Фотоэлектрический преобразовательугла поворота вала b число

Фотоэлектрический преобразовательугла поворота вала b число

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(1!!822117

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Севетсимк

Сецмалмстмчесимк

Реслублмм (61) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) ЗаЯвлено 07.06.79 (21) 2778016/18-24 с присоединением заявки М— (23 ) П риоритет—

Опубликовано 15.04.81. Бюллетень йй 14

Дата опублмкования описания 18.04.81 (5! )М. Кл.

C 08 С 9/06

Пкуаарстэвнмй квинтет

CCCP. ю лавам нзавретеннй н етнрмтнй (5З) УДК. 681.325 (088.8) ф

М. А. Габидулин и A. Т. Кулаков

4

I ?

Московский институт радиотехники, электроники / и автоматики (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (S4) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В ЧИСЛО..

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых следящих системах и системах управления объектами, содержащих UBM.

Известны цифровые преобразователи

S угла (ЦПУ), основанные на использовании механической . развертки квантующей шкалы. Их особенностями являются наличие опорного и сигнального чувстви-. те тельных элементов, которые во взаимодействии с квантующим элементом, связанным с приводом, осуществляют преобразование квантованной величины в электрическую величину.

Квантующий и чувствительный элементы характеризуются наличием определенного числа эон состояний,:которые отличаются цруг от друга. Так, например, для индуктивных и емкостнык датчиков угла это зубцовые впацины1цля фотоэлект рических цатчиков угла - .прозрачность и непрозрачность и т. д. 1).

Недостатком этих ЦПУ является низкая точность преобразования угла в код, обусловленная трудностями изготовления квантующей шкалы с малой дискретностью.

Наиболее близким к изобретению по сехнической сущности является фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в число, содержащий корпус, привод, измерительный, индексные неподвижный и подвижные диски с рациальными растрами, на которых расположены реперные штрихи, на измерительном диске с ради альным растром расположено ттт реперных штрихов, нанесенных через равные интервалы по всей алине его окружности, а оцин иэ них выполнен по отношению к другим уцлиненным, фаэовые растровые датчики угла, фазовый и реперный sanoды соответственно первого и второго фазовых растровых датчиков угла соединены с соответствующими входами блоков формирования старт- и стоп-сигналов соответственно, блок квантования фазы, .блок задержки импульсов, N триггеров, «й элементов И, дешифраторы, блок сбора импульсов, счетчик импульсов и блок цифровой индикации 2 .

Недостатком данногф фотоэлектричес кого преобразователя является низкая надежность из»эа возможности возникновения сбоев при счете старт-и стоп- сигналов.

Ueab изобретения - повышение надежности фотоэлектрического преобразователя .yraa поворота вала в число.

Поставленная цель достигается тем„ что в фотоэлектрическом преобразователе, содержащем корпус, в котором жестко закреплен неподвижный индексный диск с рааиальным растром, привод, на валу которого расположен измерительный циск с радиальными растром, подвижный индексный диск с радиальным растром, установленный на измеряемом валу, на измерительном, индексных подвижном и неподвижном дискак с радиальными растрами дополнительно расположены реперные штрики, на измерительном диске с радиальным растром расположено е репер- . ных штрихов, нанесенных через равные интервалы по всей алине его окружности, фазовый растровый датчик угла, включающий осветительную и фотоприемную систему, измерительный и неподвижный индекс ные диски с радиальными растрами, а второй - осветительную и фотоприемную систему, измерительный и подвижный индекс ные циски с радиальными растрами, фазовый и реперный выходы первого фазового растрового датчика угла соецинены с соответствующими входами блока формирования старт-сигнала, выкод которого соединен с управляющим входом первого цешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами установки в, ециницу Yl1 триггеров, прямые выходы которык соединены с первыми вкоаами элементов И соответственно, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сбора импульсов, выхоц которого соединен со вхоцом счетчика импульсов, выходы которого подключены к соответствующим входам блока цифровой инаякации, фазовый и реперный выходы второго фазового растрового датчика угла соединены с соответствующими входа-. ми блока формирования стоп-сигнала, выкоа которого соединен с управляющим входом второго дешифратора, выхоцы которого соединены с соответствующими входами установки в ноль щ триггеров, фазовый выход первого фазового растро«ого датчика угла через блок квантования

117 4, «разы соединен со входом блока задержки счетных импульсов, соответствующи" выхоаы которого соединены со вторыми входами элементов И, на измерительном диске с радиальным растром. расположены две кодовые маски, на индексных дисках с радиальными растрами по одной линии с реперными штрихами размещены щелевые циафрагмы, кодовые выходы первого, и второго фазовых растровых датчиков угла соединены с соответствующими информационными входами первого и второго аешифраторов.

На фиг. 1 изображена схема конструкции преобразователя, общий вид; на фиг.

2 и 3 - соответственно часть измерительного диска и часть подвижного и непод» вижного индекснык цисков; на фиг. 4структурная скема преобразователя.

Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в число содержит корпус 1, привод 2, вал 3 привоца, измерительный диск 4 с рациальным расгром, неподвижный циск 5 с радиальным растром, поцвижный циск б с радиальным растром, вал 7, угловое положение которого преобразуется в код, осветительную систему 8, фотоприемную систему 9, измерительный радиальный растр 10, ин дексный радиальный растр 11, реперные зо штрихи 12, щелевые диафрагмы 13, кодовые маски 14, фазовые растровые датчики 15 и 16 угла) блоки 17 и 18 формирования старт- и стоп-сигналов, блок

19 квантования фазы, блок 20 задержки счетных импульсов, элементы И 211» блок 22 сбора импульсов,.триггеры

23„, счетчик 24 импульсов, блок 25 цифровой индикации, дешифраторы 26 и

27.

На фиг. 1 — 4 введены следующие обозначения:

uu — угловой шаг штрихов радиального растра 10; ,Yпр - соответственно

ПР ИР

4 угловые положения измерительного, непоцвижного и подвижного индексных растровык дисков 4 - 6>

V р - соответственно напряжения 1 2. фазовых выходов датчиков 15 и 16;

50 - соответственно напряжения

Р 1,2. репернык выходов датчиков 15 и 16;

Чотдрт, Мс«оп но старт- и стоп-сигналов:

- соответственно выкоц(,и .«."

ss иые напряжения коловых каналов цатчиков 15 и 16.

Лля устранения погрешности от эксцентриситета цисков 4 — 6 фазовые ка82211

5 калы датчиков 15 и 16 выполнены с двухсторонним считыванием (фнг. 1)., Угловое расстояние между реперными штрихами 12 диска 4 равно —. и

Осветительная- 8 и фотопрйемная 9 S системы, диски 4 и 5 в совокупности представляют собой датчик 15, а осветительная 8 и фотоприемная 9 системы, диски 4 и 6 - датчик 16, которые cottepжат фазовый, реперный и кодовые каналы съема информации (фнг. 1 - 3)..

Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в число работает следующим образом.

При постоянном вращении приводом 2 диска 4 с фазовык выходов датчиков 15 и. 16 снимаются напряжения у„, фа4 Я эы которых линейно зависят в пределах одного шага от разностей угловых положений дисков 4 и 5 и 4-и 6 соответст- 20

Л венно. Эти напряжения

e„= — („- „,>, в-, ((„,- „) поступают на блоки 17 и 18 формирования старт--и стоп-сигналов и блок 19 . 2S квантования фазы. Последний .формирует один счетный импульс на кажцое. приращение фазы, равное —, что соответст2Х . вдет шагу квантовайия угла на величину — В момент, когда реперный штрих 36

12 циска 4 проходит мимо реперного штриха 12 диска 5 на реперном выкоде датчика 15 вырабатывается напряжение tp, которое поступает на блок форми« рования старт-сигнала. Для более точной фиксации углового положения старт Чр1 стробируется импульсом, вырабатываемым в момент 9., - О.

В результате формируется старт, поступающий на управляющий вход дешиф- 4а ратора 26, на информационные вкоды которого подаются напряжения, кодирующие в двоичном коде номер совпавшего репера диска 4. С соответствующего этому номеру выхода дешифратора 26, например первого, снимается импульс, запускаю щий триггер 231 в стартовое (единичное) состояние. При этом открывается элемент И 21 и счетные импульсы с

1 первого выхода блока 20 задержки счет ных импульсов начинают поступать через элемент И 21:и блок сбора импульсов

22 на вход счетчика импульсов 24.

После этого совмещение с ренерным штриком 12 циска 5 каждого иэ (m-1)

SS реперных штрихов 12 диска 4 .приводит к поочерецному запуску в стартовое "остояние соответственно триггеров 23 1 п и каждый раэ со стартом очередного триггера 23 счетчик импульсов 24, про должая подсчет импульсов„вызванных стартами цредыдущих триггеров 23, на» чянает дополнительно подсчет счетнык импульсов, снимаемых со следующего го порядку выкода блока 20 задержки счетных импульсов.

В момент, когда например, первый реперный штрих 12 диска 4 проходит мимо реперного штрика 12 диска 6 на реперном выходе датчика 16 вырабатывается напряжение ур и аналогичным образом как было описано, блок формирования стоп- сигнала формирует Yq o„ который пройдя через дешифратор устанавливает триггер 23 в состояние

"стоп ° Элемент 21 закрывается. После

1 чего совмещение реперного штриха 12 диска 6 с каждым иэ (tn-1) оставшихся репернык штрихов 12 диска 4 приводит последовательно,к возврату всех (rn -1) триггеров 23. „ в состояние "стоп и закрыванию (rn-1) элементов И 212»

В момент, когда закроется последний из открытых элементов И 21„„, подсчет счетнык импульсов прекращается и счетчик импульсов 24 зафиксиру.т коц, равный сумме кодов М. » i i .. °, 1 т) каждый из которык является цифровым эквивалентом ужового положения лиска

6 относительно циска 5, т. с..

"-"np "нР

Среднеарифметический коц М= „

» является конечным результатом преобра эования угла поворота вала в число.

Таким образом, предлагаемый фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в число позволяет повысить надежность работы его по сравнению с известным за счет непосредственного определения номера реперного штриха измерительного диска с радиальным растром.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь углг поворота вала в число, содержащий корпус, в котором жестко закреплен неподвижный индексный циск с радиальным растром, привод, на валу которого расположен измерительный диск с радиальным расrpoM» подвижный индексный циск с радиальным растром, установлен ный на измеряемом валу, на измерительном, инаексных поцвижном и неподвижном дисках с рааиальными растрами,дополнительно расположены реперные штри822ii7 хи, на измерительном диске с радиальным растром расйоложено уп реперных штри- . хов, нанесенных через равные интервалы по всей цлине его окружности, фазовый растровый датчик угла, включающий осветительную и фотоприемную системы, изме-. рительный и неподвижный индексные диски с радиальными растрами, .а второй осветительную и фотоприемную систему, измерительный и подвижнйй индексные диски с радиальными растрами, фазовый и реперный выхоцы каналов первогофазового растрового цатчика угла соецинены с соответствующими входами блока формирования старт-сигнала, выход которого соединен с управляющим входом первого дешифратора, выхоцы которого соединены с соответствующими входами.установки в ециницу w триггеров, прямые выходы которых соединены с первыми входами элементов И соответственно, выходы. которых поцключены к соответствующим входам блока сбора импульсов, выход которого соединен со входом счетчика импульсов, выходы которого подключены к соответствующим входам блока цифровой индикации, фазовый и реперный выходы второго фазового растрового датчика угла соединены с соответствующими входами блока формирования стоп-сигнала, выход которого соединен с управляющим вхо» дом второго цешифратора, выходы которо-. го соединены с соответствующими входами установки в ноль м триггеров, фазовый выход первого фазового растрового датчика угла через блок квантования фазы соединен со вхоцом блока задержки счетных импульсов, соответствующие выходы которого соединены со вторыми входа о ми элементов И, о т л и ч а ю"щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, на измерительном диске с радиальным растром расположены две кодовые маски, на инцекснйх дисках

>s с радиальными растрами по одной линии с реперными штрихами размещены щелевые циафрагмы, кодовые выхоцы первого и второго фазовых растровых датчиков угла соецинены с соответствующими ин2о формационными входами первого и второг o цешифраторов.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Преснухин Л. H.. H др. Муаровые

> растровые датчики положения и их применение. М., "Машиностроение", 1969, с. 93. . Авторское свидетельство СССР lI0 заявке N 2778016/18-24, кл. 9 08 С 9/06, 07.06.79. (прототип).

822117

Составитель Б. Барбараш

Редактор M. Петрова Текред Н.Майорощ Корректор Е.Pomко

Заказ 1847/71 Тираж 691 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/6

Филиал ПГ!П Патент, г. Ужгород; ул. Проектная, 4