Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В.Г.Гайворонский, А.И.Дулькин, Б.Н.Севрюков, Ю.М.Сикорский и Л.Ф.Чубанова (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования угла поворота в код методом пространственного кодирования при бесконтактном съеме информации с датчика углового положения.

Известен преобразователь угла поворота в код, в котором используются катушки индуктивности в качестве чувствительных элементов, параметры которых изменяются в зависимости от их положения относительно металлических площадок кодового диска (1).

Недостатками преобразователя являются невысокая надежность и узкая область применения.

Известен также преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор синхроимпульсов, автогенератор и датчик угла поворота с кодовым диском и индуктивными чувствительными элементами, каждый из которых соединен с соответствующим компаратором и образует отдельный измерительный канал (2 j.

Недостатками преобразователя являются низкое быстродействие из-за последовательного опроса иэмеритель5 ных каналов, невысокая надежность и узкая область применения без перестройки параметров автогенератора при применении расстояния между датчиком угла поворота и электронной частью преобразователя.

Цель изобретения — повышение быстродействия, надежности и расширение области применения преобразователя

tS угла поворота вала в код.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий формирователь синхроимпульсов, датчик угла поворота с кодовым диском и индуктивными чувствительными элементами„ каждый из которых соединен с первым входом компаратора и образует отдельный измерительный ка

900306

Ч:= .—

2r

50 нал, введены формирователь задержанных стробирующих импульсов и в каждый канал — формирователь кода, состоящий из последовательно соединенных элемента И и RS-триггера, 5 интегратор и два нормирующих зарядных ключа, выход первого из которых соединен с первым входом компаратора, ко второму входу которого подключены интегратор и выход второго 1О нормирующего зарядного ключа, выход компаратора соединен с первым выходом формирователя кода, второй вход которого соединен с выходом формирователя задержанных стробирующих им- 15 пульсов, вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, который соединен с третьим входом формирователя кода и управляющими входами нормирующих зарядных ключей, входы питания которых соединены с входом питания преобразователя.

На фиг. 1 приведена схема преоб- разователя угла поворота вала в код с одним измерительным каналом, на фиг. 2 — временные диаграммы работы преобразователя угла поворота вала в код. . 311

Преобразователь угла поворота вала в код содержит формирователь 1 синхроимпуль сов, формирователь 2 задержанных стробирующих импульсов, датчик 3 угла поворота с кодовым диском (не показан) и индуктивными чувствительными элементами, нормирующие зарядные ключи 4, компараторы 5, формирователи 6 кода с элементами И 7 и RS-триггером 8, интегра40 торы 9 и нормирующие зарядные клю,чи 10.

Работа преобразователя угла по ворота вала в код осуществляется следующим образом.

И

В течение длительности t синхро45, импульсов, поступающих на входы ключей 4 с выхода формирователя 1 синхроимпульсов (фиг.2а), все ключи

4 одновременно отпираются этими синхроимпульсами. Через открытый транзистор Т ключа 4 происходит

1 заряд суммарной емкости C кабельной линии связи, включенной между коллектором транзистора Т и соот1 ветствующим индуктивным чувствительным элементом L, датчика3 угла поворота, Заряд емкости С произво1 дится до нормированного уровня на4 пряжения, равного минус (Š— И,,», где Š— напряжение питания коллектор ной цепи транзистора Т ключа 4, тт(01 напряжение коллектор — эмиттер, открытого до насыщения транзистора

Т . Учитывая, что величина U y (o) б ольшог о числа типов транзис торов не превышает 0,1-0,2 В, при выборе величины напряжения Е равной, например 10 В, в первом приближении можно считать нормированным уровень напряжения, до которого заряжается емкость С„ линии связи, равным E.

В преобразователе обеспечена независимость номированного уровня напряжения Е, до которого заряжается емкость С, от изменения вели- чины емкости (.„, в широких пределах без перестройки параметров преобразователя. Это достигается выбором i таких величин длительности синхроимпульсов и и тока коллектора транзистора Т„, „, чтобы за время максимально допустимая величина емкости C „ была заряжена от 0 до уровня напряжения (Е) согласно соот— ношению

= С-.

Ъ удое

После окончания синхроимпульса в момент времени t (фиг.2б) начинает1 ся колебательный переходной процесс в каждом из L„C„-контуров, образован индуктивно тями L, чувствительных элементов датчика 3 угла поворота и емкостями С„ линий связи этих чувствительных элементов с электронной частью преобразователя. Этот колебательный переходной процесс описывается выражением

U = Ее sin t, где Е номированный уровень, до которого заряжается емкость С;

Ее — выражение эк споненциальной огибающей переходного колебательного про— цесса в L Ñ„-контуре, — постоянная времени огибающей переходного колебательного процесса;

У вЂ” суммарное сопротивление потерь индуктивности

L чувствительного эле1 мента на частоте

М) = KQ - круговая частота затухающих колебаний в

Ь;С „-контуре, — текущее время.

900306 6 компарации U а уровень экспонен-Ф (Со циальной огибающей Ео ниже уровня компарации Ук для значений t> и удовлетвЬряющим следующим х 5 условиям

2г! (, L

21 0

45

Значение суммарного сопротивления потерь r в колебательном 1. С ° -конту 1 ре на данной частоте К„зависит от взаимного положения индуктивного чувствительного элемента L„. и рабочи участков кодового диска датчика 3 угла поворота.

Если кодовый диск выполнен в виде чередующихся участков сталь-феррит, то величина споротивления потерь

r при расположении чувствительного элемента 1 над участком "сталь" существенно больше сопротивления потерь Г4 при расположении чувствительного элемента !. над участком "фер1 рит" кодового диска датчика 3 угла поворота. Сопротивлению потерь I поставим в соответствие состояние логического "0", а споротивлению потерь I,! — состояние логической "1" 20 датчика 3 углового положения.

В случае использования кодового диска типа "магнитомягкая стальферрит" величина индуктивностей

L0„ и LА,! чувсвительных элементов 25

L датчика 3 угла поворота при чередовании участков "сталь" и "феррит" практически не изменяются, т.е. можно считать, что !.о = Е! = const.

В этом случае отношение К вели- 30 чин постоянных времени Ч 4 (для состояния лог ической "1") и Го (для состояний логического "0"),соответствующих экспоненциальных огибающих

- % -М о

Ее и Ее переходных колебательных процессов в L.Ñ; -контуре определяется выражением

При этом в каждый текущий момент

1времени t после начала переходного колебательного процесса амплитуда экспоненциальной.огибащей Ее лдля состояния логической 1 превьппает величину огибающей Ее о для состояния логического "0" (фиг.в). Зададим на втором входе компаратора 5 напряжений постоянный уровень компарации Uy < Е. Тогда в пределах интервала времени (t -t ) (фиг.2 б и в), задержанного относительно момента окончания синхроим— пульса на длительность -t ) .уровень экспоненциальной огибающей Ее "превышает уровень напряжения

Ь/Т

3 стр li (< о) nUê

Для U =- 0,3 Е t 0,54 С,1, и

t р= 0,467..., (фиг.3в).

Интервал времени 1 .тр, удовлетворяющий этим условиям выделен жирной линией.

На выходе элемента И 7 формируются импульсы в моменты времени

1, и t в пределах длительности (фиг.3 г) из числа импульсов на выходе компаратора 5 в случае, когда чувствительный элемент L датчика 3 угла поворота находится над участком "феррит" кодового диска (фиг.3 в).

Когда чувствительный элемент датчика 3 угла поворота находится над участком "сталь" кодового диска, на выходе компаратора 5 в пределах длительности нотр импульсы не формируются (фиг.3 в).

На выходе формирователя б код . Я вЂ” выход RS-триггера 8) формируется напряжение, соответствующее логической 1", импульсами, поступающими на S-вход RS-триггера 8 с выхода элемента И 7. Напряжение, соответствующее логической "1", в этом случае сохраняется до момента поступления на R âõîä RS-триггера 7 импульса с выхода формирователя синхроимпульсов.

Импульсами с выхода формирователя 1 синхроимпульсов RS — триггер 8 устанавливается в состояние логического "0 по Ц;входу. В случае, когда на S-вход RS-триггера 8 не поступают импульсы .с выхода элемента И 7, со° стояние логического "0" на 11 †выхо

RS-триггера сохраняется в течение времени, пока чувствительный элемент

L< датчика 3 угла поворота находится над участком "сталь" кодового диска.

Введение в преобразователь переменного уровня компарации, поступающего на второй вход компаратора 5 с ключа 10 и интегратора 9, позволяе, увеличить максимально допустимую длительность стробимпульса tc p в несколько раз, что позволяет суще900306 Я и ББ-триггера, интегратор и дня нормирующих зарядных ключа, выход первого из которых соединен с первым входом компаратора, KQ второму Вхо ду которого подключены интегратор и выход второго номирующего зарядного ключа, выход компаратора соединен с первым выходом формирователя кода, второй вход которого соединен с выхо10 дом формирователя задержанных стробирующих импульсов, вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, который соединен с третьим входом формирователя кода

15 и управляющими входами нормирующих зарядных ключей, входы питания которых соединены с входом питания преобразователя.

Формула изобретения

20 ственно расширить пределы допусти, мого изменения величины емкости С

1 (и длины линии связи между датчиком

3. угла поворота и электронной частью преобразователя) без перестройки элементов схемы.

Преобразователь угла поворота ва ла в код, содержащий формирователь синхроимиульсов, датчик угла поворота с. кодовым диском и индуктивными

1 чувствительными элементами, каждый из которых соединен с первым входом компаратора и образует отдельный измерительный канал, о т л и ч а ю - шийся тем, что, с целью повышения быстрод ейс тв ия, надежно с ти и расширения области применения преобраз ователя, в нег о введены формирователь задержанных стробирующих импульсов и в каждый канал — формирователь кода, состоящий из последовательно соединенных элемента И

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельс гво СССР

9381090, кл. С 06 С 9/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р390548, кл. G 08 С 9/04, 1970

1 прототип).