SU849266A1 - Фотоэлектрический преобразовательуглА пОВОРОТА ВАлА B чиСлО - Google Patents

Description

(54) ФОТГОЭЛЕКТРИЧЕСЖИЙ ПРЕОБРАЗСЖАТЕЛЬ УГЛА ПОЕЮРОТА ВАЛА В ЧИСЛО

I

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть в:;польз(Аано в цифровых след5&аих светемах управленна объектами, содержаших UBM .J

Известны цифровые преобразователи угла (ЦПУ), оснсюанные на использовании механической развертки квантуюшей шкалы . Их особенност ми  вл ютс  вал чие опорного и сигнального чувствитепь-. Q ных элементе, которые во взаимодейст ВИИ с квантующим элементам, св занным с приводом, осуществл ют преобразование квантсюанной в электрическую величину l.tS

Недостатком известных ЦПУ  влаеФс  низка  точность преобразовани  угла в код, обуслсюпенна  трудност ми изготовлени  квантующей шкалы с малой дискретностью .. 20

Наибопее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  фотог электрический преобразсюатель угла пюорота вала в число, содержащий корпус, привод измерительный, индексные неаед вижныйн подвижный диски с радиальными растрами и реперными штрихами, на измерительнсвл диске расположены п р епер ных штрихов, нанес01ных через равныеинтервалы по длине его окружности и две маски, на индексных, дисках расположены по одному реперному и щ гевые диефрагмы , размещенные по однЫ1 линии с штрихами, фазсюые растровые датчики угла, фазсшый и реперный выходы которых соединены с входами блоке формировани  блоков формировани  импуль сов Старт и Стоп, а кодовые выходы с входами дешифраторов, блок квантовани  фазы, блок задержки импульсов, IfVt триггеров и элементов И, дешифраторы , блок сбора импульсов, счетчик нмпульссю и блок «цифровой индикации 2

Claims (2)

1. Недостатком известнс  о фотоэлектрического прео азовател   вл етс  относительно н идсока  точность, обусловленна  случайней и систематической погрешност ми от неточности формировани  импупь ссе Старт и Стоп и неточности изготовлени  радиального растра. Цель изобретени  - повышение тЪчнос- ти фотоэлектрического преобразовател  уг ла псжорота вала в число. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фотоэлектрический преобразсеатель угла поворота вала в . число, содерж щий корпус, в KOTopCBvt жестко закреплен неподвижный индексный диск с радиаль ным растром, привод, на валу которого расположен измерительный диск с радиал ным растре и Wl реперными штрихами, нанесенными через равные интервалы по длине его окружности и две кодовые маски , подвижный индексный диск с радиальным : растром, установленный на измер емом валу, .на индексных дисках расположены по одному репфному штриху и щ левые дий})рагмы, размещенные по одной линии с реперными штрихами, первый фазовый растровый датчик угла, включак щий осветитеггьную и фотоприемную сист&лы , измерительный и неподвижный инде сный диски, а второй фазовый растровый датчик угла - осветительную и фотоприи ную систолы, измерительный и подвижный индексные диски, фазовый и реперный выходы первого и второго фазовьхх растр вых датчиков угла соединены с входами блоков формировани  импульсе Старт и Стоп, соответственно, выходы ко торых соединены с управл ющими входам первого и второго деш14ратс ов соответственно , кодовые выходы первого и второго фазовых растровых датчиков угла соединены с соответствующими информационными входами первого и второго д&шй| )ратфов, выходы которых соединены с соответствующими входами, hi тригге ров , пр мые выходы которых соединены с первыми входами элементсиэ И соответ стьенно, выходы KOTOfbix подключены к соответствующим входам блока сбора импульсе , выход которого соединен со вхо аам счетчика импульсов, выходы которого подключены к соответствующим входам блока с ци{)рсжой индикации, фазовый выход первого фазового растрового угла через блок кванте®ани  фазы соединен со входсм блока задержки счерных импульсов, соответствующие выходы которого соединены со вторыми входами элементов И, на измерительном дне ке размещены Jji щелевые диафрагмы по одной линии с реперными штрихами, а код(жые маски, KOTOf ie содержат hi 1 дискретных участке и -Ь дорожек расположены между реперными штрихами и щелевыми диафрагмами, на индексных дисках нанесены кодсжые маски и 1 ре перных штрихов и радиальных растре через равные интфвалы по длине окружности , по одной линии с реперными штрихами размещены Уп 1 щелевых диафрагм, а кодсдаые маски содержат hi дискретных участков и S дорожек, и дополнительно введены (1 - 2) hi триггеров и элементы И, первый и второй фазовые раст рсеые датчики угла дополнительно содержат по Ж- 1 репфных выходов, которые соединены с дополнительными входами блоков формировани  импульссе Старт и Стоп соответственно и по -t кодовых выход (Ж, которые соединены с дополнительными информационными входами первого и втфого деши})раторов соответственно , дополнительные выходы которых coeiдинены с соответствующими входами {И1 - 2) W триггере, пр мые выходы которых соединены с первыми входами до нолнительных элементов И, блок задержки; счетных импульсов дополнительно содержит (щ - 2) W выходов, которые соединены со вторыми входами дополнительных элементов И . На фиг. 1 схематично изображена кон-; струкди  преобразовател , общий вид; на фиг. 2 и 3 - часть измерительного диска и часть подвижного и неподвижного индексных диске ; на фиг, 4 - структурна  схема преоф азовател . Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в число содержит корпус 1, привод 2, вал 3 привода, измерительный диск 4, неподвижный индексньтй диск 5, подвижный индексный диск 6, вал 7, угловое положение которого пре образуетс  в код, осветительную систему 8, фотоприемную сист-ему 9, измерительный растр 1О, индексный растр 11, реперные штрихи 12, щелевые диафрагмы 13, кодовые маски 14 измерительного диска, реперные штрихи 15, щелевые диафрагмы 16, кодовые маски 17 индеконых дисков, фазовые растровые датчики 18 и 19, блоки 2О и 21 формировани  импульсов Старт и Стоп, блок 22 квантовани  фазы, блок 23 задержки счет ных импульсе, дйнифраторы 24 и 25 триггера 26 ..., 26 q, , элементъ И 27j 2ici блок 28 сбора импульсов , счетчик импульсе 29, блок ЗО цифровой индикации. 56 На фиг. 1-4 введены следующие обозначени  : ( углевой шаг штрихе® рещиапьного растра Ю, Тир, соответственно ив|)роеые положени  измерительного, неподвижного и подвижного индексных растрсвых дисков 4,5 и 6, VQ.V- соответственно фазовые выходы дачик1ов 18 и 19, Mp.,.«VI-1,Vn соответственно репарныё шл ходы фазовых растровых датчиков 18 и 19, тагг тогГ соответственно импу;1ьсы Старт и Стоп% ti J.: )« - соответственно кодовые выхо VK -i 4/VKf...,„/н ды фазового растрового датчика 18119/, поедставл юшие собой коды номеров совпавших репфных штрихе 12 и 15 . Дл  устранени  погрешности от экоиентрисисета диске 4,5 и 6 фазовые каналы датчике 18 и 19 выполнены с двухсторонним считъюанием (фиг. 1). Угловое рассто ние между штрихами 12 и щелевыми диафрагмами ,13 диска 4 равно 2ff/m , а между реперными штрихами 15 и диафрагмами 16 дих кеж 5 и 6 равно Zltly -i , Осветительна  8 и фотопри«лна  9 сисгемы.диски 4 и 5 в с(жокупности представл ют собой дат чик 18, а осветительна  8 и фотоприемна  9 системы, диски 4 и 6 - датчик 19, которые содержат фазовый, реперный и кодовые выходы дл  съема информации (фиг. 1, 2 и 3). Фотоэлектрический преобразователь уг ла поворота вала в число работает следу ющ м образом. При посто нно вращении приводом 2 диска 4 с выходе датчиков 18 и 19 снимаютс  напр жени  UQ, фазы которых Оч гтг/о/ ир - Чнр) . Q,i 2It/«j( Мир-.пр линейно завис т в пределах одного шага if от разностей уг левых положений измерительных 4 и индексных 5 и 6 дисков.Эти Напр жени  поступают на блоки 2О и 21 сигналов фо мировани  Старт и Стоп и блок 22 квантевани  фазы. Последний форми руёт один счетный и fпyльc на каждое при ращение фазы, равное 2lt|ii« что соответст вует шагу кванте ани  угла на величину ну tJtj|H . В момент, когда реперный штрих 12 иак ерительного диска 4 проходит мимо ре перного штриха 15 неподвижного кндексне го диска 5, на реперном выходе датчика 18 вырабатьшаетс  напр жение Un, 66 которое поступает на блок 20 формировани  сигнала Старт . Дл  более точной фиксации углежого положени  Старт , напр жение ир стробируетс  импульсом, вырабатываемым в момент Q О. В резутгьтате формируетс  Uf-T-Qp поступающий на управл ющий вход деши})ратора 24, на информационные входы которого подаютс  напр жени UKy...fc UK-,..S дирующие в двоичном коде номера совпав шик реперных штрихов 12 и 15 viSMepnтелького диска 2, и неподвижного индекезного диска 5 . С соответствующего этому номеру выхода дешифратора 24, например первого, снимаетс  импульс, запускающий триггер 26 в стартс ое (единичное) состо ние. При этом открываетс  эл1Емевт И 27f и счетные импульсы с первого выхода блеска 23 задержки импульсов поступают через злалент И 27( и блок 28 сбора импульсе на вход счетчика 29 импульсов . После этого происходит Ш (м- 1)-1 совмещений реперных штрихе 12 и 15, осуществл ющих поочередные запуски в стар-говое состо ние соответственно три1 геров 26л. п, . Каждый раз со стартом очереднс го триггера 26 счетчик 29 импульсе , продолжи подсчет импульсш, вызванных стартами предыдущих триггере 26, начинает дополнительно подсчет счетных импульсов, снимаемых со следук щего по nopsaify выхода блока 23 ЗЕН держки импульсов. В момент, келгда первый, реперный штрих 12 измерительного диска 4 проходит мимо первого реперного штриха 15 подвижного индексного диска 6, вырабатываетс  напр жение Ур. и аналогичным о&разом , как было описано выше, блок 21 формировани  сигналаСтарт формирует который, пройд  через дешифратор 23 устанавливает триггер 26 в состо ние Стоп , элемент И закрываетс . После ЭТОГО происходит И1 (И1- 1)1 совмещений реперных штрихов 12 и 15, осуществл ющих последежательно возврат ( М- 1 всех m I Ш- 1 триггеров 4, состеигние Стоп и закрьшанию hi ( W - 1) - 1 элементов И 272 .- Ч . В момент, когда закроетс  последний з открытых элементеж И 2Та, подчет счетных импульсе прекращаетс  счетчик 29 зафиксирует код, равный 784 сумме кодов N. , каждый ю которых  вл етс  ци})ровым эквивалентом углового положени  подвижного индексного дио ка 6 относительно неподвижного индексного диска 5, т.е. Ц Цпр - , Средний арвфметический код N гЗ  вл етс  конечным результатом преобразо вани  утла поворота вала в число. Таким образом, за два оборота измери тельного диска 4, т.е. за один цикл механической развертки квантующей .шкапы , производитс  с старт-стопных преобразований угла в &од. Причем каждое из пр& образсюаний осуществл етс  использованием дл  формирсвани  импульсов Старти Стоп и счетных импульсов разных участ ков растравойдорожки (квантующей шкалы), имеющей погрешности, разные по величине и знаку на разных ее участках, что позвол ет повысить точность предлатгаемого преобразовател  по сравнению с известным. Формула изобретени  Фотоэлектрический преобразователь угпа псжорота вала в число, содержащий кор цус, в котором жестко закреплен непод вижный индексный диск с радиальным растром, привод, на валу которого расположен измерительный диск с радиальным растром и Ы реперными штрихами, нанесенными через равные интервалы по дтшне его окружности и две кодовые маски, неподвижный индексный диск с радиальным растром, установленный на измер емом валу, на индексных дисках расположены по однсалу репернешу штриху, и щелевые диа{)рагмы, размещенные по одной лиНИИ с реперными штрихами, первый фазовый растровый датчик угла, включающий осветительную и фотоприемную системы, измерительный и неподвижный индексный диски, а второй фазовый растровый дат чик угла - осветительную и фотоприемную систетлы, измерительный и подвижный индексный диски, фазсюый и реперный выходы и второго фазовых растровых датчиков угла соединены с входами блоKCSB формировани  импульсов Старт и Стоп соответственно, выходы которых соединены с управл ющими входами первого и второго дешифраторов соответствен но, кодсюые выходы пе{жого и второго фазсюых растровых датчиков утла соединены с соответствующими информационными вхо дами первого и второго дешифраторов, вытсоды которых соединены с соответствующи 6 ми входами , J триггеров, пр мые выходы которых соединены с первыми входами элементов И соответственно, выходы которых подктпочены к соответствующим входам блока сбора импульсе,выход которстго соединен со входом счетчика импульсов, выходы которого подключены к соответствующим входам блока 1ш}) индикации, фаз(жый выход первого фазового растрового датчика угла через блок квантовани  фазы соединен со входом блока задержки счетных импульсов, соответст вующие выходы которого соединены со вторыми входами элементе И, о т л ичающийс  тем, что, с целью иовышени  точности преобразовани , на тельном диске размещеныууУ щелевые диафрагмы по одной линии с реперными штриха ми, а кодовые маски, которые содержат - 1 дискретных участков и t дорожек , расположены между реперными штрихами и щелевыми диа})рагмами, на индексных дисках нанесены кодовые маски jn-l репфных штрихов и радиальных растров через равные интервалы по длине окружности , по одной линии с реперными штрихами размещены i- 1 диафрагм , а кодовые маски содержат 1 дискретных участков и 5 дорожек, и дополнительно введены (hi- 2 ). триггеров и элементов И, первый и второй фазовые растровые датчики угла дополнительно содержат по Wi-. 1 выходов,которые соединены с дополнительными входами блоков формировани  импульсов Старт и Стоп соответственно и по -fc кодовых выходов, которые соединены с дополнительными информационными входами первого и второго дешифраторов соответственно, дополнительные выходы которых соединены с соот ветствующими входами (Ы- 2)Vvi триггеров , пр мые выходы которых соединены с первыми вxoдfflv и дополнительных элементов И, блок задержки счетных импульсов дополнительно содержит I Vvi - 2) выходов, которые соединены со вторыми входами дополнительных элйч гентав И . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Преснухин Л. Н. , Шаньгин В. Ф и Шаталов Ю. А. Муаровые растровые датчики положени  и их применение. М., МашиностроениеJ 1969, с. 93 .
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2778О16 /18-24, кл. GO8 С 9/06, 07.О6.79 (прототип ).

   4 f

   J-L

   э

   7

   (Puz.i

   8

   СРиг.2