SU1654753A1 - Device for converting rotational speed to code - Google Patents
Device for converting rotational speed to code Download PDFInfo
- Publication number
- SU1654753A1 SU1654753A1 SU884450493A SU4450493A SU1654753A1 SU 1654753 A1 SU1654753 A1 SU 1654753A1 SU 884450493 A SU884450493 A SU 884450493A SU 4450493 A SU4450493 A SU 4450493A SU 1654753 A1 SU1654753 A1 SU 1654753A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- processing unit
- input
- synchronization
- unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к контрольно измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, в частности в станках с ЧПУ, робототехнических системах и др. Цель - расширение функциональных возможностей устройства преобразовани угловой скорости в код путем определени знака угловой скорости и угла поворота . Устройство содержит источник света, непрозрачный диск с диафрагмой, линейный многоэлементный фотоприемник, св занный с блоком обработки, блок развертки и синхронизации, св занный с фотоприемником , блоком обработки и с введенным блоком формировани выходного кода, который св зан также с блоком обработки, а выходы которого вл ютс выходами устройства , причем диафрагма выполнена в виде спирали Архимеда, а фотоприемник выполнен развертывающим. 4 ил. СПThe invention relates to a control measuring technique and can be used in mechanical engineering, in particular, in CNC machines, robotic systems, etc. The goal is to enhance the functionality of the device converting angular velocity into a code by determining the sign of angular velocity and angle of rotation. The device contains a light source, an opaque disk with a diaphragm, a linear multi-element photodetector associated with the processing unit, a scanner and synchronization unit associated with the photoreceiver, the processing unit and the input processing code generation unit that is also associated with the processing unit, and the outputs which are the outputs of the device, and the diaphragm is made in the form of an Archimedes spiral, and the photodetector is made sweep. 4 il. SP
Description
Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, в частности в станках с ЧПУ, работотехнических системах , в системах автоматизации технологического процесса.The invention relates to measurement and control technology and can be used in mechanical engineering, in particular, in CNC machines, work-engineering systems, and in technological process automation systems.
Цель изобретени - повышение функциональных возможностей преобразовател угловой скорости в код путем определени знака угловой скорости и.угла поворота.The purpose of the invention is to increase the functionality of the angular velocity transducer into a code by determining the sign of the angular velocity and the angle of rotation.
На фиг.1 приведена функциональна схема устройства преобразовани угловой скорости в код: на фиг.2 - вид спирали диска (а), функциональна схема фотоприемника (б), функциональна схема блока развертки и синхронизации (в); на фиг.З - функциональна схема блока обработки сигналов (а), функциональна схема блока формировани выходного кода (б); на фиг.А временные диаграммы работы устройства.Fig. 1 shows a functional diagram of the device for converting an angular velocity into a code: Fig. 2 is a view of a disk spiral (a), a functional diagram of a photodetector (b), a functional diagram of a scanner and synchronization (c); FIG. 3 is a functional diagram of a signal processing unit (a), a functional diagram of an output code generation unit (b); in FIG. A: timing diagrams of the device operation.
Устройство содержит источник 1 света, непрозрачный диск 2 с диафрагмой в виде спирали 3, линейный многоэлементный фотоприемник 4 с матричной линейной фазо- чувствительной поверхностью, управл ющие , запускающие и тактирующие входы которого по шинам 5 и 6 соединены с блоком 7 развертки и синхронизации, а его выход по шине 8 подключен к сигнальному входу блока 9 обработки сигналов, к управл ющему входу которого по шине 10 подключен тактовый выход блока 7 развертки и синхронизации , выход синхронизации и высокочастотный выход которого подключены по шине 11. 12 к синхронизирующему и тактовому входам блока 13 формировани выходного кода соответственно. К сигнальномуThe device contains a light source 1, an opaque disk 2 with a diaphragm in the form of a spiral 3, a linear multi-element photodetector 4 with a matrix linear phase-sensitive surface, the control, triggering and clocking inputs of which are connected to the scanner 7 and synchronization unit 7, and its output via bus 8 is connected to the signal input of the signal processing unit 9, to the control input of which the bus output 10 is connected to the clock output of the sweep and synchronization unit 7, the synchronization output and the high-frequency output of which is connected via the bus 12 to the clock 11 and clock input 13 form an output block code, respectively. To signal
О СЛAbout SL
м елa piece of chalk
GJGj
входу блока формировани выходного кода по шине 14 подключен выход блока 9 обработки сигналов. Выходы блока формировани выходного кода по шинах 15-17 вл ютс выходами устройства. По шинам 15-17 выдаетс информаци об угловой скорости, направлении и угле поворота соответственно . Спираль может быть выполнена в виде спирали Архимеда (фиг.2а).An output of the signal processing unit 9 is connected to the input of the output code generating unit via the bus 14. The outputs of the output code generating unit over the buses 15-17 are the outputs of the device. Tires 15-17 provide information about the angular speed, direction and angle of rotation, respectively. The spiral can be made in the form of an Archimedes spiral (Fig. 2a).
Многоэлементный развертывающий фотоприемник 4 может быть, например, выполнен в виде интегральной МДП-фотоди- одной матрицы 18 со встроенными регистрами стирани 19 и считывани 20, выходы которых подключены к входам стирани и считывани оптических элементов матрицы , регистры имеют по одному запускающему и по два тактовых входа (фиг.26).A multi-element sweep photodetector 4 may, for example, be designed as an integral MOS photodiode of one matrix 18 with embedded erasers 19 and read 20 registers, the outputs of which are connected to the erase and read inputs of the optical elements of the array, the registers have one trigger and two clockwise input (Fig.26).
Блок 7 развертки и синхронизации содержит генератор 21 импульсов, триггер 22, делитель 23 частоты и блок 24 задержки, тактовый выход генератора 21 импульсов подключен к управл ющему входу блока 9 обработки сигналов и вл етс входом триггера 22, а высокочастотный выход 12 под- ключей к блоку 13 формировани выходного кода, триггер 22, делитель 23 частоты и блок 24 задержки последовательно подключены друг за другом и их выходы вл ютс управл ющими входами фотоприемника 4, сиг- нальным выходом которого вл етс шина 8.The sweep and synchronization unit 7 contains a pulse generator 21, a trigger 22, a frequency divider 23 and a delay unit 24, a clock output of the pulse generator 21 is connected to the control input of the signal processing unit 9 and is the trigger trigger input 22, and the high-frequency output 12 connects to The output code generation unit 13, the trigger 22, the frequency divider 23 and the delay unit 24 are sequentially connected one after the other and their outputs are the control inputs of the photoreceiver 4, the signal output of which is bus 8.
Блок 9 обработки сигналов содержит усилитель 25, блок 26 выборки и хранени , фильтр 27 низких частот, амплитудный дис- криминатор 28, содержащий последовательно подключенные друг за другом амплитудный детектор 29 и компаратор 30, второй вход которого подключен к входу амплитудного детектора 29. Усилитель 25, блок 26 выборки и хранени , фильтр 27 низких частот и амплитудный дискриминатор 28 последовательно подключены друг к другу . Выход фотоприемника 4 вл етс входом усилител 25, тактовый выход усили- тел 25, тактовый выход 10 блока 7 развертки и синхронизации подключен к входу синхронизации блока 26 выборки и хранени . Выход амплитудного дискриминатора вл етс выходом блока обработки сигна- лов.The signal processing unit 9 comprises an amplifier 25, a sampling and storage unit 26, a low-pass filter 27, an amplitude discriminator 28 containing successively connected amplitude detector 29 and a comparator 30, the second input of which is connected to the input of the amplitude detector 29. Amplifier 25 , a sampling and storage unit 26, a low-pass filter 27 and an amplitude discriminator 28 are connected in series with each other. The output of the photoreceiver 4 is the input of the amplifier 25, the clock output of the amplifiers 25, the clock output 10 of the scanning and synchronization unit 7 is connected to the synchronization input of the sample and storage unit 26. The output of the amplitude discriminator is the output of the signal processing unit.
Блок 13 формировани выходного кода содержит четыре триггера 31-34, четыре схемы И 35-38, схему ИЛИ 39, реверсивный счетчик 40, счетчик 41. Первый вход схемы И 35 соединен со счетным входом триггера 31 и выходом блока 9 обработки сигналов по шине 14, а второй вход - со счетным выходом триггера 32, а выход - с первым входом схемы ИЛИ 39. Первый и второй входы схемы И 36 соединены с выходом триггера 31 и с выходом триггера 32 и шиной 12 соответственно , а выход - с вторым входом схемы ИЛИ 39, выход которой подключен к первым входам схем И 37 и 38, выходы которых подключены к счетным входам счетчика 40. Вторые входы схем И 37 и 38 соединены с пр мыми инверсным выходами триггера 34. Счетный вход триггера 32 по шине 12 соединен с высокочастотным выходом блока 7 развертки и объединен с вторым входом схемы И 36. Вход обнулени триггера 34 вл етс синхронизирующим входом 11 блока 13 формировани выходного кода и объединен с входом триггера 34 и входом обнулени счетчика 41, выходы которого по шине 17 вл ютс выходами устройства по углу поворота. Вход триггера 32 вл етс тактовым входом блока 13 формировани выходного кода . Выходы схем И 37 и 38 соединены с входами пр мого и обратного счета реверсивного счетчика 40 соответственно , выходы которого по шине 15 вл ютс выходами устройства по скорости. Выход нул счетчика 40 подключен к первому входу триггера 33, второй вход которого обьеди- нен с выходом 42 синхронизации устройства , а выход триггера 33 по шине 16 вл етс выходом устройства по направлению поворота .The output code generation unit 13 contains four triggers 31-34, four AND 35-38 circuits, an OR 39 circuit, a reversible counter 40, a counter 41. The first input of the AND 35 circuit is connected to the counting input of the trigger 31 and the output of the signal processing unit 9 via bus 14 and the second input - with the counting trigger output 32, and the output - with the first input of the circuit OR 39. The first and second inputs of the AND 36 circuit are connected to the trigger output 31 and to the trigger output 32 and bus 12, respectively, and the output to the second input of the circuit OR 39, the output of which is connected to the first inputs of the circuits AND 37 and 38, the outputs of which are connected to counting inputs of the counter 40. The second inputs of the circuits 37 and 38 are connected to the direct inverse outputs of the trigger 34. The counting input of the trigger 32 via the bus 12 is connected to the high-frequency output of the scanning unit 7 and combined with the second input of the circuit 36. The reset input of the trigger 34 is the synchronization input 11 of the output code generation unit 13 and combined with the input of the trigger 34 and the zeroing input of the counter 41, whose outputs on the bus 17 are the device outputs in a rotation angle. The trigger input 32 is a clock input of the output code generation unit 13. The outputs of the circuits 37 and 38 are connected to the direct and reverse count inputs of the reversible counter 40, respectively, whose outputs on the bus 15 are the device outputs in terms of speed. The zero output of the counter 40 is connected to the first input of the trigger 33, the second input of which is combined with the device synchronization output 42, and the output of the trigger 33 via the bus 16 is the device output in the direction of rotation.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Световой поток от источника 1 света попадает через непрозрачный вращающийс диск 2 на неподвижно закрепленный многоэлементный развертывающий фотоприемник 4, установленный параллельно поверхности диска 2. Свет, проход через диафрагму в виде спирали 3, попадает на многоэлементный развертывающий фотоприемник 4 в виде световой полоски, положение которой на многоэлементном развертывающем фотоприемнике 4 определ етс углом поворота диска 2. В случае применени спирали Архимеда зависимость между ними будет линейной.The light flux from the source of light 1 passes through an opaque rotating disk 2 to a fixedly mounted multi-element sweep photodetector 4 mounted parallel to the surface of the disk 2. Light, a passage through the diaphragm in the form of a helix 3, falls on a multi-element deploying photoreceiver 4 in the form of a light strip, the position of which is the multi-element sweep photodetector 4 is determined by the rotation angle of the disk 2. In the case of using the Archimedes spiral, the relationship between them will be linear.
Блок 7 развертки и синхронизации формирует сигналы, обеспечивающие выполнение операций преобразовани сигналов с многоэлементного развертывающего фотоприемника 4:The scanning and synchronization unit 7 generates signals that ensure the performance of signal conversion operations from a multi-element scanning photodetector 4:
управл ющие импульсы со скважностью 4 и сдвинутые друг относительно друга на половину периода (фиг.46,в), которые подаютс по шине 5 на тактовые входы многоэлементного развертывающего фотоприемника 4:control pulses with a ratio of 4 and shifted relative to each other by half a period (Fig.46, c), which are supplied via bus 5 to the clock inputs of the multi-element sweep photodetector 4:
тактовые импульсы скважностью 2, которые подаютс по шине 10 на управл ющие входы блока 9 обработки сигналов:clock pulses of a duty cycle 2, which are supplied via bus 10 to the control inputs of the signal processing unit 9:
импульсы запуска регистров стирани 19 и считывани 20, задержанные друг относительно друга на интервалах времени ТНа коп. развертки фотоприемника 4 (фиг.4г,д), которые подаютс по шине 6 на входы многоэлементного развертывающего фотоприемника 4, а также через шину 11 на вход блока 13 формировани выходного кода.the pulses for triggering the erase register 19 and readout 20, which are delayed relative to each other at time intervals ТНа cop. scanner of the photodetector 4 (Fig.4g, d), which are supplied via bus 6 to the inputs of the multi-element scanner photoreceiver 4, as well as through bus 11 to the input of the output code generation unit 13.
Интервал времени накоплени Тнакоп. определ ет экспозицию и, следовательно, чувствительность фотоприемника 4. Кроме того, блок 7 развертки и синхронизации формирует высокочастотные импульсы, которые по шине 12 подаютс на блок 13 формировани выходного кода. Частота этих импульсов в 10-100 раз выше частоты тактовых импульсов.Tnakop accumulation time interval. determines the exposure and, consequently, the sensitivity of the photodetector 4. In addition, the scanning and synchronization unit 7 generates high-frequency pulses that are fed through the bus 12 to the output code generation unit 13. The frequency of these pulses is 10-100 times higher than the frequency of the clock pulses.
В соответствии с перечисленными уп равл ющими сигналами, которые формируютс в блоке 7 развертки и синхронизации. выполн ютс следующие операции преоЕ разовани изображени световой марки на фотоприемнике 4.In accordance with the listed control signals, which are formed in the scanning and synchronization unit 7. The following operations are performed to improve the image of the light mark on the photodetector 4.
Изображение световой марки на фотоприемнике 4 (фиг.4а) вызывает изменение уровн напр жени в отдельных чейках интегральной МДП-фотодиодной матрицы 18, в результате чего распределение выходного сигнала фотодиодных чеек во времени при считывании пропорционально пространственному распределению интенсивности света по сечению световой марки, совпадающему с продольной осью фотоприемника 4.The image of the light mark on the photodetector 4 (Fig. 4a) causes a change in the voltage level in individual cells of the integral MOS photodiode array 18, resulting in the distribution of the output signal of the photodiode cells in time when read is proportional to the spatial distribution of the light intensity over the cross section of the light mark coinciding with the longitudinal axis of the photodetector 4.
Регистр 19 стирани обеспечивает приведение уровн сигналов чеек фотодиодной матрицы 18 в исходное состо ние. Со сдвигом во времени на интервале Тчакоп регистр 20 считывани обеспечивает последовательное переключение каждой фотодиодной чейки матрицы 18 к выходу фотоприемника 4. Токовый сигнал, поступающий с выхода фотоприемника 4 на вход блока 9 обработки сигналов, преобразуетс в напр жение и усиливаетс . Далее сигнал подаетс в блок 26 выборки и хранени дл запоминани на промежуток времени между опросом соседних чеек фотодиодной матрицы 18 (фиг.4е). Сигнал с выхода блока 26 выборки и хранени (фиг.4е) подаетс на вход фильтра 27 нижних частот, с выхода которого электрический эквивалент оптического изображени марки - видеосигнал (фиг,4ж) подаетс на вход амплитудного детектора 29 и компаратора 30 последовательно . На выходе компаратора 30 формируетс пр моугольный импульс (фиг.4з), пропорциональный ширине световой марки , что достигаетс установкой коэффициента передачи амплитудного детектора 29The erase register 19 ensures that the signal level of the cells of the photodiode array 18 is reset. With a time shift in the Tcopac interval, the read register 20 provides a sequential switching of each photodiode cell of the array 18 to the output of the photoreceiver 4. The current signal from the output of the photoreceiver 4 to the input of the signal processing unit 9 is converted into voltage and amplified. The signal is then fed to sampling and storage unit 26 for storage for the time interval between polling the neighboring cells of the photodiode array 18 (Figure 4e). The signal from the output of block 26 of the sample and storage (Fig. 4e) is fed to the input of the low-pass filter 27, from which the electrical equivalent of the optical image of the mark is video (Fig. 4g) is fed to the input of the amplitude detector 29 and the comparator 30 in series. A rectangular pulse is formed at the output of the comparator 30 (FIG. 4g), proportional to the width of the light mark, which is achieved by setting the gain coefficient of the amplitude detector 29
равным 0,5. За счет этого при возможных изменени х интенсивности источника света , неравномерности амплитуды уровн видеосигнала , вследствие нестабильностиequal to 0.5. Due to this, with possible changes in the intensity of the light source, irregularity of the amplitude of the video signal level due to instability
светового потока на фотоприемнике 4, длительность импульса будет оставатьс посто нной .the light flux on the photodetector 4, the pulse duration will remain constant.
С выхода блока 9 обработки сигналов сигнал подаетс на один из входов блока 13From the output of the signal processing unit 9, the signal is applied to one of the inputs of the unit 13
0 формировани выходного кода, который обеспечивает измерение промежутков времени между началом опроса и серединой видеоимпульса (фиг.4и л). Дл этого производитс выделение временного интервала0 forming the output code, which provides a measurement of the time intervals between the beginning of the survey and the middle of the video pulse (Fig.4L). For this, a time interval is allocated.
5 от начала опроса до переднего фронта видеоимпульса с помощью триггера 31 и заполнение его импульсами частотой f« ч , поступающими по шине 12 с помощью схемы И 36 (фиг 4и). Видеоимпульс запопн етс 5 from the beginning of the polling to the leading edge of the video impulse using the trigger 31 and filling it with pulses of frequency f ″ h, coming through the bus 12 using the And 36 circuit (FIG. 4i). Video pulse zapapn
0 импульсами с частого . fn ч /2, формируемыми тршгером 32 с помощью элемента И 35 (фиг 4к). На выходе схемы ИЛИ 39 выдел етс сумма этих пачек импульсов, число импульсов в которых пропорционально коор5 динате центра световой марки на фотоприемнике 4 (фиг 4л) котора в свою очередь пропорциональна углу поворота диска 2. Эти импульсы подсчитываютс счетчиком 410 pulses with frequent. fn h / 2, formed by tshgerom 32 using the element And 35 (fig 4k). At the output of the OR 39 circuit, the sum of these bursts of pulses is allocated, the number of pulses in which is proportional to the coordinate of the center of the light mark on the photodetector 4 (Fig 4L) which in turn is proportional to the angle of rotation of the disk 2. These pulses are counted by counter 41
0С помощью триггера 34 формируютс 0 With the help of the trigger 34 are formed
импульсы, раздел ющие соседние четные и нечетные периоды развертки. Триггер 34 управл етс от синхронизирующего входа блока 13 формировани выходного кода поpulses separating adjacent even and odd sweep periods. The trigger 34 is controlled from the synchronization input of the output code generation unit 13
5 шине 11. При поступлении первого импульса единичный уровень с пр мого выхода триггера 34 поступает на вход схемы И 37. котора пропускает сформированные пачки импульсов с выхода схемы ИЛИ 39 на вход5 bus 11. When the first pulse arrives, the unit level from the direct output of flip-flop 34 arrives at the input of circuit AND 37. which passes the formed packet of pulses from the output of circuit OR 39 to the input
0 пр мого счета счетчика 40. В течение следующего периода развертки пачки импульсов поступают через схему И 38 на вход обратного счета счетчика 40, который выдел ет разностное число импульсов в пачках за чет5 ные и нечетные периоды. Абсолютное значение этой разности пропорционально величине скорости. Если эта разность отрицательна , то на выходе нул счетчика 40 по вл етс импульс, который устанавлива0 ет триггер 33 в единичное состо ние. Высокий уровень по шине 16 соответствует тому, что направление вращени диска 2 и смещение световой марки совпадают с направлением развертки фотоприемника 4. Низкий0 direct counting counter 40. During the next sweep period, the pulse bursts are received through the AND 38 circuit to the countdown input of the counter 40, which selects the difference number of pulses in the bursts for even and odd periods. The absolute value of this difference is proportional to the magnitude of the velocity. If this difference is negative, then a pulse appears at the zero output of the counter 40, which sets the trigger 33 into one state. The high level on the bus 16 corresponds to the fact that the direction of rotation of the disk 2 and the shift of the light mark coincide with the direction of the sweep of the photodetector 4. Low
5 уровень соответствует обратному направлению . Величина угла поворота, котора определ етс счетчиком 41, выдел етс на выход устройства по шине 17.Level 5 corresponds to the opposite direction. The magnitude of the rotation angle, which is determined by the counter 41, is allocated to the output of the device via the bus 17.
Масштабы выходных значений скорости и угла поворота на шинах 15 и 17 определаютс значением периода развертки Т и частотой заполнени fB.4. При необходимости можно провести суммирование и усреднение результатов измерений, дл чего обнулени счетчиков 40 и 41 необходимо производить реже.The scales of the output values of speed and angle of rotation on tires 15 and 17 are determined by the value of the sweep period T and the filling frequency fB.4. If necessary, summation and averaging of the measurement results can be carried out, for which purposes the counters 40 and 41 should be reset less frequently.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884450493A SU1654753A1 (en) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | Device for converting rotational speed to code |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884450493A SU1654753A1 (en) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | Device for converting rotational speed to code |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1654753A1 true SU1654753A1 (en) | 1991-06-07 |
Family
ID=21385530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884450493A SU1654753A1 (en) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | Device for converting rotational speed to code |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1654753A1 (en) |
-
1988
- 1988-06-29 SU SU884450493A patent/SU1654753A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N: 993124, кл. G 01 Р 3/36, 1981. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4465373A (en) | Encoder | |
US4507647A (en) | Encoder | |
US3971918A (en) | Method and apparatus for measuring the number of stacked corrugated cardboards | |
US4595294A (en) | Position detecting device | |
SU1654753A1 (en) | Device for converting rotational speed to code | |
JPH0143243B2 (en) | ||
JPH0342611B2 (en) | ||
JPH0233132Y2 (en) | ||
JP2797561B2 (en) | Attitude angle measurement circuit of the penetration scanning type earth sensor | |
SU1303822A2 (en) | Device for measuring object position | |
RU2220402C2 (en) | Gear measuring position and movement of object | |
RU2091708C1 (en) | Gear measuring linear and angular movements | |
SU1226061A1 (en) | Arrangement for determining position of zone with non-uniform illumination | |
SU1661653A1 (en) | Meter | |
SU444985A1 (en) | Integrating Voltmeter | |
RU2138014C1 (en) | Device for automatic measurement of small angular displacements | |
SU1620835A1 (en) | Optronic device for measuring linear displacements | |
JPS6076611A (en) | Encoder | |
JP2645111B2 (en) | Sun sensor | |
SU1679386A1 (en) | Two-shafts rotational speeds ratio meter | |
RU2031414C1 (en) | Device of interscanning noise compensation for coherent-pulse radar | |
SU656092A1 (en) | Displacement-to-code converter | |
SU1314238A1 (en) | Photon counter | |
SU1479829A1 (en) | Opto-electronic device for measuring linear movements | |
JPH0550685B2 (en) |