SU409068A1 - УСТРОЙСТВО дл ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области приборостроени  и может быть использовано, в частности , в астрономических инструментах.

Известны фотоэлектрические преобразователи угла поворота вала в код, состо щие из лим-ба -(совмещенного с кодированным диском ) несколько радиальных штрихов которого изображаютс  объективом в плоскости анализирующето диска, установленного подвижно , неооосно с лиМбом и снабженного приводом. На анализирующем диске выполнены р довые штрихи, реперные «старшие радиальные штрихи и анализирующие щели в виде спиралей Архимеда.

Дл  считывани  целых делений лимба последний должен быть совмещен с кодированным диском и включать в себ  источник света , щель считывани  кода, светочувствительKbie элементы, регистрирующее уст|ройство и счетчик р довых штрихов. Отсчет лимба состоит в измерении рассто ни  между некоторум нудевьщ положением спиралей Архимеда и положением щт1рихов лимба (или их изображений ) в данный момент. Нулевое положение спиральных линий определ етс  их положением в момент прохождени  реперного радиадьного щтриха мимо неподвижной щели считывани  кода. Измерение рассто ни  между нулевым положением спиральных линий и положением щт1рихов лиМба сводитс  к измерению угла поворота спиралей Архимеда относительно их нулевого положени .

Отсчет положени  лимба в известных устройствах производитс  всего по нескольким его штрихам, что не исключает случайной ошибки их нанесени . При применении спиралей Архимеда в качестве анализирующих щелей увеличить количество отсчетов за один оборот анализирующего диска, например, на два пор дка, невозможно, так как требуетс  выполнить двухсотзаходную спираль.

Ввиду несооспости вала с кодированным диском и вала, на который посажен анализирующий диск, это устройство конструктивно сложно, и в любом случае его радиальные размеры всегда будут больше диаметра кодированного диска на величину диаметра анализирующего диска, что ограничивает возможность его использовани  в автоматических устройствах.

Масштаб, т. е. количество р довых штрихов, вмещающихс  в угловой единице, предполагаетс  посто нным, а это увеличивает погрешность отсчета угла. Измер ть же средний масштаб по всем штрихам лимба вообще невозможно .

Предлагаемое устройство позвол ет уменьшить случайную погрешность фотоэлектрического П1реобразовател  угла поворота вала в код, что особенно важно при иснользованин его в, астрономических приборах. Точность преобразовани  угла поворота вала в код повышаетс  благодар  тому, что устройство снабжено неподвижным .ли.мбом с индексом, установленным концентрично относительно кодированного диска. Анализирующий диск установлен соосно с кодированным диском часть его, наход ща с  напротив кодированного диска, выполнена прозрачной, Реперные и р довые штрихи нанесены за пределами прозрачной части анализирующего диска, а его щели выполнены радиальными и расположены напротив радиальных штрихов кодированного диска. На/против этих штрихов и Штрихов неподвижного лимба установлен источник света в виде кольца, а с противоположной стороны кодированного диска помещено оптическое устройство, например линза, дл  сбора света на дополнительном свё1ОчУвствйтельном элементе со всей кОоТьцеобразной поверхности кодированного и анализирующего дисков, ограниченной анализирующими щел ми, а также сбора света на втором светочувствительном элементе с поверхностей неподвижного лимба и анализи .рующего диска, ограниченной реперными штрихами. Кроме того, между счетчиками штрихов и регистрирующим прибором включен вычислительный блок. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез но А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез то Б-Б на фиг. 1; фиг. 4 - узел 1 на фиг. 2; фиг. 5 - узел II на фиг. 3; на фиг. 6 - структурна  схема устройства, на фиг. 7 - эпюры импульсов. На кодированпом диске 1 выполнен «-разр дный код Гре  2, на этом же диске за пределами его кодированной части выполнено прозрачных радиальных штриха 3 (на месте п-|-1 разр да). По одну сторону диска 1 установлены п светочувствительных элементов 4 дл  работы совместно с кодированной частью диска 1 и один светочувствительный элемент 5 (опорный) дл  получени  реперных и заполн ющих импульсов, установлен то другую сторону диска 1. Между светочувствительными элементами 4 и диском 1 установлена щель считывани  кода 6. Реперный лимб 7 с двум  прозрачными штрихами «О, штрих которого располагаетс  на продолжении линии (щели) считывани  кода,., устанавливают концентрически с диском 1. По другую сторону кодированного дис;ка 1 наход тс  также источник света отсекатель 9, цилиндрическа  линза 10, и зеркало 11. Соосно с кодированным диском установлен подвижно анализирующий диск 12, св занный с двигателем 13. На анализирующе ,мдиске,Д2 напротив прозрачных щт1рихов 3 в,ыполнены радиальные анализирующие щели 14, их количество и размер равны соответствующим црозрачным штрихам 3 кодированного диска 1. За анализирующими щел ми 14 выполнены р довые 15 и реперные 16 штрихи. 8, Р довые штрихи 15 нанос тс  с плотностью ,50 шт/мм, а реперные п1Т1рихи 16 на нос тс  на той же дорожке, что и р довые, но выполн ютс  в два - три раз длиннее, чем р довые и так, что они  вл ютс  продолжением анализируюших щелей 14. Количество реперных штрихов также равно . За кодированным диско.м 1, напротив прозрачных штрихов 3 и неподвижного лиМба 7, установлен кольцевой источник света 17, а с противоположной стороны-линза 18 дл  сбора света со всех реперных штрихов на светочувствительном элементе 5 и сбора света со всех анализирующих штрихов на дополнительном светочувствительном элементе 19. :. Электронна  схема преобразовател  состоит из п светочувствительных элементов 4 (в нашем случае п равно 10), опорного светочувствительного элемента 5, дополнительного светочувствительного элемента 19, усилител формировател  20, усилител --формировател  21, умножител  частоты 22, селектора по амплитуде 23, блока автоматики 24, счетчика «масштаб 25, счетчика «масштаб 26, счетчика «интервал 27, счетчика реперных штрихов 28, вычислительного блока 29 и регистрирующего прибора 30. Анализирующий диск 12 непрерывно врашаетс  (например, со скоростью 1 об/сек), и при его вращении вследствие того, что анализирующие щели 14 пересекают радиальные прозрачные штрихи 3 кодированного диска 1, на выходе светочувствительного элемента 19 образуетс  последовательность импульсов 31. Назовем эту последовательность импульсов масштабной. С выхода светочувствительного элемента 19 масштабна  последовательность импульсов поступает на усилитель-формирователь 20 и далее масштабные импульсы с крутыми фронтами поступают в блок автоматики 24. С выхода «опорного светочувствительного элемента 5 на усилитель-формирователь 21 ноступает друга  последовательность импульсов, образующа с  в результате пересечени  р довых 15 и реперных 16 щтрихов со штрихами ренерного лимба 7. Частота этих импульсов /3 больше частоты импульсов масштабной последовательности /м- Последовательность импульсов с частотой /з назовем заполн ющей. Заполн юща  последовательность содержит в себе и реперные импульсы 31, частота которых . С усилиел -формировател  2:1 заполн юща  послеовательность , содержаща  в себе реперные импульсы, подаетс  на умножитель частоты 2, который выдел ет п тидес тую гармон-ику тих импульсов, и после их усилени  и; форировани  в этом же блоке передний и .задний ронты импульсов п тидес той гармоники потупают в блок автоматики 24. С усилител ормировател  21 заполн юща  -послёдова ельность импульсов подаетс  также на селекор по амплитуде 23, который отдел ет-репер ые импульсы от р довых (импульсов заполени ).

Отделенные реперные импульсы 32 также поступают в блок автоматики 24, который управл ет всеми счетчиками. При наличии разрешающего сигнала на шине «Пуск все три последовательности импульсов проход т на соответствующие счетчики. Счетчик «масштаб 25 открываетс  каждым нечетным импульсом, полученным в момент пересечени  всех прозрачных штрихов 3 кодированного диска 1 всеми анализирующими радиальными щел ми 14. Закрываетс  счетчик «масштаб 25 каждым четным имнульсо.м, полученным аналогичным способом. Счетчик «масштаб 26 открываетс  каждым четным и зак рываетс  каждым нечетным импульсом, полученными таким же способом, как и дл  счетчика «масштаб 25. В интервале открыти  счетчлки 25 и 26 .считают импульсы заполнени , поступающие с блока ивтоматики 24. Счетчик «интервал 27 открываетс  каждым реперным импульсом 32 и закрываетс  первым после него усредненным импульсом от прозрачных штрихов 3 кодированного диска 1. В интервале открыти  счетчик 27 также считает заполн ющие И.МПУЛЬСЫ. В результате в счетчиках «масштаб 25 и 26 накапливаетс  число М, пропорциональное среднему рассто нию между двум  прозрачными штрихами 3 -кодированного диска 1, причем усреднение производитс  по всем штрихам кодированного диска 1.

В счетчи-ке «интервал 27 накапливаетс  число jV, пропорциональное рассто нию между усредненным штрихом реперного лимба 7 и ближайшим т, усредненным .по всем штрихам прозрачным штрихом 3, который еще не дошел до усредне2шого щтриха реперного лимба 7. Рассто ни  М -  N показаны на фиг. 7, где 31 - импульсы «масштабной последовательности , 32 - импульсы «реперной последовательности , импульсы заполн ющей последовательности (не показаны).

После производства заданного количества отсчетов ( в нашем случае) счетчик реперных штрихов (импульсов) выдает команду в блок автоматики 24, и подача импульсов в счетчики прекращаетс .

Далее информаци  со счетчиков передаетс  в вычислительный блок и затем на регистрирующий прибор. Угол р, отсчитываемый от усредненного штриха реперного лимба 7, определ етс  вычислительным блоком по формуле .

, 1 Х

где т - помер штриха, рассто ние которого 60 до усредненного штриха реперного лимба 7 измер лось преобразователем.

Помер /п-го штриха определ етс  однозначно кодированным диском 1. Сопр жение прубого (первый член в формуле) и точного отсчетов (второй член в формуле) осушествл етс  в вычислительном блоке известными методами .

За один оборот анализирующего диска 12 отсчет интервала между усредненным щт1рихом реперного лимба 7 и m штрихом кодированного диска 1 производитс  столько раз, сколько репериых штрихов нанесено на анализирующем диске 12 (в нашем случае 2), причем каждый из отсчетов получен усредненным по всем прозрачным радиальным штрихам 3 кодированного диска 1 и кроме того, каждый из отсчетов получен со своим масштабом. Приведенные выше особенности преобразовател  могут уменьшить погрешности отсчета угла более чем на пор док по сравнению с известным преобразователем.

Предмет изобретени 

Устройство дл  преобразовани  угла поворота вала в код, содерж.ащее кодированный диск с радиальными прозрачными штрихами, расположенными выше кодовой маски, источник света, считывающую щель, расположенную за указанным диском, прозрачный индекс , установленный подвижно и снабженный приводом, анализирующий диск с реперными и р довыми штрихами и анализирующими щел ми, счетчики штрихов и регистрирующий прИбор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено неподвижным лимбом с индексом, установленным концентрично относительно кодированного диска, анализирующий диск установлен соосно с кодированным диском, часть его, наход ща с  напротив кодированного диска, выполнена прозрачной, реперные и р довые штрихи нанесены за пределами прозрачной части анализирующего диска, а его щели выполнены ;радиальными и расположены напротив радиальных штрихов кодированного диска, напротив этих штрихов и штрихов неподвижного лимба установлен источни-к света в виде кольца, а с противоположной CTOtpOHbi кодированного диска помещено оптическое устройство, например линза, направл юща  свет на дополнительный светочувствительный элемент со всей кольцеобразной поверхности кодированного и анализирующего дисков, ограниченной его щел ми, а также собирающа  свет на второй светочувствительный элемент с поверхности неподвижного лимба и анализирующего диска, ограниченной реперными штрихами; кроме того, между счетчиками штрихов и регистрирующим прибором включен вычисли.тельный блок.

7

v

/ /

ч1

Pua/

г

т

Узел и