SU1104569A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий последовательно расположенные на оптической оси первый излучатель, кодовый диск и первый фотоприемник, первый вывод которого соединен с первым выводом первого излучател  и с шиной нулевого потенциала, а второй вывод - с базой транзистора первого ключа, коллектор которого соединен с вторым вьшодом перЬого излучател , а эмиттер - с шиной питани , отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  преобразовател , в него.введены узел разделени  выходных сигналов и второй излучатель, второй фотоприемник, второй ключ на транзисторе обратной проводимости, первые вьюоды второго излучател  и второго фотоприемника соединены с шиной питани , второй вьшод второго фотоприемника соединен с базой транзистора обратной проводимости второго ключа, коллектор которого соединен с вторым выводом второго излучател , с коллектором транзистора первого ключа и с входом узла разделени  выходных сигналов,а эмиттер соединен с шиной нулевого потенциала. 2.Преобразователь по п.1, о тличающийс   тем, что узел разделени  выходных сигналов содержит два амплитудных дискриминатора, рходы которых соединены с входом узла разделени  выходных сигналов, (Л два элемента задержки и два элемента И, выход первого амплитудного дискриминатора непосредственно и через первый элемент задержки соединен с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, выход второго амплитудного дискриминатора непосредственно и через второй элемент задержки соединен с вторыми 4 сд входами соответственно второго и первого элементов И. Од 3.Преобразователь по п.1, отсо личающийс  тем, что фотоприемниКи и соответствующие им излучатели расположены в плоскос ти кодового диска с возможностью поочередного перекрыти  соответствующих оптических осей.

Description

1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах, требующих измерени  числа оборотов и определени  направлени  вращени , например, в счетчиках расхода электроэнергии , системах управлени  вращением валков прокатных гтанов и т.д. .

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий диск с пазами, управл ющий трем  фотопарами (лампа накаливани  - фототранзистор ), три триггера, формирователь импульсов, элемент ИЛИ, моностабильный мультивибратор и ре версивньп1 счетчик lj .

Этот преобразователь отличаетс  сложностью технической реализации.

Известен также преобразователь угла поворота вала в код, содержащий диск с прорез ми, трехканальный узел фотодатчиков и логическую схему определени  направлени  вращени  вала 2 .

Однако этот преобразователь отличаетс  сложностью, так как его логическа  схема требует применени  элементов пам ти (трехстабильного триггера ) и анализирует последовательную смену состо ний трех смещенных в плоскости диска фотодатчиков, сигналы с выходов которых по трем информационным шинам поступают в логический блок.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  преобразователь угла поворота вала в код, содержащий кодовый диск, светоизлучатель , подключенный к источнику напр жени  через параллельно между собой соединенные резистор и транзистор , база которого через фотоприемник соединена с источником питающего напр жени . База транзистора подключена также к входу усилител  выходных сигналов з .

Известный преобразователь имеет простую конструкцию, но может использоватьс  в тех случа х, когда не требуетс  различать направление вращени  (перемещени ). Это сужает область применени  преобразовател .

Цель изобретени  - расширение области применени  преобразовател  за счет разделени  выходных сигналов в зависимости от направлени вращени  (перемещени ).

45692

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий последователь- но расположенные на оптической оси 5 первьй излучатель, кодовый диск и первьп фотоприемник, первый вывод которого соединен с первым выводом первого излучател  и с шиной нулевого потенциала, а второй вьшод - с 10 базой транзистора первого ключа,коллектор которого соединен с вторым выводом первого излучател , а эмиттер - с шиной питани , введены узел разделени  выходных сигналов и второй 15 излучатель, второй фотоприемник, второй ключ на транзисторе обратной проводимости, первые выводы второго излучател  и второго фотоприемника соединены с шиной питани , второй 0 вывод второго фотоприемника соединен с базой транзистора обратной проводимости второго ключа, коллектор которого соединен с вторым выводом второго излучател , с коллектором

5 транзистора первого ключа и с входом узла разделени  выходных сигналов,а эмиттер соединен с шиной нулевогр потенциала .

Узел разделени  выходных сигна0 лов содержит два амплитудных дискриминатора , входы которых соединены с входом узла разделени  выходных сигналов, два элемента задержки и два элемента И, выход первого амплитудc ного дискриминатора непосредственно и через первый элемент задержки соединен с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, выход второго амплитудного дискрими0 натора непосредственно и через второй элемент задержки соединен с вторыми входами соответственно второго и первого элементов И.

Фотоприемники и соответствующие излучатели расположёны в плоскости кодового диска с возможностью поочредного перекрыти  соответствующих оптических осей.

На фиг.1 представлена функциональна  схема преобразовател  угла поворота вала в код; на фиг.2 временные диаграммы работы преобразовател .

55 Преобразователь угла поворота вала в код содержит кодовый диск 1, первьй и второй излучатели 2 и 3, узел 4 разделени  выходных сигналов. 3 . . фотоприемники 5 и 6, ключи на транзисторах 7 и 8, узел 4 разделени  выходных сигналов содержит два амплитудных дискриминатора 9 и 10, два элемента 11 и 12 задержки, два элемента И 13 и 14, излучатели 2 и 3 смещены в плоскости кодового диска на угол, при котором обеспечиваетс  участок перекрыти  зон открывани  щелей их фотоприемников 5 и 6, а напр жение U источника питани  выбираетс  равным номинальному напр жению излучателей 2 и 3. Амплитудные дискриминаторы 9 и 10 узла 4 разделени  выходных сигна лов формируют выходные сигналы при достижении их входными сигналами уровней соответственно U и -у, причем выход амплитудного дискриминатора 10 - инверсный. Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом . В положении, когда кодовый диск закрывает щели обоих излучателей 2 и 3, их фотоприемники 5 и 6 затем нены и ток, протекающий через базы транзисторов 7 и 8, будет минимальным , определ емым темновым током их фотоприемников 5 и 6. Транзисторы 7 и 8 закрыты, а их излучатели 2и 3 подключены последовательно к источнику питани  с напр жением U, благодар  чему ток излучателей 2 и 3определ етс  половинным напр жени ем (у) источника питани , приложен ным к каждому излучателю, и их собственным внутренним сопротивлен ем. При этом с объединенных коллекторов транзисторов 7 и 8 на входы амплитудных дискриминаторов 9 и 10 узла 4 разделени  выходных сигнало поступает потенциал у (фиг.2а), а так как амплитудные дискриминаторы 9 и 10 настроены на срабатывание п достижении их входными сигналами уровней соответственно U и -, то на выходах обоих амплитудных дискриминаторов (фиг.2 в,с) присутствуют нулевые сигналы. Следовател но, на выходах элементов И 13 и 14 а значит,и на выходных шинах (+) (-) преобразовател  сигналы отсутствуют , При вращении кодового диска 1, например, по часовой стрелке в момент времени t (фиг.2) его пазом открываетс  щель излучател  2. По мере открьшани  щели световой поток, падающий на фотоприемник 5, возрастает , при этом увеличиваетс  ток цепи базы транзистора 7, который начинает открыватьс . Происходит шунтирование излучател  3, что приводит к увеличению тока излучател  2. Возросший световой поток попадает на фотоприемник 5 и, в свою очередь, вызьшает увеличение тока базы, что приводит к дальнейшему открыванию транзистора 7, шунтированию излучател  3,, возрастанию светового потока от излучател  2 и т.д. Благодар  наличию положительной обратной св зи по световому потоку ток излучател  2 резко возрастает до номинального, а излучател  3 - резко падает до нул  и на коллекторах обоих транзисторов 7 и 8 устанавливаетс  нулевой потенциал (фиг.2 а). Прин то, что падение напр жени  на эмиттер коллекторном переходе открытого транзистора равно нулю. При этом на выходе амплитудного дискриминатора 10 формируетс  единичный сигнал (фиг.2 с), которьп поступает на вторые входы выходных элементов И 13 и 14, причем на элемент И 13 сигнал поступает через элемент 12 задержки. Однако на выходных шинах преобразовател  сигналы не по вл ютс , так как на первых входах элементов И 13 и 14 присутствует нулевой сигнал с выхода амплитудного дискриминатора 9. При дальнейшем вращении диска его диаметрально противоположным пазом в момент времени tj открываетс  Щель излучател  3. Однако вследствие того, что он полностью шунтирован открытым транзистором 7 световой поток излучател  3 отсутствует и состо ние схемы преобразовател  в этот момент времени не мен етс . Дальнейшее вращение диска по часовой стрелке приводит в момент времени tj к закрьшанию щели излучател  2, что обеспечивает резкое возрастание выходного сигнала с коллекторов транзисторов 7 и 8 от О до и (фиг.2 а) за счет того, что при затемнении фотоприемника 5 благодар  наличию положительной обратной св зи по световому потоку транзисS1 тор 7 закрываетс  и ток излучател  2 резко падает. Это процесс ускор етс  еще и тем, что при закрывании транзистора 7 уменьшаетс  его шунти рующее действие на излу гатель 3, что пр водит к увеличению его светового потока. Так как к моменту времени t щель -излучател  3 полностью открыта диаметрально противо положным пазом кодового диска 1 и благодар  наличию положительной обратной св зи по световому потоку транзистор 8 резко открываетс , подключа  излучатель 3 на полное напр жение источника питани  и одно временно шунтиру  излучатель 2. При этом вьпсодной сигнал, снимаемый с коллекторов транзисторов 7 и 8, резко возрастает от О до U. . Скорость изменени  выходного сигнала транзисторов 7 и 8 в общем случае зависит от характеристики из лучателей 2 и 3, выбора параметров транзисторов 7 и 8 и фотоприемников 5 и 6. При достаточно высоком коэффициенте усилени  транзистора и использовании безьшерционных излучателей можно получить практически релейную выходную характеристику преобразовател . При скачкообразном возрастании сигнала на входах амплитудных дискриминаторов 9 и 10 от О до зна- чени  и, их выходные сигналы мен ют с  на противоположные (фиг.2 в,с), а именно, на выходе амплитудного дискриминатора 9 по вл етс  ё кнкчньй , а на выходе амплитудного дискриминатора 10 - нулевой сигналы. Единичньй сигнал с выхода амплитудного дискриминатора 9 поступает на первый вход злемента И 13, а так ка в течение времени D на его втором входе еще присутствует единичный сигнал с выхода элемента 12 задержк ( фиг. 2 е), то на выходной шине (+) преобразовател , св занной с выходо элемента И 13, формируетс  единичны сигнал длительностью о ( i - длительность задержки единичного сигна ла на выходах) элементов 11 и 12 за держки при изменении их входного сигнала из 1 в О. Единичный сигнал с выхода амплитуд ного дискриминатора 9 через элемент 11 задержки поступает также на первый вход элемента И 14, однако на е выход не проходит, так как по вто9 рому входу элемент И 14 уже заблокирован нулевым сигналом с выхода амплитудного дискриминатора 10, причем по вление нулевого сигнала на его выходе предшествует по влению единичного сигнала на выходе дискриминатора 9, так как уровни их срабатывани  составл ют соответственно fHU. При дальнейшем вращении диска и закрывании в момент времени tA щели излучател  3 процесс изменени  тока его фотоприемника 6 протекает в обратном пор дке, и транзистор 8 закрываетс . Так как транзистор 7 бып закрыт ранее (в момент времени tj), то излучатели 5 и 6 вновь подключаютс  последовательно к источнику напр жени  и и на выходной шине фотодатчиков вновь устанавливаетс  потенциал J (фиг.2 а). Вращение кодового диска 1 против часовой стрелки вызывает обратный пор док работы излучателей 2 и 3. (фиг.2), причем если в рассмотренном Bbmie случае вращени  кодового диска по часовой стрелке сигнал на выходной шине излучателей 2 и 3 измен етс  в последовательности и „ „ и 0 и - 2 то при вращении против часовой стрелки их выходной сигнал измен етс  в последовательности §- «-0-1 Очевидно, что при изменение выходного сигнала излучателей от значени  и до О узел 4 разделени  выходных сигналов формирует единичный сигнал длительностью на выходе элемента И 14 св занном с выходной шиной (-) преобразовател . Следовательно, при вращении диска по часовой стрелке в мймент закрывани  щели первого по ходу вращени  излучател  сигнал на выходной шине транзисторов скачкообразно измен етс  от О до и, а при обратном вращении - от U до 0. Эти изменени  преобразуютс  логической схемой в импульсные сигналы на соответствующих выходных шинах преобразовател  Если в рабочей зоне (зоне открьшани  щели одного или обоих 7И излучателей) происходит изменение направлени  вращени  кодового диска, то выходные импульсы либо не по вл ютс  вовсе (если реверс происходит в интервале времени от tЛлибo по вл етс  пара импульсов, пр мой и обратный (если реверс происходит в интервале времени от 1адо ц),что при использовании реверсивного счета исключает возможность ошибки. Если в рабочей зоне происход т многократные колебани  кодового диска, вызываемь1ё, например, вибраци ми , а первоначальное направление вращени  диска не мен етс , и если эти колебани  настолько значитель69 ные, что перекрывают точки формировани  выходных импульсов противоположных знаков, то преобразователь формирует 3,5,7 и т.д. импульсов,причем 2,3,4 и т.д. из них формируютс  на выходной шине, соответствующей начальному направлению вращени , что при использовании реверсивного счета также исключает возможность ошибки. Таким образом, в преобразователе выходные импульсы в зависимости от направлени  вращени  диска формируютс  либо на шине пр мого счета (н) при вращении по часовой стрелке, либо на вшне обратного счета (-) при вращении против часовой стрелки.

Врацение no часовой стреме

Зона offMptumoa ве  I ао ювоттнаг

Лрвваше nfonuB wceSau етрелм

Т It fe |,

и

,1

1 li

Ла.2

Claims (3)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий последовательно расположенные на оптической оси первый излучатель, кодовый диск и первый фотоприемник, первый вывод которого соединен с первым выводом первого излучателя и с шиной нулевого потенциала, а второй вывод - с базой транзистора первого ключа, коллектор которого соединен с вторым выводом первого излучателя, а эмиттер - с шиной питания, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения преобразователя, в него.введены узел разделения выходных сигналов и второй излучатель, второй фотоприемник, второй ключ на транзисторе обратной проводимости, первые выводы второго излучателя и второго фотоприемника соединены с шиной питания, второй вывод второго фотоприемника соединен с базой транзистора обратной проводимости второго ключа, коллектор которого соединен с вторым выводом второго излучателя, с коллектором транзистора первого ключа и с входом узла разделения выходных сигналов,а эмиттер соединен с шиной нулевого потенциала.

2. Преобразователь по п.1, о тличающийс я тем, что узел разделения выходных сигналов содержит два амплитудных дискриминатора, входы которых соединены с входом узла разделения выходных сигналов, два элемента задержки и два элемента И, выход первого амплитудного дискриминатора непосредственно и через первый элемент задержки соединен с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, выход второго амплитудного дискриминатора непосредственно и через второй элемент задержки соединен с вторыми входами соответственно второго и первого элементов И.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что фотоприемниКи и соответствующие им излучатели расположены в плоскос- 'ти кодового диска с возможностью поочередного перекрытия соответствующих оптических осей.

SU т. 1104569