SU849267A1 - Фотоэлектрический преобразовательуглА пОВОРОТА ВАлА B чиСлО - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в 1ш|)ррБых след щих системах управлени  объективами, содержащих ЦВМ . Известны щфровые преобрааежатели угла (ЦПУ), основанные на использ(жаНИИ механической развертки квантующей шкалы. Их особенност ми  вл ютс  наличие опорного и сигнального чувствитепьгных элементов, которые во взаимодействии с квантующим элементом, св занным с приводом, осуществл ют преобразсюа ние квантованной величины в электрическую величину l . Недостатком изв естных ЦПУ  вл етс  низка  точность преобразовани  угла код, обусловленна  трудност ми изготовлени  квантующей шкапы с малой дискретностью. Наиболее близким по технической сущ ности к предлагаемому  вл етс  фотоэлек рический преобрааоватетть угла п(орота вала в число, содержащий корпус , при вод , измерительный индексные ; иепол вижный и подвижный диски с радиальными растрами и репершхми штрихами, на измерительном диске расположены hi реперных штрихов, нанесенных через инт гаалы по длине его окруж-; ности, а один них выполнен по отношению к другим удлиненным, на индексных дисках расположены по два реперных штриха , которые нанесены один над другим , фазсжыа растровые датчика угла, фазовый и реперные выходы которых соединены С входами блоксв формировани  Старт и Стоп импульсов, блок квантовани  , блок задержки импульсов , wi триг геров и элементе И, блок управлени , блок сбора импульсов и блок 11и))ровой индикадии 2. Недостатком известного фотоэпектри ческого преобраэ(ател   вл етс  относительно н |Ысока  точвосгь обуслсюленна  случайной и систематическ А погрешност ми от неточности сформировани  Старт и Стоп импульсов и неточности изготовлени  радиа ьного растра. Цель изобретени  - повышение точности фотоэлектрического преобразовани  угла поворота вапа в число. Поставленна  цель достигаетс  тем, что , в фотоэлектрическом преобразователе угла поворота вала в число, содержащем корпус, в котором жестко за1феплен неподвижный индексный диск, с радиальным растром, привод, на валу которого расположен измерительный диск с радиапьг ным растром и 1 реперными штрихами, нанесенными через равные интерватсы по длине его окружности, а один из них выпопнен по отношению к другим удлиненным подвижнь1й индексный диск с радиальюлм растром, установленный на 1амер &лам вапу, на индексных дисках расположено по два коротких реперных штриха, которы нанесены один над другим, первый фазовыЛ растровый датчик угла, включающий осветительную и фотоприемную системы , измерительный и неподвижный индексный диски, а второй - осветительную и фотс«риемную системы, измерительный и подвижный индексный диски, фаз(жый и реперные выходы пе(ого и второго фаЗСШ .ЫХ растрсжых датчиков угла соединены с соответствующими входами блок1Ж формир(жани  Старт и Стс« импульсов соответственно, выходы которых соеди нены с соответствующими входами блока управлени , выхоцы которого соединены с соответствдощими входами ш триггеров, пр мые выходы которых соединены с перв ми входами элементе И соответственно, выходь которых подключены к соответст вующим входам блока сбора импульсов, выход которого соединен со входом счетч ка импульсе®, выходы которого подключены к соответствующим входам блока щфровой индикации, фазсжый выход первого фазового растрового датчика угла через блок квантовани  фазы соединен со входом блока задержки счетных импульсов, соответствующие выходы которого соедине Гй со вторыми входами элементе И, на индексных дисках нанесены M ( Vvt-l) коротких реперных штрихов и радиальных растров через равные интер1валы по длине окружности, и дополнительно введены ш { Vvi - 1) триггеров и элементов И, первый и второй фазовые растровые датчики угла дополнительно содержат VM ( У -1) выходов, которые соединены с дополнител ными входами блоков формировани  Стар и Стоп импульсов, блок управлени  дополнительно содержит Jn ( Ш - 1) выходов , которыеподключены к соответствующим входам irvi ( VV1 - 1) триггерсе , пр мые выходы которых соединены с первыми входами дополнительных элементов И, выходы которых подключены к соответствующим дополнительным входам блока сбора импульсов, блок .задержки счетных импульсов дополнительно содержит yvi ( wi - 1) выходов, которые соединены со вторыми входамТ  дополнительгных элементе И, На фиг. 1 схала.тично изображена конструкци  преобразовател , общий вид, на фиг. 2 и 3 - часть измерительного диска и часть неподвижного и подвижного индексных дисков} на фиг, 4 - структурна  схема преобразовател . Фотоэлектрический преобразователь угла псжорота вала в число содержит корпус I,привод 2, вал 3 привода, измерительный диск 4, неподвижный индексный диск 5, подвижный индексный диск 6 с радиальным растром, вал 7, угловое положение которого преобразуетс  в код , осветительную систему 8, фотоприемную систему 9, измерительный радиальный растр 10, индексный радиальный растр II,короткие реперные штрихи 12, из мерительного диска, удлиненнЬхй реперный штрих 13, короткие реперные штрихи 14 индексных дисков, одиночные короткие реперные штрихи 15 индексных диске, фазовые растре вые датчики 16 и 17, блоки 18 и 19 формировани  Старт и Стоп импупьссйв, блок 20 квантежани  фазы 21 задержки счетных импулы:ов, блок 22 управлени , триггеры 2 ,,,23-, .эпемен-гы И 24,,, 24д,блок 25сбораимпульсов , счетчик 26 импульсов, блок 27 цифровой индикации. На фиг, 1,2,3,4 введены следующие обозначени  : Ш - углдаой шаг штрихов радиального растра lOi %р,нр.%р соответственно угловые положени  измерительного, неподвижного и подвижного индексных дисков 4,5 и 6, Vai 1,2 - соответственно фазовые выхенды датчиков 16 и 17, Vn ...,Vti /p«; , соответственно реперные выходы датчиков 16 и 17., V старт, соответственно Старт, Стоп импульсы. Дл  устранени  погрешности от эксцй триситета дисков 4,5 и 6 фазшые выходы датчике 16 и 17 выполнены с двухсторонним считьшанием (фиг,1). Угловое рассто ние между репер ными штрихами 12 диска 4 и реперными штрихами 14 дисков 5 и 6 равны 2ft| Ж и 2rt|hi- соответственно. Осветительна  8 и фотоприемна  9 системы , диски 4, 5 в совокупности представл ют собой датчик 16, а осветитшьна  8 и фотоприемна  9 системы, диски 4,6 - да-гчик 17, которые содержат фазовые и реперные выходы съема информации (фиг.1, 2 и 3) Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в число работает следующим образе. При посто нном вращении приводом 2 диска 4 с фазовых выходов датчиков 16 и 1 7 снимаютс  напр жени  соответственно которых равны f-lfnp-V. и линейно завис т в пределах шага Ш от разностей угловых положений диске 4, 5 и 4,6 соответственно. Эти напр жени  поступают на блоки 18 и 19 формировани  Старт и Стоп сигналов и на блок 2О квантовани  фазы. Последний фор мирует один счетный икшульс на каждое приращение фазы, равное fD/H , что соот ветствует шагу квантсжани  угла на вели чину 01)/И . В момент, когда удлиненный реперный штрих 13 диска 4 проходит мимо реперных штрихов 14 и 15 неподвижного инде сного диска 5, на двух реперных выходах датчика 16 вырабатываютс  напр жени  Up( и иpi которые поступают на блок 18 формировани  Старт сигнале, в котором (Jp и р„ дп  6onse точной фиксации углового положени . В резупьтате на выходах блока 18 вырабатываютс  импульсы и старт и U старт, посту пающие на входы блока 22 управлени . Последний запускает триггер стар- тсжое единичное состо ние. При этом отк{ываетс  элемент И 24 , и счетные импульсы с первого выхода блока 21 задержки счетных импульсоз проход т через эпйлент И 24 и блок 25 сбора импульсов на вход счетчика 26 импульсе. После этоЬо произойдет m ( М -1)-1 сежмещений реперных штрихов 12 и 14 осуществл ющих поочередно запуски в стартовое состо ние соответственно триггеров 23д, .., с , и каждый раз со стартом очередного триггера 23 счетчик 26, продолжа  подсчет счетных импульсов, вы ванных стартами предыдущих триггеров 23 начинает дополнительно подсчет счет 8 676 ных импульсов, снимаемых со следующего по пор дку выхода блока 21 задержки счетных .импульсов, В момент, когда удлиненный реперный штрих 13 диска 4 проходит мимо реперных штрихе® 14 и 15 подвижного диска 6, на двух реперных выходах датчика 17 вырабатьшаютс  напр жени  Up и 1)рд и аналогичнь1м образом , как было описано выше, блок 19 формипг ани  Стоп сигнала вырабатывает и стоп, импульсы, KOTopbie,поступа  на входы блока 22 управлени , устанавпи вают триггер 23 в исходное состо ние, а элемент И 24 при этом закрываетс . Посла этого происходит Vn ( Ш - 1 )-1 се мацений штрихе 12 и 14, осуществл ющих последовательно возврат всех Ум ( W1 - 1) триггеров 2§..,...q,V) в исходное оссосто ние и закрыванию m ( И1 - l) эла 1ентов И 24 , С В момент, когда закроетс  последний из открытых элет гентсж И 24, , подсчет счетных импульсов прекращаетс  и счетчик 26 импульсов зафиксирует код, равный сумме кодсж N ,..., q, , каждый из кото(  вл етс  и11})ровым эквивалентом углового положени  подвижного индексного диска 6 относительно неподвижного индексного диска 5, т.е. М Среднеарифметический код N s-:I N  вл етс  конечным результатом прообразе- вани  угла поворота вала в число. Таким образом, за два оборота измерительного диска , iT.e. за один цикл меха. нической развертки квантующей шкалы, tipo взводитс Cj, стандартных и стопных преобразований угла поворота вала в число, причем каждое из о преобразований осуществл етс  использованием дл  формировани  Старт, Стоп импульсов и счетных импульсов разных участке „1растровой дорожки (квантующей шкапы), имеющей погрешности, разные по величине и знаку на разных ее участках, что позвол ет повысить точность преобразежател  по срввнению с известным. Формула и. зобретени  Фотоэлектрический преобразователь гла поворота вала в число, содержащий орпус, в которсзм жес-псо закреплен непод« ижный индексный диск с радиальным астром, привольна валу которого располоен измерительный диск с радиальным астром и hi реперными штрихами, нанеенными через равные интервалы по длине гО окружности , а один из них выполен по отношению к другим удлкне woMt подаижный индексный диск с радиаль ным pacTftoM, установленный не измер емом валу, на индексных дискэх распопо-, жвао по два короткихреперныхштрнха.которые нанесены одив над другим, первый фазовый ржтровый датчик угла, включак ший (хшетитель1 тю н фотоприемную систе му, ВЕзмеритольный и неподвижный индексный диски, втогрой - осветительную и фотопр емную системы, измерительный и подвижный индексный диски, фазовый и выходы первого и второго фа вооых рас1р(ых датчиков угла соединены с соо-геетстаующими входами блоков формировани  Старт и Стоп импульсе соответс-гаенно., выходы которых соединены с соответсгауюпшМи входами блока управлени , выходы которого соединены с соответствующими входами hi триггеров , выходы соедш1ены с первыми входами элементов И соответст венно, выходы кото{  1х подключены к соот ветствующим входам блока сбора вмпульсов , выход которого соединен со входом счетчика импульсе, выходы которого под ключены к соответствующим входам блока шфрове индикации, фазовый выход первого фазового растрового датчика угла через &IOK .квант1жани  фазы соединен со входом блока задержки счетных импульсов , соответствующие выходы которого соединены со вторыми входами элементов И, отличающийс  тем, что, с S 7 целью повышени  точности преобразовател , на индексных дискеос нанесены ni ( m-l) коротких реперных штрихов и радиальных растре равные интервалы по длине окружности и дополнительно введены VM ( wi - l) триггеров и элементов И первый и второй фазс ые растрешые дат чикИ угла дополнительно содержат hi(nivl) выходов, которые соединены с дополнитель входами блоков форм1фованн  Старт и Стоп импульсе, блок управлени  дополнительно содержит И1 ( Jti -1) выходов, которые подключены к соответст вуюпол входам IV) ( VH - 1) триггеров, пр мые выходы которых соединены с пе ВБ1МИ входами дополнительных элементов И, выходы подключены к соответ ствующим дополнительным входам блока сбора импульсе, блок задержки счетных импульсов дополнительно содержит ГУ) ( hi- l) выходов, которые соединены со вторыми входами дополнительных элементов И . Источники Информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Преснухин Л, Н, и др. Муаровые растровые датчики положени  и их применение . М,, Машиностроение 1969, с. 93. 2.AB-topcKoe свидетельство СССР по за вке hfe 2778017/18 4, кпЛОЗС 9/О6, 07.06.79 (прототип).

Фиг.1

13

12

12

15

г

р /« /4

11

2гг/т.

о

фиг. 2

.S

Н

о

I

t k

7ч У

«к

000

f 7

йА S

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в число, содержащий корпус, в котором жестко закреплен неподвижный индексный диск с радиальным растром, привольна валу которого расположен измерительный диск с радиальным растром и км реперными штрихами, нанесенными через равные интервалы по длине его окружности , а один из них выполнен по отношению к другим удлинен

   849267 ⁸ ным, подвижный индексный диск с радиальным растром, установленный на измеряемом валу, на индексных дисках располо-, жено по два коротких реперных штриха,которые нанесены один над другим, первый фазовый растровый датчик угла, включающий Осветительную и фотоприемную систему/измерительный и неподвижный индекс- ; ный диски, второй - осветительную и фотоприемную системы, измерительный и ₁₀ подвижный индексный диски, фазовый и реперные выходы первого и второго фазовых растровых датчиков угла соединены с соответствующими входами блоков формирования *Старт' и 'Стоп' импульг· ₁₅ ct® соответственно., выходы которых соединены с соответствующими входами блока: управления, выходы которого соединены с соответствующими входами Im триггеров, прямые выходы которых соединены с ₂0 первыми входами элементов И соответственно, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сбора импульсов, выход которого соединен со входом счетчика импульсов, выходы которого под~₂₅ ключены к соответствующим входам блока цифровой индикации, фазовый выход первого фазового растрового датчика угла через блок квантования фазы соединен со входом блока задержки счетных импуль- зо сов, соответствующие выходы которого соединены со вторыми входами элементов И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, на индексных дисках нанесены hi ( Ш-1) коротких реперных штрихов и радиальных растре® через равные интервалы по длине окружности и дополнительно введены γη ( - I’M - 1) триггеров и элементов И, первый и второй 'фазовые растровые датчики угла дополнительно содержат Vn(h4*l) выходов, которые соединены с дополнительными входами блоков формирования /Старт' и 'Стоп' импульсов, блок управления дополнительно содержит hi ( Hi -1) выходов, которые подключены к соответствующим входам hi ( hi - 1) триггеров, прямые выходы которых соединены с пер* выми входами дополнительных элементов И, выходы которых подключены к соответствующим дополнительным входам блока сбора импульсе®, блок задержки счетных импульсов дополнительно содержит hl ( hi - 1) выходов, которые соединены со вторыми входами дополнительных элементов И .