SU1387198A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано дл  контрол  угловых перемещений механизмов на станках с ЧПУ. Целью изобретени   вл етс  повышение точности , надежности и расширение диапазона измерени  углов. Дл  достижени  поставленной цели в преобразователь, содержащий фазовращатель 11, генератор 10, формирователь 8 фазового импульса, два триггера 1 и 2, три элемента И 3-5, элемент 6 задержки, два реверсивных счетчика 7 и 9 и счетчик 15, введены делитель 12 частоты, регистр 14, блок 17 сравнени  кодов, цифровой фазовращатель 16, третий реверсивный счетчик 13, щина 18 установки начальных кодов. Преобразователь работает в режиме цифровой след щей системы интегрирующего тина, за счет третьего реверсивного счетчика 13 преобразователь стал многооборотным с предварительной установкой любого исходного начального кода, что позвол ет упростить преобразователь без использовани  ЦВМ. Кроме кодовых выходов преобразователь имеет тактовый выход 21, запрещающий съем информации с третьего реверсивного счетчика 13 и регистра 14 в моменты изменени  состо ни  последнего. 1 ил. S (Л с

Description

00 СХ)

со

СХ)

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть ис- пользов;)но дл  контрол  угловых перемещений механизмов на станках с числовым нрограммным управлением.

Цель изобретени  - повышение точности , надежности и расширение диапазона измерени  углов.

На чертеже приведена структурна  схема преобразовател  угла поворота вала в код.

Преобразователь содержит триггеры 1 и 2, элементы И 3-5, элемент 6 задержки, реверсивный счетчик 7, формирователь 8 фазового импульса, реверсивный счетчик 9, генератор 10 импульсов, фазовращатель 11, делитель 12, реверсивный счетчик 13, регистр 14, счетчик 15, цифровой фазовращатель 16, блок 17 сравнени  кодов, шину 18 установки кодов, выходы 19 и 20 преобразовател  и тактовый выход 21.

Преобразователь работает в режиме след щей системы, отрабатывающей изменение величины измер емого угла. За счет введени  третьего реверсивного счетчика 13 преобразователь стал многооборотным с предварительной установкой начальных условий.

Преобразователь работает следующим образом.

Импульсы с генератора 10 поступают на входы элементов И 3 и 4, а также на вход делител  12, с выхода которого импульсы поступают на счетный вход счетчика 15, имеющего ту же разр дность, что и регистр

14.На выходе разр дов счетчика 15 формируетс  кодова  развертка, котора  поступает на первую группу входов блока 17 сравнени  кодов, а также на вход фазовращател  16, который формирует напр жение питани  фазовращател  11.

Выходной сигнал фазовращател  11, представл ющий собой синусоидальное напр жение , фаза которого измен етс  относительно фазы любого из питающих напр жений при повороте вала фазовращател  11, поступает на формирователь 8, который содержит фильтр и пороговое устройство и формирует импульсы при переходе выходного напр жени  фазовращател  через ноль от отрицательного значени  к положительному. Последовательность фазовых импульсов, период следовани  которых равен периоду кодовой развертки счетчика

15,поступает на установочный вход триггера 2.

На установочный вход триггера 1 поступает последовательность импульсов с выхода блока 17, которые образуютс  при равенстве кодов на обоих группах кодовых входов блока 17. Поскольку разр дности кодовых входов равны, разр дность регистра 14 соответствует разр дности счетчика 15, то импульс на выходе блока 17 может по витьс  только один раз за период кодовой развертки, т. е. частота импульсов на выхо0

де блока 17 равна частоте импульг п на выходе формировател  8, а их фаза может измен тьс  в пределах от О ди 2  и зависимости от кода, хран щегос  в реп.итре 14.

Таким образом, на установочный вход триггера 2 поступают входные фазовые импульсы , а на установочный вход триггера 1 - импульсы, сформированные самой схемой , фаза которых может измен тьс  в пределах О-2л. Триггеры 1 и 2 вместе с элементами И 3-5, элементом 6 задержки образуют систему, определ ющую величину и знак фазового рассогласовани  между импульсами с выхода формировател  8 и

5 импульсами с выхода блока 17, и совместно с выходными импульсами генератора 10 формируют пакеты импульсов по одному из двух входов реверсивного счетчика 7. Число импульсов в пакете пропорционально абсолютной величине временного рас0 согласовани  между импульсами с выхода формировател  8 и импульсами с выхода блока 17. Знак рассогласовани  определ ет выход, на котором формируютс  пакеты импульсов.

5 Пусть импульс с формировател  8 приходит на триггер 2 раньше прихода импульса с блока 17 на триггер 1. Допустим , что при этом угол поворота вала фазовращател  . При этом триггер 2 взводитс , открываетс  элемент И 4 и импульсы с

0 генератора 10 начинают поступать через реверсивный счетчик 7 на вычитающий вход реверсивного счетчика 9, уменьща  его содержимое , и одновременно на вычитающий вход счетчика 13.

Допустим, что разр дность реверсивного

5 счетчика 7 равна разр дности делител  12. В некоторый момент времени код, хран щийс  в регистре 14, сравнитс  с кодом развертки на выходе первого счетчика 15, а на выходе блока 17 по витс  импульс, который взводит триггер 1. При этом триггер 1 сигналом логического нол  с инверсного выхода блокирует элемент И 4, прекраща  формирование пакета импульсов на его выходе. Установка обоих триггеров 1 и 2 в единичное состо ние приводит к открыванию

5 элемента И 5, который через элемент 6 задержки сбрасывает в исходное состо ние триггеры 1 и 2, а также осуществл ет перезапись содержимого счетчика 9 в регистр 14.

Цикл преобразовани  на этом заканчи0 ваетс , в регистре 14 записан код, который обеспечивает «нулевое фазовое рассогласование между выходными импульсами формировател  8 и блока 17, соответствующий коду измер емого угла. В счетчике 13 зафиксировано количество импульсов, которое

5 поступило на вход счетчика 9 дл  компенсации фазового рассогласовани . Если далее вал фазовращател  перемещатьс  не будет, то в следующем цикле работы

0

преобразовател  оба импульса на трип сры 1 и 2 поступ т одновременно, одновременно взведутс  оба триггера, однако элементы И 3 и 4 останутс  в заблокированном состо нии , откроетс  элемент И 5 и через элемент 6 задержки сбросит триггеры 1 и 2 в исходное состо ние.

При повороте вала фазовращател  в другую сторону () на триггер 1 выходной импульс блока 17 приходит раньше, чем выходной импульс формировател  8 на триггер 2. В этом случае первым взводитс  триггер 1, пакет импульсов формируетс  на выходе элемента И 3 и через счетчик 7 поступает на суммируюш.ие входы счетчиков 9 и 13, увеличива  их содержимое. С приходом выходного импульса формировател  8 цикл преобразовани  заканчиваетс , новое значение кода угла переписываетс  в регистр 14 с счетчика 9, фазовое рассогласование между импульсами ликвидируетс .

При новом повороте вала в ту же сторону , что и в предыдущем случае (), содержимое счетчика 13 увеличиваетс , а содержимое счетчика 9 уменьщаетс , поскольку выходной импульс формировател  приходитс  уже на следующий период кодовой разверкти. За это врем  счетчик 9 переполнитс , а затем наберет новое значение, равное

.-(Л макс-Л-р),

где новое значение кода в реверсивном счетчике 9;

NP - код, записанный в регистре 14; Ммакс-максимальный код реверсивного

счетчика 9;

Npc - число импульсов, поступивщее на вход счетчика 9.

Новое значение кода в реверсивном счетчике 9 соответствует новому положению вала в пределах О-2п, поэтому можно утверждать , что код в счетчике 9 соответствует позиционному положению вала фазовращател  в пределах одного оборота вала, а с разр дного выхода регистра 14, который  вл етс  первым кодовым выходом преобразовател , можно считывать код, однозначно определ ющий угловое положение вала в пределах одного оборота. Этот код преобразователь «помнит и восстанавливает при отключении и повторном включении питани .

Код в счетчике 13 накапливаетс  только при повороте вала фазовращйтел  и при разр дности счетчика 13, превращающей разр дность счетчика 9, соответствует угловому повороту вала на некоторое количество оборотов.

При занесении некоторого числа в счетчик 13 с кодового входа 18 преобразовател  отсчет угла можно производить от некоторого начального значени . Отсчет можно производить также от нол , если записать

нулевой код, т. е. произвести coj .di счетчика 13.

Поскольку сигналом завершени  цикла измерени   вл етс  сигнал с выхода эле- мента И 5, то этот сигнал, задержанный элементом 6 задержки, используетс  не только дл  сброса триггеров 1 и 2, перезаписи информации в регистр 14, но и дл  синхронизации приема информации с кодовых выходов 19 и 20 преобразовател  внешним устройством (ЭВМ) при помощи тактового выхода 21 преобразовател , куда этот сигнал поступает.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5 Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, выход которого соединен с входом формировател  фазового импульса, первый триггер, пр мой выход которого соединен с первыми входами

   „ первого и второго элементов И, а инверсный выход - с первым входом третьего элемента И, второй триггер, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, а пр мой выход - с вторыми входами третьего и второго элементов И,

   5 выход которого через элемент задержки соединен с одними входами первого и второго триггеров, генератор импульсов, выход которого соединен с третьими входами первого и третьего элементов И, выходы которых соединены с выходами первого ре версивного счетчика, выходы переполнени  которого соединены с входами второго реверсивного счетчика, счетчик, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, надежности и расширени  диапазона измерени  преобразовател , в него введены ре5 гистр, третий реверсивный счетчик, блок сравнени  кодов, цифровой фазорасщепи- тель, щина установки кодов, делитель, вход которого соединен с выходом генератора импульсов , а выход - с входом счетчика,

   0 выходы которого соединены с первой группой входов блока сравнени  кодов и входами цифрового фазорасщепител , выходы которого соединены с входами фазовращател , выходы второго реверсивного счетчика соединены с входами регистра, выходы которого

   5 соединены с второй группой входов блока сравнени  кодов, выход которого соединен с другим входом первого триггера, выходы первого реверсивного счетчика подключены к счетным входам третьего реверсивного счетчика подключены к счетным входам тре0 тьего реверсивного счетчика, установочные входы которого соединены с шиной установки кодов, выходы третьего реверсивного счетчика и выходы регистра  вл ютс  выходами преобразовател , выход элемента заг держки соединен с входом записи регистра и  вл етс  тактовым выходом преобразовател , а выход формировател  фазового импульса соединен с другим входом второго триггера.