RU1795545C - Angular position transducer - Google Patents
Angular position transducerInfo
- Publication number
- RU1795545C RU1795545C SU904852265A SU4852265A RU1795545C RU 1795545 C RU1795545 C RU 1795545C SU 904852265 A SU904852265 A SU 904852265A SU 4852265 A SU4852265 A SU 4852265A RU 1795545 C RU1795545 C RU 1795545C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- counter
- input
- pulse
- track
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в различных системах управлени и контрол , например, в станках с числовым программным управлением, в роботах и манипул торах , в системах управлени радио-и оптическими телескопами, & системах слежений и сопровождени , в навигаций и ориентации и т.п., одним словом, там, где необходимо определить положение объекта в системе координат. Цель изобретени -уп- рощение и повышение точности и надежности преобразовател . Указанна цели достигаетс тем, что в преобразователь, содержащий двигатель 8, на валу которого установлен дисковый модул тор 7 с равномерно-квантованной дорожкой, один из активных участков которой выполнен удлиненным , жестко св занный с входным валом первый считывающий элемент 3, установленные неподвижно на одной радиальной пр мой второй 4 и третий 5 считывающие элементы, четвертый 6 считывающий элемент, формирователи 9-12 импульсов, элемент ИЛИ 14, первый счетчик 15, первый регистр 18, генератор 19 импульсов, второй счетчик 16 и второй регистр 19, введены стабилизатор 17 вращени двигател и коллектор 2, а четвертый считывающий элемент 6 установлен против равномерно-квантованной дорожки со смещением относительно третьего считывающего элемента 5 на величину, кратную четверти периода ее квантовани . 2 ил. (Л. СThe invention relates to measuring equipment and can be used in various control and monitoring systems, for example, in numerically controlled machines, in robots and manipulators, in control systems for radio and optical telescopes, & tracking and tracking systems, in navigation and orientation, etc., in a word, where it is necessary to determine the position of an object in the coordinate system. The purpose of the invention is to simplify and improve the accuracy and reliability of the converter. This goal is achieved by the fact that in the Converter containing the motor 8, on the shaft of which is installed a disk modulator 7 with a uniformly quantized track, one of the active sections of which is made elongated, rigidly connected with the input shaft of the first readout element 3, mounted motionless on one radial direct second 4 and third 5 reading elements, fourth 6 reading element, pulse shapers 9-12, OR element 14, first counter 15, first register 18, pulse generator 19, second counter 16 and second reg Istr 19, a motor rotation stabilizer 17 and a collector 2 are introduced, and the fourth readout element 6 is mounted against a uniformly quantized track offset from the third readout element 5 by a multiple of a quarter of its quantization period. 2 ill. (L. S
Description
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в различных системах управлени и контрол , например, в станках с числовым программным управлением, в роботах и манипул торах , в системах управлени радио-и оптическими телескопами, в системах слежени и сопровождени , в навигации и ориентации и т.п., одним словом там, где необходимо определить положение объекта в системе координат.The invention relates to measuring equipment and can be used in various control and monitoring systems, for example, in machines with numerical control, in robots and manipulators, in control systems for radio and optical telescopes, in tracking and tracking systems, in navigation and orientation etc., in a word, where it is necessary to determine the position of the object in the coordinate system.
Известен преобразователь углового перемещени объекта, содержащий модул тор , закрепл емый на оси вращени объекта, два осветител и два фоточувствительных элемента, установленных попарноA known Converter for the angular displacement of an object, comprising a modulator mounted on the axis of rotation of the object, two illuminators and two photosensitive elements installed in pairs
по обе стороны модул тора и образующих два датчика положени , блок обработки информационных сигналов, выполненный в виде элемента НЕ, триггера, двух элементов И, управл ющий вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом триггера .on both sides of the modulator and forming two position sensors, an information signal processing unit made in the form of an element NOT, a trigger, two AND elements, the control input of each of which is connected to the corresponding output of the trigger.
Недостатком устройства вл етс то, что в услови х частых остановок может оказатьс в неустойчивом положении датчик положени и при воздействии вибрации, неизбежной в производственных услови х, могут быть сформированы ложные импульсы на выходе устройства. Кроме того, устройство не позвол ет учитывать реверс направлени вращени объекта.A disadvantage of the device is that, under conditions of frequent stops, the position sensor may become unstable and, due to vibration inevitable in the production environment, false pulses can be generated at the output of the device. In addition, the device does not allow for reversing the direction of rotation of the object.
XJXj
ОABOUT
ел ел ь. елate ate. ate
Известен также фотоэлектрический датчик угловых перемещений, содержащий два фотоприемника, установленные в одной плоскости, и блок (информации) обработки информации, выходные торцы световодов модул тора разделены на две группы с четным и нечетным числом световодов в каждой из групп, которые расположены вдоль двух соответствующих концентрических окружностей на диске штыр со стороны, противоположной входным торцам световодов, оба фотоприемника расположены напротив соответствующей группы световодов, а выходы фотоприемииков электрически св заны с блоком обработки информации.A photoelectric sensor of angular displacements is also known, containing two photodetectors installed in the same plane, and an information processing unit (information), the output ends of the modulator optical fibers are divided into two groups with an even and odd number of optical fibers in each of the groups, which are located along two corresponding concentric circles on the disk pin from the side opposite to the input ends of the optical fibers, both photodetectors are located opposite the corresponding group of optical fibers, and the outputs of the photodetectors are electric They are associated with an information processing unit.
Недостатком устройства вл етс то, что при неподвижном положении объекта невозможно определить его угловое положение , а точность отсчета ограничена размерами торца световода.A disadvantage of the device is that when the object is stationary, it is impossible to determine its angular position, and the reading accuracy is limited by the dimensions of the end of the fiber.
Наиболее близким по технической сущности вл етс преобразователь угла поворота вала в код, содержащий закрепленный на оси электродвигател кодовый диск с основной дорожкой, считывающее устройство на входном валу, два неподвижных считывающих устройства, устройство управлени и устранени неопределенности результата, устройство фазовой автоподстройки частоты , генератор, два нуль-органа, счетное устройство , устройство формировани старших разр дов, устройство переноса кода , регистр пам ти и блок формировани сигнала сброса и переноса.The closest in technical essence is a shaft angle converter to a code, comprising a code disk with a main track fixed on the axis of the electric motor, a reader on the input shaft, two stationary readers, a device for controlling and eliminating the uncertainty of the result, a phase-locked loop, a generator, two zero-organs, a counting device, a high-order generator, a code transfer device, a memory register, and a reset and transfer signal generating unit nose.
Недостатком преобразовател угла поворота вала в код вл етс сложность схе- мы,вызванной возникающей неопределенностью результата и св занной с этим необходимостью введени устройства устранени неопределенности результата.A drawback of the shaft angle to code converter is the complexity of the circuit caused by the resulting uncertainty of the result and the associated need for the introduction of a device to eliminate the uncertainty of the result.
Цель изобретени - упрощение схемного решени , повышение точности и надежности преобразовател .The purpose of the invention is to simplify circuit design, increase the accuracy and reliability of the converter.
Указанна цель достигаетс тем, что устройство помимо двигател , на валу которого установлен дисковый модул тор с равномерно-квантованной дорожкой, один из активных участков которой выполнен удлиненным , жестко св занного с входным валом первого считывающего элемента, представл ющего собой источник и приемник излучени , оптически св занные между собой через удлиненный активный участок равномерно-квантованной дорожки, установленных неподвижно на одной радиальной пр мой второго и третьего считывающего элементов, оптически св занных через соответственно удлиненный участок равномерно-квантован ной дорожкиThis goal is achieved in that the device, in addition to the engine, on the shaft of which there is a disk modulator with a uniformly quantized track, one of the active sections of which is made elongated, rigidly connected to the input shaft of the first readout element, which is an optical source and receiver of radiation optically coupled to each other through an elongated active portion of a uniformly quantized track mounted motionlessly on one radial straight line of the second and third readout elements s, respectively, through the elongated portion uniformly quantized hydrochloric track
00
и саму равномерно-квантованную дорожку, формирователей импульсов, элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выходы которого соединены с информационными входами первого регистра, генератора импульсов, второго счетчика и второго регистра, содержит стабилизатор вращени двигател и коллектор, а четвертый считывающий элемент установлен против равномерно-квантованной дорожки со смещением относительно третьего считывающего элемента на величину кратную четверти периода ее квантовани , соединение первого считывающего элемента с первым формирователем импульсов выполнено через коллектор , который жестко св зан с входным палом, выход генератора импульсов соединен с входами синхронизации формирователей импульсов и со счетным входом второго счетчика, выход первого формировател импульсов соединен с входами записи регистров, выход второго формировател импульсов соединен с входом обнулени первого счетчика, выходы третьего и четвертого формирователей импульсов соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом обнулени второго счетчика и со входом стабилизатора вращени , выход которого соединен с двигателем,and the uniformly-quantized track itself, pulse shapers, an OR element, the output of which is connected to the counting input of the first counter, the outputs of which are connected to the information inputs of the first register, pulse generator, second counter and second register, contains a motor rotation stabilizer and a collector, and the fourth read the element is set against a uniformly quantized track with an offset relative to the third reading element by an amount multiple of a quarter of its quantization period, the connection is The reading element with the first pulse shaper is made through a collector that is rigidly connected to the input chamber, the output of the pulse generator is connected to the synchronization inputs of the pulse shapers and to the counting input of the second counter, the output of the first pulse shaper is connected to the register recording inputs, the output of the second pulse shaper is connected with the input of zeroing the first counter, the outputs of the third and fourth pulse shapers are connected to the inputs of the OR element, the output of which is connected to the input audio the second counter and to the input of the rotation regulator, whose output is connected to a motor,
На фиг.1 представлена блок-схема преобразовател углового положени объекта.Figure 1 is a block diagram of an object angular position transducer.
Преобразователь углового положени объекта содержит входной вал 1 с коллектором 2 с закрепленным на входном валу подвижным первым считывающим элементом 3, представл ющим собой первые источник и приемник излучени , неподвижные второй , третий и четвертый считывающие элементы 4, 5, 6, дисковый модул тор 7, приводимый во вращение электродвигател 8, все четыре считывающих элемента 3, 4, 5, 6, состо щих из источников и приемников излучени , соединены соответственно с информационными входами форм ир о ва телей импульсов 9, 10, 11, 12, входы синхронизации которых подсоединены к выходу генератора импульсов 13Г йыходы третьего и четвертого формирователей импульсов 11,The converter of the angular position of the object comprises an input shaft 1 with a collector 2 with a movable first reading element 3 fixed to the input shaft, which is the first radiation source and receiver, stationary second, third and fourth reading elements 4, 5, 6, a disk modulator 7, driven by the rotation of the electric motor 8, all four readout elements 3, 4, 5, 6, consisting of radiation sources and receivers, are connected respectively to the information inputs of the pulse emitter shapes 9, 10, 11, 12, synchronization inputs which are connected to the output of the pulse generator 13D yyhody third and fourth pulse shapers 11,
12 соединены с.входами элемента ИЛИ 14, выход которого соединен с счетным входом первого счетчика 15, с входом обнулени второго счетчика 16, с входом стабилизатора вращени 17, выход которого соединен с 5 двигателем 8, выход генератора импульсов12 are connected to the inputs of the OR element 14, the output of which is connected to the counting input of the first counter 15, to the input of zeroing of the second counter 16, to the input of the rotation stabilizer 17, the output of which is connected to 5 by the motor 8, the output of the pulse generator
13 соединен с счетным входом второго счетчика 16, первый и второй регистры 18, 19, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков 15, 16, а выходы первого и второго регистров13 is connected to the counting input of the second counter 16, the first and second registers 18, 19, the inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second counters 15, 16, and the outputs of the first and second registers
55
00
55
00
55
00
55
00
18, 19 вл ютс выходами устройства в целом , выход первого формировател 9 соединен с входами записи первого и второго регистров 18, 19, выход второго формировател импульсов 10 соединен с входом установки , нул первого счетчика 15.18, 19 are the outputs of the device as a whole, the output of the first driver 9 is connected to the recording inputs of the first and second registers 18, 19, the output of the second driver 1 is connected to the installation input, zero of the first counter 15.
На фиг.2 представлена схема датчика положени , включающего в себ источник 20 и приемник 21 излучени и схему формировател импульсов, состо щую из известных схем усилител 22 фототока, компаратора 23 напр жени и схемы выделени импульса по переднему фронту, выполненную на двух D-триггерах 24.Fig. 2 is a diagram of a position sensor including a radiation source 20 and a radiation receiver 21 and a pulse shaper circuit consisting of known schemes of a photocurrent amplifier 22, a voltage comparator 23, and a leading edge pulse extraction circuit implemented on two D-flip-flops 24.
Формирователь импульсов работает в следующей последовательности.The pulse shaper operates in the following sequence.
Световой поток от источника 20 излучени , проход через равномерноквантован- ную дорожку на дисковом модул торе 7 попадает на приемник 21 излучени и преобразуетс им в электрический сигнал, который усиливаетс усилителем 23 фототока. Усиленный сигнал поступает на компаратор 23, который формирует передний и задний фронт импульс.а, подаваемого на схему выделени короткого импульса по переднему фронту, Исходно оба триггера 24 наход тс в состо нии нуль. На вход В первого триггера 24 подан посто нный сигнал единица. Поэтому , как только на входе С по витс передний фронт сигнала, этот триггер 24 перейдет в состо ние единица. Пр мой выход первого триггера 24 соединен с входом D второго. Вследствие этого ближайший тактовый импульс опрокинет второй триггер 24 в единицу . При этом сигнал с выхода второго триггера 24 сразу сбросит в нуль первый триггер 24. Следующий тактовый импульс переведет второй триггер 24 также в нуль, и таким, образом устройство возвратитс в исходное состо ние.The luminous flux from the radiation source 20, passing through a uniformly quantized track on the disk modulator 7, enters the radiation receiver 21 and is converted by it into an electric signal, which is amplified by the photocurrent amplifier 23. The amplified signal is fed to a comparator 23, which forms the leading and trailing edges of the pulse supplied to the short-pulse extraction circuit along the rising edge. Initially, both flip-flops 24 are in the zero state. Input B of the first flip-flop 24 is supplied with a constant signal unit. Therefore, as soon as the leading edge of the signal is received at input C, this trigger 24 will transition to the unit state. The direct output of the first trigger 24 is connected to the input D of the second. As a result, the nearest clock pulse will overturn the second trigger 24 per unit. In this case, the signal from the output of the second trigger 24 will immediately reset the first trigger 24 to zero. The next clock pulse will also translate the second trigger 24 to zero, and thus the device will return to its original state.
Стабилизатор 17 вращени может быть выполнен, например, как регул тор скорости электродвигател .The rotation stabilizer 17 can be implemented, for example, as a speed controller of an electric motor.
Регул тор скорости электродвигатели включает в себ таймер, компаратор и транзисторный усилитель мощности.The speed controller includes a timer, a comparator, and a transistor power amplifier.
Схема работает следующим образом.The scheme works as follows.
Таймер работает в режиме мультивибратора , управл ющего транзисторным усилителем мощности. В зависимости от длительности импульса на выходе таймера измен етс мощность, отбираема электродвигателем от источника питани и, следовательно , скорость вращени ротора электродвигател . Чем больше длительность напр жени на выходе таймера, тем дольше открыты транзисторы усилител мощности и тем до большего напр жени зар дитс конденсатор на выходе схемы.The timer operates as a multivibrator controlling a transistor power amplifier. Depending on the duration of the pulse, the output of the timer changes the power taken by the electric motor from the power source and, therefore, the rotational speed of the rotor of the electric motor. The longer the voltage at the output of the timer, the longer the transistors of the power amplifier are open and the higher the voltage the capacitor is charged at the output of the circuit.
Когда скважность выходных импульсов таймера достигает 100%, скорость вращени ротора электродвигател максимальна. Регулируетс скорость перемещени резистором , измен ющим напр жение на входе компаратора.When the duty cycle of the output pulses of the timer reaches 100%, the rotational speed of the rotor of the electric motor is maximum. The speed of movement is controlled by a resistor that changes the voltage at the input of the comparator.
Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.
Угловое положение объекта передаетс The angular position of the object is transmitted
на входной вал 1, с жестко закрепленными на нем коллектором 2 и первым считывающим элементом 3, представл ющим собой источник и приемник излучени . Дисковый модул тор 7 с равномерноквантованной дорожкой , один из активных участков которой выполнен удлиненным, вращаетс с посто нной угловой скоростью с помощью электродвигател 8. Посто нство угловой скорости электродвигател 8 обеспечиваетс за счет подключенного к двигателю стабилизатора вращени 17, на вход которого поступает управл юща последовательность импульсов с элемента ИЛИ 14, ко входам которого подключены выходы третьегоon the input shaft 1, with the collector 2 and the first readout element 3 being rigidly fixed thereon, representing the radiation source and receiver. A disk modulator 7 with a uniformly quantized track, one of the active sections of which is elongated, is rotated at a constant angular speed by means of an electric motor 8. The angular speed of the electric motor 8 is maintained due to the rotation stabilizer 17 connected to the motor, to the input of which a control sequence is supplied pulses from the element OR 14, the inputs of which are connected to the outputs of the third
и четвертого формирователей импульсов 12, 11. Считывающие элементы 5 и б установлены против равномерноквантованной дорожки модул тора со смещением относительно друг друга на величину ,кратную четверти периода квантовани , а их выходы подсоединены соответственно к входам формирователей импульсов 11 и 12. Таким образом, образуетс замкнута обратна св зь: двигатель 8 - дисковый модул тор 7 - считывающие элементы 5, 6 -формирователи импульсов 11,12- элементы ИЛИ 14 - стабилизатор вращени 17 - двигатель 8, котора позвол ет поддерживать посто нной угловую скорость вращени модул тора. Удлиненный активный участок равномерноквантованной дрожки проходит один раз за один оборот против подвижного первого считывающего элемента 3 и против неподвижного второго считывающего элемента 4.and the fourth pulse shaper 12, 11. The readout elements 5 and b are mounted against the uniformly quantized track of the modulator with an offset relative to each other by a multiple of a quarter of the quantization period, and their outputs are connected respectively to the inputs of the pulse shapers 11 and 12. Thus, a closed feedback: motor 8 - disk modulator 7 - reading elements 5, 6 - pulse shapers 11,12 - elements OR 14 - stabilizer of rotation 17 - motor 8, which allows you to maintain constant angular velocity of rotation of the modulator. The elongated active portion of the uniformly quantized yeast passes once in one revolution against the movable first reading element 3 and against the stationary second reading element 4.
На счетный вход первого счетчика 15 поступают пр моугольные импульсы с выхода элемента ИЛИ 14. Эта же последовательность пр моугольных импульсов подаетс The counting input of the first counter 15 receives rectangular pulses from the output of the OR element 14. The same sequence of rectangular pulses is applied
на вход установки нул второго счетчика 16.at the input of the installation of zero of the second counter 16.
На счетный вход второго счетчика 16 поступают пр моугольные импульсы с выхода генератора импульсов 13. Частота гене- ратора импульсов 13 выбираетс из условий получени достаточной точности измерени угла положени объекта По фронту импульса с второго считывающего элемента 4 производитс обнуление первого счетчика 15, затем подсчитываютс импульсы с выходаThe counting input of the second counter 16 receives rectangular pulses from the output of the pulse generator 13. The frequency of the pulse generator 13 is selected from the conditions for obtaining a sufficient accuracy of measuring the position angle of the object. On the front of the pulse from the second reading element 4, the first counter 15 is zeroed, then the pulses are counted with exit
элемента ИЛИ 14 от считывающих элементов 5 и 6. Эти же импульсы обнул ют каждый раз второй счетчик 16, на счетный вход которого поступают импульсы с генератора импульсов 13. По фронту импульсов с первого считывающего элемента 3 производитс запись мгновенного состо ни первого и второго счетчиков 15, 16, в выходные первый и второй регистры 18 и 19.element OR 14 from the reading elements 5 and 6. These pulses reset each time the second counter 16, the counting input of which receives pulses from the pulse generator 13. On the edge of the pulses from the first reading element 3 is recorded the instantaneous state of the first and second counters 15 , 16, on weekends the first and second registers 18 and 19.
Таким образом, на выходе первого и второго регистров 18,19 устанавливаетс заThus, at the output of the first and second registers 18.19 is set for
каждый оборот дискового модул тора 7 двоичный код, соответствующий угловому положению исследуемого объекта относительно установленной системы координат.each revolution of the disk modulator 7 is a binary code corresponding to the angular position of the object under study relative to the established coordinate system.
Технико-экономическа эффективность предлагаемого устройства состоит в том, что по сравнению с базовым объектом, за который может быть прин т прототип, реализаци данного устройства позвол ет повысить точностьThe technical and economic efficiency of the proposed device consists in the fact that, compared with the base object, which can be taken as a prototype, the implementation of this device can improve the accuracy
отсчета угла положени объекта при упрощении схемы и увеличении ее надежности.measuring the position angle of the object while simplifying the circuit and increasing its reliability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904852265A RU1795545C (en) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | Angular position transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904852265A RU1795545C (en) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | Angular position transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1795545C true RU1795545C (en) | 1993-02-15 |
Family
ID=21528183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904852265A RU1795545C (en) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | Angular position transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1795545C (en) |
-
1990
- 1990-07-19 RU SU904852265A patent/RU1795545C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 551677, кл. Н 03 М 1/24, 1975. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ATE209331T1 (en) | PASSIVE SPEED DATA SYSTEM | |
US3882402A (en) | Circuit for transmitting velocity signals derived from position signals | |
US4855657A (en) | Positioning system | |
RU1795545C (en) | Angular position transducer | |
GB1060760A (en) | Measuring apparatus | |
IL136016A (en) | High sensor resolution position sensor device and method | |
US5594434A (en) | Angular sensing system | |
US4117327A (en) | Infrared deviation measuring device | |
US3509555A (en) | Position encoding apparatus | |
SU537369A1 (en) | Device for determining the position of an object | |
SU430422A1 (en) | CORNER CONVERTER | |
SU883939A1 (en) | Device for measuring polar coordinates | |
SU670802A1 (en) | Positioning displacement measuring system | |
SU643940A1 (en) | Shaft angular position-to-code converter | |
SU1610267A1 (en) | Apparatus for measuring displacement of object | |
SU1787824A1 (en) | Locomotive speed measuring device | |
SU512573A1 (en) | Demodulator of the width-modulated signal | |
SU135288A1 (en) | Code-Shaft Converter | |
WO2017007368A1 (en) | Method for measuring displacements of object | |
SU427368A1 (en) | ANGLE CONVERTER — CODE | |
SU1490485A1 (en) | Image transducer for displacement meters | |
SU1508092A1 (en) | Apparatus for measuring displacements | |
SU818821A1 (en) | Apparatus for coordinating working members of machine tools | |
SU461434A1 (en) | Angle Code Transducer | |
SU815738A1 (en) | Angular displacement converter |