SU1696847A1 - Реверсивный импульсный датчик угловых перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в системах контрол  и управлени  дл  измерени  угловых перемещений валов различных устройств механизмов. Цель изобретени  состоит в повышении точности за счет повышени  помехоустойчивости при угловых вибраци х и малых скорост х вращени  вала. При вращении модул ционного диска 5 модулируетс  световой поток излучателей 3 и 4, поступающий на фотоприемники 6 и 7, сигналы с которых усиливаютс  соответственно усилител ми-формировател ми 8 и 9, на выходе которых формируетс  последовательность импульсов пр моугольной формы, представленных в пр мом и инверсном видах и сдвинутых по фазе относительно друг друга на 90°. При соответствующих комбинаци х пр мых и инверсных сигналов на входах элементов И-НЕ 10-13 на их выходе формируютс  сигналы, управл ющие состо нием RS-триггеров 14 и 15. Соответствующее соединение элементов И-НЕ 10-13 с усилител ми-формирова- тел ми 8, 9 и триггерами 14, 15 позвол ет получать на выходе последних сигналы, повтор ющие импульсы с усилителей-формирователей 8, 9, отфильтрованные отложных импульсов, по вл ющиес  при угловых вибраци х или малых скорост х вращени  вала. Сигналы с пр мых выходов US-триггеров 14/ 15 управл ют работой D-триггера 16. который распознает направление вращени  вала по входным импульсам, поступающим с триггеров 14. 15, в зависимости от того, какой из них отстает по фазе относительно другого-, и мен ет свое состо ние при смене направлени  вращени  вала. Пр мой и ин (Л С

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в системах контрол  и управлени  дл  измерени  угловых перемещений валов различных устройств и механизмов.

Цель изобретени  - повышение точности за счет повышени  помехоустойчивости при угловых вибраци х и любых режимах вращени  кодирующего элемента и упроще- ние датчика.

На фиг.1 представлена блок-схема реверсивного импульсного датчика угловых перемещений; на фиг.2 - временные диаграммы .

Датчик содержит два считывающих элемента 1 и 2, например оптопзры, состо щие из излучателей 3, 4, св занных оптически через кодирующий элемент 5 с фотоприемниками 6, 7, подключенными соответственно к усилител м-формировател м 8, 9, четыре трехвходовых элемента И-НЕ 10-13 с одним инверсным входом, два RS-тригге- ра 14 и 15. D-триггер 16 и два двухвходовых элемента И-НЕ 17 и 18. Пр мой выход усилител -формировател  8 соединен с пр мыми входами элементов И-НЕ 11 и 12 и инверсным входом элдементг И-НЕ 13, инверсный выход усилител -формировател  8 соединен с пр мыми входами элементов И- НЕ 10 и 13 и инверсным входом элемента И-НЕ 11, пр мой выход усилител -формировател  9 соединен с пр мыми входами элементов И-НЕ 10 и 12, инверсный выход - с инверсными входами элементов И-НЕ 10 и 12 и пр мыми входами элементов И-НЕ 11 и 13. Выходы элементов И-НЕ 10 и 11 соединены соответственно с R- и S-входами RS-триггера 14, выходы элементов И-НЕ 12 и 13 соединены соответственно с S- и R-вхо- дами RS-триггера 15. Выходы RS-триггеров 14 и 15 соединены соответственно с D- и С-входами D-триггера 16, пр мой выход D- триггера соединен с первым входом элемента И-НЕ 17, инверсный выход - с первым входом элемента И-НЕ 18, вторые входы элементов И-НЕ 17 и 18 соединены с выходом RS-триггера 15. Выход элемента И-НЕ 17  вл етс  пр мым выходом датчика , а выход элемента И-НЕ 18  вл етс  реверсивным выходом датчика.

Устройство работает следующим образом .

При вращении кодирующего элемента 5

модулируетс  световой поток излучателей 3, 4, поступающий на фотоприемники 6, 7, сигналы с которых усиливаютс  соответственно усилител ми-формировател ми 8 и 9, на

выходе которых формируетс  последовательность импульсов пр моугольной формы , представленных в пр мом и инверсном виде. Импульсы с усилителей-формировате- ле 8, 9 сдвинуты по фазе друг относительно

друга на 90°, причем при вращении кодирующего элемента в пр мом направлении(по часовой стрелке) импульсы с усилител -формировател  9 отстают от импульсов с усилител -формировател  8 и наоборот.

При вращении кодирующего элемента в пр мом направлении на пр мом выходе Q RS-триггера 14 формируютс  импульсы, повтор ющие импульсы канала а усилител - формировател  8, а на инверсном выходе

Q - импульсы канала а, причем на пр мом выходе СИ триггера 15 формируютс  импульсы , повтор ющие импульсы канала b усилител -формировател  9, а на инверсном Qi - импульсы канала Ь.

При этом на вход D-триггера 16 поступают импульсы с пр мого выхода Q RS-триггера 14, а на вход С триггера 16 поступают импульсы с пр мого выхода Qi RS-триггера 15, причем состо ние входа D переноситс 

на выход Cte в момент по влени  переднего (положительного) фронта импульса на входе С D-триггера 16 и затем остаетс  неизменным на выходе Q2 до изменени  направ/ie- ни  вращени  кодирующего элемента на

обратное. Ложные сигналы, имеющие место при угловых вибраци х кодирующего элемента , на выходе триггера 14 не по вл ютс .

После прохождени  положительного

фронта импульса на входе С изменение сигнала Q на входе D уже не переноситс  на выход Q2, даже если на входе С еще имеетс  состо ние логического О или логической 1, что объ сн етс  свойствами, присущими D-триггеру. Так как в момент прохождени  переднего фронта импул г л на вход С D-триггера 16 на его втором входе D присутствует сигнал Q в виде логической 1, на его пр мом выходе Q2 также будет сигнал в виде логической 1, который разрешает прохождение импульсов с выхода Qi RS- триггера 15 через элемент И-НЕ 17 на выходную клемму датчика и далее на внешнее устройство например на вход сложени  реверсивного счетчика.

Поскольку на инверсном выходе Q2 D- триггера 16 присутствует сигналов логического О, импульсы с пр мого выхода Qi RS-триггера 15 через элемент И-НЕ 18 на выход не проход т.

При вращении кодирующего элемента 5 в обратном направлении (против часовой стрелки) на пр мом выходе Q RS-триггера 14 формируютс  импульсы, повтор ющие импульсы канала Ь, а на инверсном Q - импульсы канала b усилител -формировател  9, причем на пр мом выходе Qi RS- триггера 15 формируютс  импульсы, повтор ющие импульсы канала а, а на инверсном Qi - импульсы канала а усилител - формировател  8. При этом в момент прохождени  переднего фронта импульса на вход С D-триггера 16 на входе D присутствует сигнал логического О. При этом состо ние входа D триггера 16 переноситс  на его выход Qa и остаетс  неизмененым до изменени  направлени  вращени  на пр мое . В результате на пр мом выходе Q2 D- триггера 16 будет логический О, а на инверсном-сигнал логической 1, который разрешает прохождение импульсов с пр мого выхода Qi RS-триггера 15 через элемент И-НЕ 18 на обратный выход датчика и далее на внешнее устройство, например на вход вычитани  реверсивного счетчика. Одновременно сигнал логического О на выходе Qa D-триггера 16 запрещает прохождение импульсов через элемент И- НЕ 17 с выхода Qi RS-триггера 15 на вход сложени  реверсивного счетчика.

При наличии помех, вызываемых малыми скорост ми вращени  кодирующего элемента или угловыми вибраци ми, помехи про вл ютс  на фронтах импульсов, формируемых усилител ми-формировател ми, в виде ложных сигналов (дребезг) и из-за неустойчивого сигнала на выходе фотоприемников , когда один из них находитс  в полуосвещенном (полузатемненном) состо нии , что приводит к формированию усилител ми-формировател ми пачек импульсов, вместо желаемого одиночного импульса или перепаде потенциала. Помехоустойчивость датчика достигаетс  за счет соответствующих св зей элементов И-НЕ, D- и RS-триг- геров.

В момент времени ti при комбинации сигналов на входах элемента И-НЕ 10: на

5 пр мых входах а 1, Ь 1, инезрсномЪ - О, а на пр мых входах И-НЕ 11 , , инверсном ,на R-входе RS-триггера 14 присутствует сигнал логического О, на S-входе - сигнал логической 1, на пр мом выходеJp 0 сигнал логического О, а на инверсном Q - логическа  1. При этом триггер устанавливаетс  в это состо ние первым же перепадом на R-входе. Последующие изменени  перепадов потенциала на его R-входе в мо5 Тйент времени ti не вызывают изменени  состо ни  триггера, а следовательно, ложные сигналы, имеющие место при угловых вибраци х модул ционного диска 3, на выходе триггера 12 не по вл ютс .

0 Состо ниетриггера 14 не измен етс  до момента времени, при наступлении которого на входах элемента И-НЕ 11 по витс  следующа  комбинаци  сигналов: на пр мых входах , и инверсном . При

5 этом на R-exoyje триггера 14 будет логическа  1, а на S-входе - логический О, триггер 14 первым же перепадом потенциала на его S-входе перебрасываетс  в противоположное состо ние, при котором на его пр 0 мом выходе Q 1, а на инверсном Q 0. Триггер 12 сохран ет свое состо ние до того момента времени, пока вновь не повторитс  комбинаци  сигналов на входах элемента И-НЕ , ..

5 В момент времени ti при комбинации сигналов на входах элемента И-НЕ 12 пр мых , , инверсном , а на входах И-НЕ 13 , , на S- и R-входах триггера 14 присутствуют сигналы логиче0 ской 1, но так как предыдуща  комбинаци  сигналов на входах элемента И-НЕ 12 была , , а на входах элемента И-НЕ 13 , , , на R-входе триггера 15-логический О, на S-входе-логическа 

5 J, на его пр мом выходе , инверсном , то с момента времени ti триггер 15 сохран ет это состо ние до момента времени Г2,когда на входах элемента И-НЕ , , . При этом на R-входе RS-триггера

0 15 присутствует сигнал логического О, на -S-входе-логическа  1, на пр мом выходе Qi - логический О, а на инверсном Qi - логическа  1. Триггер 15 устанавливаетс  в это состо ние первым же перепадом по5 тенциэла на его R-входе, последующие перепады потенциалов на этом входе в момент времени т.2 не вызовут изменени  его состо ни , а следовательно, ложные импуль.сы, вызванные угловыми вибраци ми модул ционного диска, на выходе триггера 15 не

по вл ютс . Состо ние триггера 15 не измен етс  до момента времени t4, при наступлении которого на входах элемента И-НЕ 12 .,.

При этом на R-входе триггера 15 по витс  логическа  1, на S-входе - логический О, триггер перебрасываетс  в состо ние, при котором нашего пр мом выходе , a на инверсном . Триггер сохран ет свое состо ние до момента времени, пока вновь не повторитс  комбинаци  сигналов на входах элемента И-НЕ 12: , , , а на входах элемента И-НЕ 13 , , .

При вращений модул ционного диска 3 в обратном направлении помехоустойчивость датчика к угловым вибраци м осуществл етс  аналогичным образом.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Реверсивный импульсный датчик угловых перемещений, содержащий кодирую-, щий элемент, два считывающих элемента, установленные с перекрытием зон срабатывани , и два RS-трйггера, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности и упрощени , он снабжен четырьм  трехвхо- довыми элементами И-НЕ с одним инверсным входом, двум  двухвходовыми элементами И-НЕ, D-триггером и двум  усилител ми-формировател ми, каждый из которых соединен с соответствующим считывающим элементом, пр мой выход первого усилител -формировател  соединен с вторым пр мым входом второго элемента И-НЕ, первым пр мым входом третьего элемента И-НЕ и инверсным входом четвертого элемента И-НЕ, инверсный выход первого усилител -формировател  соединен с первым пр мым входом первого элемента И-НЕ, инверсным входом второго элемента И-НЕ и вторым пр мым входом

   четвертого элемента И-НЕ, пр мой выход второго усилител -формировател  соединен с вторыми пр мым входами первого и третьего элементов И-НЕ, инверсный выход второго усилител -формировател  соединен с инверсными входами первого и третьего элементов И-НЕ и первыми пр мыми входами четвертого и второго элементов И-НЁ, выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с R- и S-входами первого RS-триггера, выходы третьего и четвертого элементов И- НЕ соединены соответственно с S- и R-вхо- дами второго RS-триггера, выход которого соединен с С-входом D-триггера и первыми

   входами двухвходовых элементов И-НЕ, D- вход D-триггера соединен с выходом первого RS-триггера, его пр мой выход-с вторым входом первого двухвходового элемента И-НЕ , инверсный выход D-триггера соединен

   с вторым входом второго двухвходового элемента И-НЕ, а выходы двухвходовых элементов И-НЕ  вл ютс  выходами датчика.

   fy

   MjlirLTLTL.

   .5 тлпгиг

   tUTJirLTL fl nJTJTJir

   5 |лггппг

   5 ППППП , ю ППППГ

   // ппгиппг t f Jq tтитгиги j ЧЧТЛ-Гъггп

   fTfctUTrLriJL 7Ч ЛГи1ПГ

   g4J

   ЦРт

   /5 tHJlTLTLT t

   16 fJ