RU1781822C - Device for determination of absolute position of shaft of actuator - Google Patents
Device for determination of absolute position of shaft of actuatorInfo
- Publication number
- RU1781822C RU1781822C SU884619443A SU4619443A RU1781822C RU 1781822 C RU1781822 C RU 1781822C SU 884619443 A SU884619443 A SU 884619443A SU 4619443 A SU4619443 A SU 4619443A RU 1781822 C RU1781822 C RU 1781822C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- code
- inputs
- unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управлени и контрол в качестве преобразовател угла поворота вала в код. Цель изобретени - повышение быстродействи и надежности преобразовани угла поворота вала в код. Устройство содержит исполнительный механизм 1, блок 2 привода, датчик 3 перемещени , счетчик 4 импульсов, преобразователь 5 кода, формирователь 6 кода, блок 7 задани , силовой 8 и приборный 9 валы. Поставленна цель достигаетс тем, что в известное устройство введены преоб-. разователь и формирователь кодов, а в датчик перемещени дополнительно введен кодовый диск. Вновь введенные элементы и св зи между ними позволили производить отсчет текущего значени абсолютного положени от контрольных точек с заранееThe invention relates to automation and computer technology and can be used in automatic control and monitoring systems as a shaft angle to code converter. The purpose of the invention is to increase the speed and reliability of converting the angle of rotation of the shaft into a code. The device comprises an actuator 1, a drive unit 2, a displacement sensor 3, a pulse counter 4, a code converter 5, a code driver 6, a task unit 7, a power 8 and an instrument 9 shafts. The goal is achieved by the fact that pre-introduced into the known device. a code generator and generator, and a code disk is additionally inserted into the displacement sensor. The newly introduced elements and the connections between them made it possible to count the current value of the absolute position from the control points from before
Description
Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического уп- р авлени и контрол в качестве преобразовател угла поворота вала в код.The invention relates to automation and computer technology and can be used in automatic control and monitoring systems as a shaft angle to code converter.
Цель изобретени - повышение быстродействи и надежности преобразовани уг-, ла поворота вала в код.The purpose of the invention is to increase the speed and reliability of converting the angle of rotation of the shaft into a code.
На фиг.1 дана структурна схема устройства дл определени абсолютного положени вала исполнительного механизма; на фиг.2 - принцип формировани кодов контрольных точек; на фиг.З - функциональна схема первого варианта блока задани ; на фиг.4 - функциональна схема второго варианта блока задани ; на фиг.5 - функциональна схема логического блока; на фиг.6 - функциональна схема второго варианта преобразовател кода; на фиг.7а,б,в представлены варианты исполнени шкалы кодового диска.Fig. 1 is a structural diagram of an apparatus for determining the absolute position of an actuator shaft; Fig. 2 shows the principle of generating control point codes; Fig. 3 is a functional diagram of a first embodiment of a task unit; Fig. 4 is a functional diagram of a second embodiment of a task unit; figure 5 is a functional diagram of a logical block; 6 is a functional diagram of a second embodiment of a code converter; Figures 7a, b, c show embodiments of a code disc scale.
Устройство дл определени абсолютного положени вала исполнительного механизма содержит исполнительный механизм 1, блок 2 привода,датчик 3 перемещени , счетчик 4 импульсов, преобразователь 5 кода, формирователь б кода, блок 7 задани , силовой вал 8, приборный вал 9, блок 2 привода состоит из силовЪго редуктора 10, двигател 11, блока 12 управлени приводом. Датчик 3 перемещений содержит инкрементальный диск 13 со шкалами 14 и 15 и растровыми участками 16, приборный редуктор 17, кодовую шкалу 18 оптоэлект- ронные считывающие элементы 19, 20, 21, 22. Счетчик 4 содержит реверсивный счетчик 23, блок 24 определени направлени , триггер 25, первый преобразователь 5 кода содержит регистр 26, формиров атёл ь йй- пульсов синхронизации 27, реверсивный сдвиговый регистр 28. Формирователь 6 кода содержит двоичный сумматор 29, второй преобразователь 30 кода, дешифратор 31. Блок 7 задани по первому варианту реализации содержит задатчик 32 перемещени , блок 33 умножени , первый коммутатор 34, триггер 35 и 36, регистр 37 Блок 7 задани по второму варианту реализации дополни11 vThe device for determining the absolute position of the actuator shaft includes an actuator 1, a drive unit 2, a displacement sensor 3, a pulse counter 4, a code converter 5, a code driver b, a task unit 7, a power shaft 8, an instrument shaft 9, a drive unit 2 consists of power gear 10, motor 11, drive control unit 12. The displacement sensor 3 contains an incremental disk 13 with scales 14 and 15 and raster sections 16, an instrument gear 17, a code scale 18, optoelectronic reading elements 19, 20, 21, 22. Counter 4 contains a reversible counter 23, a direction determination unit 24, a trigger 25, the first code converter 5 contains a register 26, generators of synchronization pulses 27, a reverse shift register 28. The code generator 6 contains a binary adder 29, the second code converter 30, a decoder 31. The task unit 7 of the first embodiment contains motion sensor 32, multiplying unit 33, first switch 34, flip-flop 35 and 36, register 37 Job unit 7 of the second embodiment complementary 11 v
тельно содержит инвертор 38, элемент 2И 39, элемент 2ИЛИ 40, коммутатор 41. Формирователь импульсов синхронизации 27 состоит из триггера 42, элемента 43 задержки , элемента 44 2И, формирователь 45 импульсов . Преобразователь 5 кода по второму варианту реализации содержит триггеры 46, 47, 48, 49, элементы Исключающее ИЛИ 50, 51, 52, элементы ЗИ НЕ 53,It contains an inverter 38, element 2I 39, element 2OR 40, switch 41. The pulse generator 27 consists of a trigger 42, a delay element 43, element 44 2I, pulse generator 45. The code converter 5 according to the second embodiment contains triggers 46, 47, 48, 49, XOR elements 50, 51, 52, ZI elements NOT 53,
54, элемент ЗИ 55, элементы 56, 57 задержки , реверсивный счетчик 58.54, element ZI 55, elements 56, 57 delay delay counter 58.
Устройство дл определени абсолютного положени вала исполнительного механизма работает следующим образом,A device for determining the absolute position of the shaft of the actuator operates as follows,
В начальный момент времени реверсивный счетчик 23 счетчика 4, реверсивный сдвиговый регистр28 преобразовател 5 кода , триггер 42 формировател импульсов синхронизации 27, регистр 26 преобразовател 5 кода обнулены. На втором выходе формировател 6 кода код текущего положени равен нулю. На третьем выходе задат- чика 32 перемещени блока 7 задани , реализованного по первому варианту формируетс сигнал начальной установки первого и второго триггеров 35 и 36, сигнал логического нул с выхода первого триггера 35 подключает второй вход коммутатора 34 к его выходу. С первого выхода задатчика 32At the initial time, the reverse counter 23 of counter 4, the reverse shift register 28 of the code converter 5, the trigger 42 of the synchronization pulse generator 27, the register 26 of the code converter 5 are reset. At the second output of code generator 6, the current position code is zero. At the third output of the transfer switch 32 of the task unit 7, implemented according to the first embodiment, an initial setting signal of the first and second triggers 35 and 36 is generated, a logic zero signal from the output of the first trigger 35 connects the second input of the switch 34 to its output. From the first output of the master 32
перемещени поступает модуль кода заданной позиции, а со второго выхода - знак, соответствующий, например, положительному направлению. В результате на выходе блока 7 заданий формируетс код заданногоthe moving module receives the code module of a given position, and from the second output, a sign corresponding, for example, to the positive direction. As a result, at the output of task unit 7, a code of a given
положени относительно нулевого значени . Блок 2 привода обеспечивает отработку заданного положени и приводит в движение исполнительный механизм 1 и датчик 3 перемещений. На первом и второмposition relative to zero. The drive unit 2 provides a working position and drives the actuator 1 and the displacement sensor 3. On the first and second
выходах датчика 3 перемещений по вл ютс импульсы, которые снимаютс вторым и третьим оптоэлектронными считывающими элементами 20 и 21 с первой шкалы 14 инкрементального диска 13. В результате обработки двух последовательностей импульсов в блоке 24 определени направлени импульсы поступают с его выхода на суммирующий вход реверсивного счетчикаthe outputs of the displacement sensor 3 are pulses that are detected by the second and third optoelectronic reading elements 20 and 21 from the first scale 14 of the incremental disk 13. As a result of processing two sequences of pulses in the direction determination unit 24, pulses are transmitted from its output to the summing input of the reversible counter
23. Код текущего положени исполнительного механизма 1 относительно исходной точки с первого выхода счетчика 4 импульсов поступает на первый вход формировател 6 кода и по вл етс на его втором выходе без изменений.23. The code of the current position of the actuator 1 relative to the starting point from the first output of the pulse counter 4 is supplied to the first input of the code generator 6 and appears at its second output unchanged.
При по влении на третьем выходе датчика 3 перемещений, первого активного сигнала, который формируетс при достижении растровым участком 16 первого опто- электронного считывающего элемента 19, на первом выходе формировани формировател импульсов синхронизации 27 по вл етс импульс, который обнул ет реверсивный сдвиговый регистр 28 и ревер- сивный счетчик 23, а также устанавливает выход второгр триггера 36 в состо ние логической единицы. При этом код текущего положени на втором выходе формировател 6 кода становитс равным нулю. В св зи с этим код заданного положени дл дальнейшего движени до достижени второй конт- рольной точки формируетс относительно нулевого значени . При дальнейшем вращении датчика 3 перемещений происходит формирование кода контрольной точки на выходе реверсивного сдвигового регистра 28 путем последовательной записи и сдвига в сторону младших разр дов битов, наход щихс на его информационном входе. Фор- мирование импульсов, осуществл ющих запись очередного бита в реверсивный сдвиговый регистр 28, происходит на выходе дешифратора 31 При движении в положительном направлении на выходе третьего триггера 25 присутствует уровень логического нул . С приходом второго импульса с третьего выхода датчика 3 перемещений со второго выхода формировател импульсов синхронизации блока 27. с помощью кото- рого происходит запись сформированного кода контрольной точки, например 0001 (фиг.2) в первый регистр 26 и установка выхода первого триггера 35 в состо ние логической единицы. При этом в старший разр д регистра 26 записываетс знак направлени движени , при котором произошло последовательное считывание кода контрольной точки. Одновременно выход первого коммутатора 34 подключаетс к его первому входу.When the first active signal appears at the third output of the displacement sensor 3, which is generated when the raster section 16 reaches the first optoelectronic reading element 19, a pulse appears at the first output of the synchronization pulse generator 27, which resets the reverse shift register 28 and the reverse counter 23, and also sets the output of the second trigger 36 to the state of the logical unit. In this case, the code of the current position at the second output of the code generator 6 becomes equal to zero. In this regard, a code of a predetermined position for further movement until a second control point is reached is generated with respect to a zero value. With further rotation of the displacement sensor 3, a checkpoint code is generated at the output of the reverse shift register 28 by sequential recording and shifting to the lower bits of the bits located at its information input. The formation of pulses recording the next bit in the reverse shift register 28 occurs at the output of the decoder 31. When moving in the positive direction, the output of the third trigger 25 has a logic zero level. With the arrival of the second pulse from the third output of the displacement sensor 3 from the second output of the synchronization pulse shaper of block 27. Using this, the generated control point code is written, for example 0001 (Fig. 2) into the first register 26 and the output of the first trigger 35 is set to ln logical unit. In this case, the sign of the direction of movement at which the checkpoint code was sequentially read was recorded in the high order of register 26. At the same time, the output of the first switch 34 is connected to its first input.
С первого выхода первого преобразовател 5 кода код контрольной точки поступает на вход второго преобразовател 30 кода, В соответствии с фиг.2 на его выходе по в- л етс код абсолютного положени контрольной точки. Данный код поступает на второй вход блока 2 привода дл замыкани обратной св зи по положению и на первый вход блока 7 задани .From the first output of the first code converter 5, the control point code is input to the second code converter 30. In accordance with Fig. 2, the code for the absolute position of the control point is output at its output. This code is fed to the second input of the drive unit 2 to close the position feedback and to the first input of the task unit 7.
Далее импульс с первого выхода формировател импульсов синхронизации производит сброс реверсивного сдвигового регистра 28, подготавлива его к формированию очередного кода контрольной точки. Кроме того, этот же импульс обнул ет реверсивный счетчик 23 и производит запись кода абсолютного положени контрольной точки, наход щегос на первом входе блока 7 задани во второй регистр 37. Данный код через первый вход первого коммутатора 34 поступает в качестве кода заданного положени на вход блока 2 привода, обеспечива тем самым удержание его в равновесном состо нии. На этом заканчиваетс процесс определени абсолютного положени исполнительного механизма. Если требуетс отработка программного движени , то на третьем выходе задатчика 32 перемещени устанавливаетс активный сигнал, с помощью которого первый и второй триггеры 35 и 36 посто нно удерживаютс в состо нии логического нул Выход первого коммутатора 34 соедин етс с его вторым входом,с которого поступают коды заданного положени дл обработки программного движени .Next, the pulse from the first output of the synchronization pulse generator resets the reverse shift register 28, preparing it for the formation of the next checkpoint code. In addition, the same pulse resets the reversible counter 23 and records the absolute position code of the control point located at the first input of the task unit 7 in the second register 37. This code through the first input of the first switch 34 enters the code of the specified position at the input of the block 2 drives, thereby ensuring that it is held in equilibrium. This concludes the process of determining the absolute position of the actuator. If it is necessary to work out the programmed motion, an active signal is established at the third output of the transfer switch 32, by which the first and second triggers 35 and 36 are constantly kept in a state of logical zero. The output of the first switch 34 is connected to its second input, from which the codes are received a predetermined position for processing program motion.
При движении от одной контрольной точки до другой текущий код абсолютного положени на втором выходе формировател 6 кода определ етс путем суммировани выходного кода счетчика 4 импульсов и кода абсолютного положени пройденной контрольной точки.When moving from one control point to another, the current absolute position code at the second output of the code generator 6 is determined by summing the output code of the pulse counter 4 and the absolute position code of the passed control point.
Если в процессе движени от одной контрольной точки до другой произошла смена знака направлени движени возврат в предыдущую контрольную точку, то при этом код, сформированный на выходе реверсивного сдвигового регистра 28, не вл етс истинным и сигнал записи в первый регистр 26 не формируетс .If, during the movement from one control point to another, the direction of movement of the sign changes back to the previous control point, then the code generated at the output of the reverse shift register 28 is not true and the write signal to the first register 26 is not generated.
Аналогичным образом происходит формирование кода контрольной точки при движении в отрицательном направлении, при этом считывание последовательного кода происходит в обратном направлении, например , при движении к той же контрольной точке в отрицательном направлении на выходе регистра 26 формируетс код 1010/10/, которому в соответствии с фиг.2 соответствует код абсолютного положени равный 256.Similarly, a checkpoint code is generated when moving in the negative direction, while the sequential code is read in the opposite direction, for example, when moving to the same control point in the negative direction, code 1010/10 / is generated at the output of register 26, which, in accordance with 2 corresponds to an absolute position code of 256.
Работа устройства, включающего блок 7 задани и реализованного по второму варианту , происходит аналогично. Отличие заключаетс в том, что при достижении первой контрольной точки выход второго коммутатора 41 подключаетс ко второму входу, и знак заданного положени инвертируетс в инверторе 38, тем самым обеспечиваетс движение в противоположном на- правлении. При достижении второй контрольной точки после прихода активного сигнала с третьего выхода задатчика 32 перемещени , второй триггер 36 переводитс в состо ние логической единицы, с помощью которого выход второго коммутатора 41 подключаетс к его первому входу, чем обеспечиваетс отработка программного движени .The operation of the device, which includes the task unit 7 and implemented according to the second embodiment, proceeds similarly. The difference is that when the first control point is reached, the output of the second switch 41 is connected to the second input, and the sign of the set position is inverted in the inverter 38, thereby providing movement in the opposite direction. When the second control point is reached after the active signal arrives from the third output of the displacement encoder 32, the second trigger 36 is transferred to the state of a logical unit by which the output of the second switch 41 is connected to its first input, which ensures the development of programmed motion.
При использовании кодовой шкалы 18, выполненной в соответствии с фиг.Тбв, в виде чередующихс прозрачных и непрозрачных участков, и шкалы 14, выполненной в виде радиального растра с посто нным шагом, и шкалы 15 содержат от 1 до К равномерно расположенных растровых участков 16, приборный редуктор 17 имеет передаточное отношение, выраженное формулой ,When using a code scale 18, made in accordance with Fig. Tbv, in the form of alternating transparent and opaque sections, and a scale 14, made in the form of a radial raster with a constant step, and scale 15 contain from 1 to K evenly spaced raster sections 16, instrument gear 17 has a gear ratio, expressed by the formula,
,м н- 1 V К |-(1 ±та) -ргде М - количество контрольных точек,, m n - 1 V K | - (1 ± ta) -rgde M - the number of control points,
К - число растровых участков 16 на шкале 15 диска 13,K is the number of raster sections 16 on a scale 15 of the disk 13,
Р - число прозрачных или непрозрачных участков и кодовой шкалы 18,P is the number of transparent or opaque sections and a code scale of 18,
Преобразователь 5 кода, выполненный по второму варианту (см.фиг.6), предназначен дл преобразовани последовательного кода, поступающего на его вход г, в параллельный двоичный код. При этом синхронизаци входного кода осуществл етс сигналами, поступающими на вход в, а начало и конец преобразовани кода определ етс импульсами, поступающими на вход д преобразовател 5,The code converter 5, made according to the second embodiment (see Fig. 6), is designed to convert a serial code supplied to its input g into a parallel binary code. In this case, the synchronization of the input code is carried out by the signals entering the input at, and the beginning and end of the code conversion is determined by the pulses arriving at the input to the converter 5,
Преобразователь 5 работает следующим образом. На первый а и второй б входы поступают импульсы при движении соответственно в положительном и отрицательном направлении. На третий вход в поступают импульсы дл синхронизации работы преобразовател 5 кода. На четвертый вход г поступает последовательный код Джонсона. На п тый вход д -индексные импульсы. На разр дных выходах ж преобразован ел 5 кода поступает код абсолютного положени на момент по влени импульсного сигнала на дополнительном выходе е. В исходном состо нии на инверсном выходе третьего триггера 47 присутствует уровень лог 1, а второй реверсивный счетчик 59 обнулен, Первый элемент задержки 57, третий 47 и элемент 56 2И обеспечивают выделение первого синхронизирующего импульса, поступающего на третий вход после по влени индексного импульса, ВторойConverter 5 operates as follows. The first a and second b inputs receive pulses when moving in the positive and negative directions, respectively. Pulses are fed to the third input to synchronize the operation of code converter 5. At the fourth input, r receives a Johnson serial code. The fifth input is d-index pulses. At the binary outputs 5 of the code, the absolute position code is received at the time the pulse signal appears at the auxiliary output e. In the initial state, the log 1 level is present at the inverse output of the third trigger 47, and the second counter 59 is reset, the first delay element 57 , the third 47 and the element 56 2I provide the allocation of the first synchronizing pulse supplied to the third input after the appearance of the index pulse, the Second
триггер 46 предназначен дл запоминани первого сигнала преобразуемого кода Джонсона в каждом цикле преобразовани по переднему перепаду логического уровн flip-flop 46 is designed to store the first signal of the converted Johnson code in each conversion cycle along the front edge of the logical level
синхронизирующего импульса, четвертый триггер 48 предназначен дл запоминани сигнал направлени вращени в начале очередного цикла преобразовани в момент по влени индексного импульса. Если за0 фиксированный и текущий сигналы направлени вращени не совпадают, на выходе третьего элемента 52 Исключающее ИЛИ устанавливаетс в уровень лог.0, запирающий элемент 55 ЗИ. А в исходном состо 5 нии на пр мом выходе п того триггера 49 присутствует уровень лог.О. П тый триггер 49, элемент 55 ЗИ и второй элемент задержки 58 предназначены дл формировани на дополнительном выходе преобразовател 5synchronization pulse, the fourth trigger 48 is designed to store the direction of rotation signal at the beginning of the next conversion cycle at the moment of occurrence of the index pulse. If the fixed and current rotation direction signals do not coincide, at the output of the third exclusive-OR element 52, it is set to log level 0, locking element ZI. And in the initial state 5, at the direct output of the fifth trigger 49, there is a log.O level. The fifth trigger 49, the element 55 ZI and the second delay element 58 are designed to form on the additional output of the Converter 5
0 кода импульсного сигнала, начина с момента по влени второго индексного импульса . Второй элемент задержки 58 обеспечивает задержку импульсного сигнала сброса второго реверсивного счетчика 590 code of the pulse signal, starting from the moment the second index pulse appears. The second delay element 58 provides a delay pulse signal reset the second reversible counter 59
5 поотношению к моменту по влени сигнала на дополнительном выходе преобразовател кода 5, второй триггер 46, первый и второй элементы 50 и 51.Исключающее ИЛИ, первый и второй элементы 53 и 54 ЗИ-НЕ5 in relation to the moment the signal appears at the additional output of the code converter 5, the second trigger 46, the first and second elements 50 and 51. Exclusive OR, the first and second elements 53 and 54
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884619443A RU1781822C (en) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | Device for determination of absolute position of shaft of actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884619443A RU1781822C (en) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | Device for determination of absolute position of shaft of actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1781822C true RU1781822C (en) | 1992-12-15 |
Family
ID=21414797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884619443A RU1781822C (en) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | Device for determination of absolute position of shaft of actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1781822C (en) |
-
1988
- 1988-12-12 RU SU884619443A patent/RU1781822C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 506892, кл. Н 03 М 1/26, 1974. За вка JP № 61-251905, кл, G 05 В 19/18, 1986. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU1781822C (en) | Device for determination of absolute position of shaft of actuator | |
SU1269163A1 (en) | Device for determining position of object | |
SU934522A2 (en) | Displacement-to-code converter | |
SU1573346A1 (en) | Device for measuring linear dimensions and displacements | |
SU1324037A1 (en) | Device for generating addresses of fourier fast conversion processor | |
JP3322077B2 (en) | Displacement detector | |
SU1285596A1 (en) | Device for automatic checking of shaft turn angle-to-digital converter | |
SU742795A1 (en) | Device for measuring drive speed | |
JPH0619368B2 (en) | Rotation direction pulse generation circuit | |
SU1327087A1 (en) | Information input device | |
CN85104892A (en) | Pulse generator | |
SU428358A1 (en) | DIGITAL FOLLOWING SYSTEM | |
SU1362912A1 (en) | Device for checking kinematic error of transmissions | |
SU1218367A1 (en) | Digital device for controlling motor velocity | |
SU1179534A1 (en) | Travel encoder | |
SU533958A1 (en) | Transducer move code | |
SU1290295A1 (en) | Device for calculating ordinal statistics of sequence of binary numbers | |
SU699519A1 (en) | Device for converting binary numbers into binary-decimal numbers | |
SU1739220A2 (en) | Cutting power meter | |
SU661588A1 (en) | Displacement-to-code converter | |
SU1281445A1 (en) | Device for multiplying quantity of photoelectronic pulses for laser recording instruments | |
RU2017156C1 (en) | Method for measuring speed of shaft rotation and device for implementation of said method | |
SU1187274A1 (en) | Digital tachometer generator | |
SU1015306A1 (en) | Relative speed difference digital meter | |
SU1317364A1 (en) | Device for digital measuring of acceleration |