SU1280700A1

SU1280700A1 - Shaft turn angle-to-digital converter

Info

Publication number: SU1280700A1
Application number: SU853887417A
Authority: SU
Inventors: Имерт Николаевич Волков; Людмила Константиновна Власова; Алексей Степанович Чирский; Михаил Ефимович Бородянский; Владимир Федорович Арсени
Original assignee: Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова
Priority date: 1985-03-04
Filing date: 1985-03-04
Publication date: 1986-12-30

Abstract

Изобретение относитс к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано дл аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. С целью повьшени разрешающей способности в преобразователь, содержащий кодирующее кольцо из тонкопленочного ферромагнитно1;о материала с пермаллоевыми аппликаци ми, неподвижную и подвижную головки, первый и второй ключи, генератор импульсов, кольце-, вой коммутатор, элемент задержки, блок совпадени , формирователь временного интервала, счетчик, формирователи радиального и тангенциального полей, введены последовательно соедиченные элемент ИЛИ, усилитель и распределитель импульсов, а кодирующее кольцо выполнено в виде сегментов, в каждом из которых введены генератор цилиндрического магнитного домена (ЦМД), магниточувствительный элемент и аннигил тор. Каждый сегмент изготовлен из отдельной феррит-гранатовой пластины ограниченного диаметра с ограниченным количеством аппликаций . Сегменты расположены последовательно-ступенчато по окружности кодирующего кольца. Под воздействчем радиального и тангенциального магнитных полей ЦМД продвигаетс по аппликаци м кодирующего кольца. Магниточувствительный элемент обнаруживает а достижение ЦМД до конца сегмента и вырабатывает импульс, который через (Л элемент ИЛИ, усилитель и распределитель поступает в генератор следующего сегмента. В аннигил торах в конце каждого сегмента ЦМД уничтожаетс . На выходе формировател временного интервала вырабатываетс импульс , длительность которого пропорциональна рассто нию по окружности ю кодирующего кольца от неподвижной 00 головки до подвижносй, т.е. пропорциональна углу поворота вала. Количество импульсов генератора, укладывающихс во временной интервал, подсчитьшаетс счетчиком, выходы которого вл ютс выходами преобразовател . 9 «л.The invention relates to the field of automation and computer technology and can be used for analog information sources with a digital computing device. In order to increase the resolution to a converter containing a thin-film ferromagnetic-1 coding ring; about a material with permalloy applications, fixed and moving heads, first and second keys, pulse generator, ring switch, delay element, block of coincidence, time interval generator , counter, radial and tangential field generators, the sequentially connected element OR, amplifier and pulse distributor are entered, and the coding ring is made in the form of a segment in, in each of which are incorporated generator cylindrical magnetic domain (CMD), and an element of magnetically annihilation Torr. Each segment is made of a separate ferrite-garnet plate of limited diameter with a limited number of applications. The segments are arranged sequentially-stepwise around the circumference of the coding ring. Under the influence of the radial and tangential magnetic fields, the CMD is advanced along the applications of the coding ring. The magnetically sensitive element detects the achievement of the CMD to the end of the segment and generates a pulse, which (EL element OR, amplifier and distributor enters the next segment generator. In the annihilator at the end of each segment, the CMD is destroyed. At the output of the time interval former, a pulse is generated whose duration is proportional to the distance around the circumference of the coding ring from the stationary 00 head to the movable, i.e. proportional to the angle of rotation of the shaft. the time slots are counted by a counter whose outputs are transducer outputs. 9 "l.

Description

1one

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл св зи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.The invention relates to automation and computing and can be used to connect analog information sources with a digital computing device.

Цель изобретени - повьшение разрешающей способности преобразовател путем увеличени числа пермаллоевых аппликаций в кодирующем кольце.The purpose of the invention is to increase the resolution of the converter by increasing the number of permalloy applications in the coding ring.

На фиг.1 изображена структурна схема предлагаемого преобразовател на фиг.2 - кодирующее кольцо.Figure 1 shows the structural diagram of the proposed Converter in figure 2 - the coding ring.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит кодирующее кольцо 1 , подвижную 2 и подвижную 3 считьшаю- щие головки, генератор 4 импульсов, кольцевой коммутатор 5, формирователи 6 и 7 радиального и тангенциального пол , ключи 8 и 9, формирователь 10 временного интервала, элемент 11 задержки, блок 12 совпадени , счетчи 13, элемент ИЛИ 14, усилитель 15 и распределитель 16 импульсов.The shaft rotation angle to code converter contains a coding ring 1, a movable 2 and a movable 3 coupling heads, a 4 pulse generator, a ring switch 5, drivers 6 and 7 of the radial and tangential field, keys 8 and 9, shaper 10 time interval, element 11 delays, coincidence unit 12, counters 13, an OR 14 element, an amplifier 15 and a pulse distributor 16.

Кодирующее кольцо 1 состоит из сегментов 17, каждый из которых вьшолнен из тонкопленочного ферромагнитного материала с пермаллоевыми аппликаци ми 18, генератора 19 цилиндрического магнитного домена (НМД), магниточув- ствительного элемента 20 и аннигил тора 21 .Coding ring 1 consists of segments 17, each of which is made of a thin-film ferromagnetic material with permalloy applications 18, a generator 19 of a cylindrical magnetic domain (CID), a magneto-sensing element 20 and an annihilator 21.

Каждый сегмент 17 изготовлен из отдельной феррит-гранатовой пластины ограниченного диаметра с ограниченным количеством аппликаций 18. Сегменты 17 расположены последовательно-ступенчато по окружности кодирующего кольца 1.Each segment 17 is made of a separate ferrite-garnet plate of limited diameter with a limited number of applications 18. Segments 17 are arranged sequentially-stepwise around the circumference of the coding ring 1.

Генератор (ЩД) 19 установлен в начале каждого сегмента 17 и представл ет собой токовую аппликацию в виде витка из тонкой пленки золота (или другого немагнитного проводника) Последн аппликаци сегмента 17 с удлиненным концом вл етс аннигил тором 21. В средней части аннигил тора 21 установлен магниточувствитель- ный элемент 20, который может быть магниторезисторным или магнитотран- зисторным датчиком.The generator (CD) 19 is installed at the beginning of each segment 17 and represents a current application in the form of a coil of thin gold film (or other nonmagnetic conductor). The last application of the segment 17 with an elongated end is the annihilator 21. In the middle part of the annihilator 21 is installed magnetically sensitive element 20, which may be a magnetoresistor or a magneto-transistor sensor.

Преобразователь угла поворота ва ла в код работает следующим образом.The converter of the angle of rotation of the shaft into the code works as follows.

Генератор 4 формирует непрерывную |ПОследовательность импульсов, которые в кольцевом коммутаторе 5 раздел ютс на нечетные и четные и поочередно поступают на формирователи -6 и 7 знакопеременных радиального и тангенциального магнитных полей. Посьткой им0The generator 4 generates a continuous | sequence of pulses, which in the ring switch 5 are divided into odd and even and are alternately fed to the formers -6 and 7 alternating radial and tangential magnetic fields. Seeding them

пульса в генератор 19 первого сегмента 17 в ферромагнитном материале сегмента создаетс ЦМД. Под воздействием радиального и тангенциального магнитных полей ЦМД продвигаетс по аппликаци м первого сегмента. Магнито- 1чувствительный элемент 20 обнаруживает достижение ЦМД конца сегмента и вырабатывает импульс, который через элемент ИЛИ 14, усилитель 15 и распределитель 16 поступает в генератор 19 следующего сегмента 17. Далееpulse into the generator 19 of the first segment 17 in the ferromagnetic material of the segment is created CMD. Under the influence of the radial and tangential magnetic fields, the CMD is advanced along the applications of the first segment. Magneto-1 sensitive element 20 detects the achievement of the CMD end of the segment and produces a pulse, which through the element OR 14, the amplifier 15 and the distributor 16 enters the generator 19 of the next segment 17. Further

5 аналогичным образом продвигаетс по аппликаци м второго сегмента и поступает в третий сегмент и т.д. В аннигил торах 21 каждого сегмента IIWI уничтожаетс . Таким образом ЦМД продвигаетс по окружности кодирующего кольца со скоростью, определ емой частотой генератора 4. Головка 2 расположена неподвижно возле аппликации , соответствующей началу отсче5 та угла поворота вала, а головка 3 . жестко св зана с валом, вращаетс вместе с ним, остава сь все врем сопр женной с кольцом аппликаций ЦМД, и перемеща сь вдоль кодирующего коль30 ца 1, проходит возле головки 2, на выходе которой при этом по вл етс импульс начала отсчета угла поворота. Этот импульс через запрещающий ключ 8 (в момент отсутстви импульса про35 движени от генератора 4) поступает на формирователь 10 временного интервала , на выходе которого начинаетс импульс интервала измерени угла поворота . Головкой 3 при прохождении5 proceeds in a similar manner on the applications of the second segment and enters the third segment, etc. In the annihilator tori 21, each IIWI segment is destroyed. Thus, the CMD is advanced around the circumference of the coding ring at a speed determined by the frequency of the oscillator 4. Head 2 is stationary near the application corresponding to the beginning of the countdown of the angle of rotation of the shaft, and head 3. rigidly connected with the shaft, rotates along with it, remaining all time conjugated with the CMD ring of applications, and moving along the coding ring 1, passes near the head 2, at the output of which a turning point of the angle of rotation appears. This impulse through the inhibit switch 8 (at the moment when there is no impulse of movement from the generator 4) is fed to the shaper 10 of the time interval, at the output of which the pulse of the angle of rotation angle measurement begins. Head 3 when passing

40 мимо нее ЦМД вырабатываетс импульс окончани интервала измерени , который через запрещающий ключ 9 (в момент отсутстви импульса продвижени ) поступает на вход формировател 10.40, a CMD is generated past it, the pulse of the end of the measurement interval, which through the inhibitory key 9 (at the moment of the absence of the advance pulse) enters the input of the driver 10.

45 Импульс на выходе формировател 10 заканчиваетс . Этот импульс подаетс в блок 12 совпадени , на другой вход которого через элемент 11 задержки непрерывно подаютс импульсы от гене50 ратора 4. На выход блока 12 совпадени к счетчику 13 проход т только те импульсы генератора 4, которые по времени совпадают с импульсом измерительного интервала. Количество этих 55 импульсов, считываемых счетчиком 13, пропорционально углу поворота вала. Нестабильность генератора 4 не вносит дополнительной погрешности, поскольку каждый импульс генератора 445 The impulse at the output of the former 10 is terminated. This pulse is applied to a coincidence unit 12, to another input through a delay element 11, pulses from a generator 4 are continuously supplied. Only those generator 4 pulses that coincide in time with a measuring interval pulse are passed to the counter 13 output. The number of these 55 pulses read by the counter 13 is proportional to the angle of rotation of the shaft. The instability of the generator 4 does not introduce additional error, since each pulse of the generator 4

33

жестко св зан с положением НМД на аппликаци х.rigidly associated with the position of the UIDs on the applications.

Claims

11 The invention relates to automation and computing and can be used to communicate analog information sources with a digital computing device. The purpose of the invention is to increase the resolution of the converter by increasing the number of permalloy applications in the coding ring. Figure 1 shows the structural diagram of the proposed Converter; figure 2 - encoding ring. The converter of the angle of rotation of the shaft into the code contains a coding ring 1, n movable 2 and movable 3 scoring heads, a generator of 4 pulses, a ring switch 5, drivers 6 and 7 of a radial and tangential field, keys 8 and 9, driver 10 time interval, element 11 delays, coincidence unit 12, counters 13, an OR 14 element, an amplifier 15 and a pulse distributor 16. Encoding ring 1 consists of segments 17, each of which is composed of a thin-film ferromagnetic material with permalloy applications 18, a generator 19 of a cylindrical magnetic domain (CID), a magnetically sensitive element 20, and an annihilator 21. Each segment 17 is made of a separate ferrite-garnet plate of limited diameter with a limited number of applications 18. Segments 17 are arranged sequentially and stepwise around the circumference of the coding ring 1. The generator (BC) 19 is installed at the beginning of each segment 17 and represents a current application in the form of a coil from a thin film of gold (or another non-magnetic conductor. The last application of the segment 17 with an elongated end is the annihilator 21. In the middle part of the annihilator 21 there is a magnetosensitive element T 20, which can be a magnetoresistor or magnetotransistor sensor. The shaft angle converter into the code works as follows. The generator 4 forms a continuous | Sequence of pulses, which in the ring switch 5 are divided into odd and even and alternately act on the formers -6 and 7 is the sign of 0 variable radial and tangential magnetic fields. A pulse is generated by a pulse in the generator 19 of the first segment 17 in the ferromagnetic material of the segment. Under the influence of the radial and tangential magnetic fields, the CMD is advanced along the applications of the first segment. The magnetically sensitive element 20 detects the CMD end of the segment and produces a pulse, which through the element OR 14, the amplifier 15 and the distributor 16 enters the generator 19 of the next segment 17. Further, it advances in the same way through the applications of the second segment and enters the third segment, etc. In the annihilator tori 21, each IIWI segment is destroyed. Thus, the CMD is advanced around the circumference of the ring-coding speed, determined by the frequency of the oscillator 4. Head 2 is stationary near the application corresponding to the origin of the angle of rotation of the shaft, and head 3. rigidly connected with the shaft, rotates together with it, remaining all time conjugated with the CMD ring of applications, and moving along the coding ring 1, passes near the head 2, at the output of which a turning point momentum appears. This impulse through the inhibit key 8 (at the moment when there is no impulse of advancement from the generator 4) is fed to the shaper 10 of the time interval, at the output of which the pulse of the angle of rotation angle begins. By the head 3, when the CMD passes by it, a pulse of the end of the measurement interval is generated, which through the inhibit key 9 (at the moment of the absence of the advance pulse) enters the input of the driver 10. The pulse at the output of the driver 10 ends. This pulse is fed to a coincidence unit 12, to another input through a delay element 11, pulses from a generator 4 are continuously supplied. Only those generator 4 pulses that coincide in time with a measuring interval pulse are passed to the output of a coincidence unit 12. The number of these pulses, read by the counter 13, is proportional to the angle of rotation of the shaft. The instability of the generator 4 does not introduce an additional error, since each pulse of the generator 4 31 is rigidly associated with the position of the GWD on the applications. The elimination of the effect of radial and tangential magnetic fields on magnetic heads is carried out by using holding keys 8 and 9 in the communication circuit of heads 2 and 3 with the inputs of the time generator 10. These keys have control inputs, which receive prohibitive pulses from the generator 4, I closing keys during the action of the advance pulse, and do not transmit pulses that occur in heads 2 and 3 under the action of radial and tangential magnetic fields. In this way, the immunity of the converter is ensured. Claims of the shaft angle converter into a code containing a coding ring made of thin film ferromagnetic material with permalloy applications, fixed and movable read heads connected to the information inputs of the first and second keys, respectively, generator, pulses, the output of which is connected to the ring input the switch to the control inputs of the first and second keys and through the delay element to 00 one input of the match block, the outputs of the first and second keys are connected to the inputs of the time slot, the output of which is connected to another input of the coincidence unit, the output of the coincidence unit is connected to the counter input, the outputs of the ring commutator are connected to the inputs of the radial and tangential field drivers, respectively, in order to increase the resolution of the converter, into it the OR connected in series, - / amplifier and pulse distributor, and the coding ring is made in the form of a set of segments, each of which contains a cylinder generator magnetic magnetically sensitive element and annihilator, cylindrical domain generators are installed at the beginning of each segment, and annihilators and magnetically sensitive elements at the end of the segment, the outputs of the magnetically sensitive elements of the segments are connected to the inputs of the OR element, and the outputs of the pulse distributor are connected to: the inputs of the cylindrical generators magnetic domain of the corresponding segments.

K.1lf OT.16

(fJus.2