статорных обкладок

17, последовательно возбужденных в конце цикла преобразования. Если роторная обкладка 19 расположена под предпоследней статорной обкладкой 17, то на выходе 16 сформируется нулевой уровень. Единичный уровень на выходе 16 формируется в том случае, когда роторная обкладка !9 расположена между последней и предыдущей статорными обкладками .17. Погрешность квантования преобразователя в этом случае равна половине расстояния между центрами статорных обкладок 17.

3 1

В момент запуска преобразователя роторная обкладка 19 может находиться в любом положении, в том числе и между статорными обкладками 17, Если при этом первой s момент пуска будет возбуждена статорная обкладка

17 с большим номером иэ ближайших к роторной обкладке 19, то в счетчике 4 будет сформирован код на единицу больше, чем требуется, т.е. ошибочный код. Исключение этой ошибки обеспечивается элементом 8 задержки и элементом И 10. Элемент 8 задержки формирует единичный сигнал П на входе элемента И 10 с задержкой „

Поэтому при срабатывании компаратора 7 в момент пуска преобразователя импульс с одновибратора ll не проходит через элемент И 10 и преобразование не прекращается, а будет продолжаться до возбуждения необходимой статорной обкладки 17, как это показано на диаграмме (фиг. 3). Ве- . личина задержки,, должна быть не

Э менее длительности двух периодов генератора 3 и импульса одновибратора 11.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий триггер, первый вход которого является управляю24970? 6 щим входом преобразователя, первый выход — первым управляющим выходом преобразователя, второй выход соединен с первым входом первого элемента

И, второй вход которого подключен к

5 выходу генератора, а вьг;од соединен с входом счетчика, выходы которого являются информационными выходами преобразователя и подключены к входам дешифратора, выходы которого соединены с входами датчика угла, выход которого подключен к входу компаратора, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены первый и второй элементы saдержки, второй элемент И, одновибратор и элемент памяти, вход первого элемента задержки подключен к второ-. му выходу триггера, а выход — к первому входу второго элемента И, выход компаратора соединен с.входом второvo элемента задержки и информационным входом элемента памяти, выход которого является вторым управляющим выходом преобразователя, выход второго элемента задержки соединен с входом одновибратора, выход которого подключен к тактовому входу элемента памяти и второму входу второго элемента И, выход которого соединен с вторым вхо;-;ом триггера.

1249702

ЛфЪИУФ

„1 Ы „аайЯОдлрlюО иоше Aru47 К симгтсрнай

@юг

ЩгJ

Составитель А. Сидоренко

Ко ектор С ..Шекмар

Редактор Н. Марголина Техред В. Кадар, .. рр

Заказ 4339/59 Тираж 816. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприяти е r. Ужго од ул. Проектная, 4

P ф °