CS261016B1

CS261016B1 - Wiring to evaluate the angle of the object

Info

Publication number: CS261016B1
Application number: CS862755A
Authority: CS
Inventors: Petr Cmejla; Miroslav Zelenka
Original assignee: Petr Cmejla; Miroslav Zelenka
Priority date: 1986-04-15
Filing date: 1986-04-15
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS275586A1

Abstract

Zapojení se týká měření úhlů a řeší zapojení pro vyhodnocování úhlu natočení předmětu vůči volitelnému směru respektive vůči jiným předmětům. Zapojení sestává ze snímacího bloku, referenčního bloku, bloku obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí a z výstupního bloku. Rozšířené provedení zapojení obsahuje dále jeden respektive dva přepínače pro volitelné připojení více snímacích bloků. Každý snímací blok obsahuje snímač úhlu s Grayovým kódem, převodník z Grayova kódu na kód BCD a fázový závěs, čímž je uspořádán pro poskytování frekvenčního signálu. Referenční blok obsahuje krystalovou jednotku, generátor frekvence a předvolby pro nastavení různých srovnávacích hodnot.The circuit relates to angle measurement and provides a circuit for evaluating the angle of rotation of an object relative to a selectable direction or relative to other objects. The circuit consists of a sensing block, a reference block, a continuous frequency difference circuit block and an output block. An extended version of the circuit further includes one or two switches for optionally connecting multiple sensing blocks. Each sensing block includes a Gray code angle sensor, a Gray code to BCD code converter and a phase lock, whereby it is arranged to provide a frequency signal. The reference block includes a crystal unit, a frequency generator and presets for setting various comparison values.

Description

Vynález se týká měřeni úhlů a řeší zapojení pro vyhodnocování úhlu natočení předmětu vůči volitelnému směru, respektive vůči jiným předmětům.The invention relates to the measurement of angles and provides an arrangement for evaluating the angle of rotation of an object relative to an optional direction or to other objects, respectively.

U některých zařízení je nutno měřit úhlové natočení některé součásti nebo strojního celku vůči jiné součásti. Příkladem je měření úhlu natočení horní stavby rypadla vůči podvozku. Jsou známa řešení, týkající se snímání a vyhodnocování úhlu natočení založená na využití čidel na různých fyzikálních principech, například řešeni pomocí mechanického přenosu, pomocí selsynů nebo induktosynů a podobně.With some devices, it is necessary to measure the angular rotation of a component or a machine assembly relative to another component. An example is the measurement of the angle of rotation of the upper excavator structure relative to the chassis. Solutions for sensing and evaluating the rotation angle are known based on the use of sensors on various physical principles, for example by means of mechanical transmission, selsyn or inductosynthes and the like.

Nevýhodou známých řešení je, že jejich přesnost je velkou měrou závislá na samotném použitém fyzikálním principu a může být okolními vlivy značně ovlivňována. Zapojení vyhodnocovacích aparatur, zejména pokud má být provedeno zapojeni pro digitální vyhodnocování poloh vice předmětů, jsou velmi složitá.A disadvantage of the known solutions is that their accuracy is largely dependent on the physical principle used and can be greatly influenced by environmental influences. The wiring of the evaluation apparatuses, especially if wiring is to be made for the digital evaluation of the positions of multiple objects, is very complex.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny vynálezem zapojení pro vyhodnocování úhlu natočeni předmětu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z prvního snímacího bloku, tvořeného sériovým řetězcem snímače úhlu, převodníkem z Grayova kódu na kód BCD a fázového závěsu, dále z bloku obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí, výstupního bloku s čítačem a displejem a referenčního bloku obsahujícího krystalovou jednotku a generátor frekvence, přičemž tyto prvky jsou navzájem spojeny tak, že výstup fázového závěsu snímacího bloku je připojen na první vstup bloku obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí, jehož výstup je připojen ke vstupům čítače výstupního bloku a výstup generátoru frekvence referenčního bloku je připojen k frekvenčnímu vstupu fázového závěsu prvního snímacího bloku, přičemž ke druhému vstupu bloku obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí je připojen výstup krystalové jednotky referenčního bloku.These drawbacks are overcome by the invention of the invention for evaluating the angle of rotation of an object, which consists of a first sensing block consisting of a series angle sensor chain, a Gray code to BCD converter and a phase lock, and a continuous frequency difference circuit, a counter and display output block and a reference block comprising a crystal unit and a frequency generator, the elements being coupled to each other such that the phase locked phase block output of the sensing block is connected to the first input of the continuous frequency difference circuit; and the output of the frequency generator of the reference block is coupled to the frequency input of the phase locked phase of the first sensor block, wherein the output of the crystal reference unit unit is connected to the second input of the continuous frequency difference circuit block. block.

Podstata dalšího zdokonalení uvedeného zapojení spočívá v tom, že mezi výstup krystalové jednotky referenčního bloku a druhý vstup bloku obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí je vřazen první přepínač s připojeným alespoň jedním dalším snímacím blokem.A further improvement of said circuit is that a first switch with at least one additional sensing block is connected between the output of the crystal unit of the reference block and the second input of the continuous frequency difference circuit block.

Zapojeni lze dále zdokonalit tak, že mezi výstup fázového závěsu prvního snímacího bloku a první vstup bloku obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí je vřazen druhý přepínač s připojeným alespoň jedním dalším snímacím blokem.The wiring may be further improved so that a second switch with at least one additional sensing block is connected between the phase locked output of the first scan block and the first input of the continuous frequency difference circuit block.

Pro další zdokonalení je zapojení upraveno tak, že k výstupu převodníku Grayova kódu na kód BCD ve snímacím bloku je připojen pomocný displej.For further improvement, the wiring is modified so that an auxiliary display is connected to the output of the Gray Code to BCD converter in the read block.

Výhodou tohoto řešení je, že zapojení je ve své vyhodnocovací části tvořené obvodem kontinuálního rozdílu frekvencí a výstupním blokem oproti jiným digitálním zapojením podstatně jednodušší, protože pracuje přímo s frekvenčním signálem, který je možno vést bez nebezpečí rušení i například na zmíněném rypadle provozovaném v mimořádně nepříznivých podmínkách povrchových dolů. Výhodou je také možnost snadného porovnání natočení většího počtu pohyblivých předmětů bud navzájem, nebo vůči referenční hodnotě.The advantage of this solution is that the circuit is in its evaluation part formed by a circuit of continuous frequency difference and output block compared to other digital circuits, because it works directly with the frequency signal, which can be conducted without the risk of interference even on the excavator operated in extremely adverse conditions of open-cast mines. An advantage is also the possibility of easily comparing the rotation of a plurality of moving objects either relative to one another or with respect to a reference value.

Příklad provedení zapojení podle vynálezu je v blokovém schématu znázorněn na připojeném výkresu.An exemplary embodiment of the circuit according to the invention is shown in the block diagram in the accompanying drawing.

Zapojení sestává v základním provedení z prvního snímacího bloku A, referenčního bloku R, výstupního bloku Vaz bloku 2 obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí známého například z čs. AO 229 535. První snímací blok A sestává ze snímače 2 úhlu natočení připojeného k převodníku 2 ^z Grayova kódu na kód BCD, který je připojen k číslicovému vstupu 31 fázového závěsu 2· První snímací blok A je připojen výstupem 32 fázového závěsu 2 ^k prvnímu vstupu 91 bloku 2 obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí. Referenční blok R sestává z krystalové jednotky 2» ke které je připojena první předvolba J5 i z generátoru 2 frekvence, ke kterému je připojena druhá předvolba 8. Krystalová jednotka 2 j® připojena jednak ke generátoru 2 frekvence, jednak svým výstupem 71 ke druhému vstupu 92 bloku 2 obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí. Generátor frekvence je svým výstupem 51 připojen k frekvenčnímu vstupu 33 fázového závěsu _3 prvního snímacího bloku A. Výstup 93 bloku 2 obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí je připojen k čítači 10 výstupního bloku V, ve kterém je k čítači 10 připojen jednak hlavní displej 11, jednak vývod 12 pro dálkové vedení. Snímač 2 úhlu natočeni v prvním snímacím bloku A je kódového typu s kódovým kotoučem opatřeným Grayovým kódem.The circuitry in the basic embodiment consists of the first sensing block A, the reference block R, the output block Vaz of the block 2 of the continuous frequency difference circuit known for example from CS. AO 229 535. A first scanning unit consists of two angle sensor connected to the transmitter 2 ^{from the} Gray code to BCD which is connected to digital input 31 of the PLL circuit 2 · A first scanning unit is connected to the output 32 of the PLL circuit 2 ^{to the} first input 91 of the continuous frequency difference circuit block 2. The reference block R consists of a crystal unit 2 »to which the first preset J5 is connected and from the frequency generator 2 to which the second preset 8 is connected. The crystal unit 2 is connected to the frequency generator 2 and its output 71 to the second block input 92 2 is a continuous frequency difference circuit. The output of the frequency generator 51 is connected to the frequency input 33 of the phase lock 3 of the first sensing block A. The output 93 of the continuous frequency difference circuit block 2 is connected to the counter 10 of the output block V where the main display 11 is connected to the counter 10. 12 for trunk lines. The angle sensor 2 in the first scan block A is of the code type with a code disc provided with a Gray code.

Při vyhodnocování úhlu natočeni vydává snímač 1_ úhlu natočení signál representující velikost úhlu v podobě Grayova kódu, který je v převodníku 2 převeden na vyjádření číselné v kódu BCD. Tento signál je ve fázovém závěsu 3 přeměněn pomocí kalibrační frekvence 2_K z generátoru 5 frekvencí na frekvenční signál představovaný násobenou frekvencí Jř_N· Tento signál je přiveden do bloku 2 obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí, kde je od něho odečítána porovnávací frekvence f_p. Rozdíl násobené frekvence a porovnávací frekvence f_p je přiveden do výstupního bloku V kde je zobrazen na displeji 11. Do výstupního bloku V jsou přivedeny také pomocné signály plus a minus označující smysl úhlu natočení. Volbou různé velikosti porovnávací frekvence f:_p pomocí první předvolby 6 se dosahuje změny počátku, od kterého je úhel natočení měřen. Volbou různé velikosti kalibrační frekvence 2_K se dosahuje změny v převodu úhel - frekvence. Naměřená a vypočtená velikost úhlu natočení se zobrazí na hlavním displeji 11, popřípadě se přenese vývodem 12 pro dálkové vedení do následných přístrojů.When evaluating the angle of rotation, the angle-of-turn sensor 7 emits a signal representing the magnitude of the angle in the form of a Gray code, which in the converter 2 is converted to a numerical expression in the BCD code. This signal is in the PLL circuit 3 is converted using a calibration frequency generator 2 _to 5 frequencies a frequency signal represented by frequency multiplied H- _N · This signal is fed into the continuous circuit 2 frequency difference, wherein it is subtracted from the reference frequency f _p. The difference of the multiplied frequency and the reference frequency f _p is applied to the output block V where it is shown on the display 11. The output signals V are also supplied with auxiliary signals plus and minus indicating the direction of rotation angle. By selecting a different magnitude of the reference frequency f: _p by means of the first preset 6, a change in the origin from which the angle of rotation is measured is achieved. By selecting a different size of the calibration frequency of 2 _K , a change in angle-to-frequency conversion is achieved. The measured and calculated angle of rotation is displayed on the main display 11, or is transmitted to the downstream devices via a cable 12 for trunking.

V rozšířeném provedení je zapojení podle vynálezu provedeno tak, že mezi výstup krystalové jednotky 2 referenčního bloku R a druhý vstup 92 bloku 2 obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí je vřazen první přepínač 22, ke kterému jsou připojeny další snímací bloky, například druhý snímací blok B, třetí snímací blok C (není znázorněn), čtvrtý snímací blok D (není znázorněn) atd., které jsou spřaženy s dalšími měřenými předměty.In an extended embodiment, the circuit according to the invention is implemented such that a first switch 22 is connected between the output of the crystal unit 2 of the reference block R and the second input 92 of the block 2 of the continuous frequency difference circuit, to which further sensor blocks are connected. sensor block C (not shown), fourth sensor block D (not shown), etc., which are coupled to other measured objects.

V tomto provedení zapojení umožňuje přepínáním prvního přepínače 13 vyhodnocovat úhel natočení několika předmětů vůči předmětu, opatřenému prvním snímacím blokem A.In this embodiment, by switching the first switch 13, it is possible to evaluate the angle of rotation of several objects relative to the object provided with the first sensor block A.

V dalším rozšíření je zapojení podle vynálezu provedeno tak, že mezi výstup fázového závěsu 2 prvního snímacího bloku A a první vstup 91 bloku 9 obvodu kontinuálního rozdílu frekvencí je vřazen druhý přepínač (není znázorněn), kterému jsou také připojeny další snímací bloky, například druhý snímací blok B atd.In a further extension, the circuit according to the invention is designed such that a second switch (not shown) is connected between the phase locked output 2 of the first sensing block A and the first input 91 of the continuous frequency difference block 9 to which other sensing blocks are also connected, e.g. block B etc.

V tomto provedení zapojení umožňuje přepínáním druhého přepínače vyhodnocovat úhel natočení postupně několika předmětů vůči hodnotě dané referenčním blokem R, respektive různou kombinací nastavení prvního přepínače 13 a druhého přepínače vyhodnocovat úhel vzájemného natočení libovolných předmětů opatřených snímacími bloky A, B, C, D, ... Zapojení je pro zjednodušení své obsluhy, respektive seřizování opatřeno pomocnými displeji 2, zapojenými ve snímacích blocích A, B, C, D k výstupům převodníku 2 Grayova kódu na kód BCD.In this embodiment, by switching the second switch, it is possible to evaluate the angle of rotation of several objects successively against the value given by the reference block R, respectively by different combinations of the settings of the first switch 13 and the second switch. The wiring is equipped with auxiliary displays 2 connected in the sensing blocks A, B, C, D to the outputs of the Gray-to-BCD converter 2 to simplify its operation or adjustment.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An apparatus for evaluating the angle of rotation of an object, characterized in that it comprises a first sensing block (A) consisting of a series of an angle sensor (1), a Gray Code to BCD code converter (2) and a phase lock (3); a continuous frequency difference circuit block (9), an output block (V) with a counter (10) and a display (11), and a reference block (R) comprising a crystal unit (7) and a frequency generator (5), so that the output (32) of the phase lock (3) of the sensing block (A) is connected to the first input (91) of the continuous frequency difference block (9) whose output is connected to the input of the counter (10) of the output block (V); the output of the frequency generator (5) of the reference block (R) is connected to the frequency input (33) of the phase lock (3) of the first sensor block (A), wherein the second input (92) of the continuous frequency difference circuit is the output of the crystal unit (7) of the reference block (R) is connected.

Wiring according to claim 1, characterized in that a first switch (13) with at least one further circuit is connected between the output of the crystal unit (7) of the reference block (R) and the second input (92) of the continuous frequency difference circuit block (9). sensor block (B, C, D ...)

Connection according to claim 1, characterized in that a second switch with at least one further sensor block is connected between the phase locked output (3) of the first sensor block (A) and the first input (91) of the continuous frequency difference circuit block (9). (B, C, D ...).

Connection according to claim 1, characterized in that an auxiliary display (4) is connected to the output of the Gray Code to BCD converter in the read block (A, B, C, D ...).