SU879301A1

SU879301A1 - Device for measuring angles

Info

Publication number: SU879301A1
Application number: SU792842237A
Authority: SU
Inventors: Юрий Владимирович Колодеж
Original assignee: Московский Институт Инженеров Геодезии,Аэрофотосъемки И Картографии
Priority date: 1979-11-20
Filing date: 1979-11-20
Publication date: 1981-11-07

Description

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к углоизмерительным устройствам, и может бы использовано в приборостроении, машиностроении , геодезии, астрономии, навигации и т.п. Известно устройство дл измерени углов, состо щее из основани вращающейс части (рабоча мера), несу щей контакт, и трех контактов, св занных с основанием. Два из них наход тс диаметрально на рабочей мере и создают линию нулевого направл ни , относительно которой измер ют угол.. Другое направление создает третий контакт, закрепленный подвиж но на оси вращакщейс части ij, Недостатком устройства вл етс невысока точность измерени . Наиболее близким по- технической сущности к изобретению вл етс угл измерительное устройство, содержаще рабочую меру, выполненную с возможностью вращени и имеющую тактовую дорожку, расположенную по окружност выполненную с равными непрозрачными и прозрачными интервалами, два из которых диаметрально противоположны и оптически совмещены, двигатель, три лампы подсвэтки и три фотоприемника , оптически св занные с соответствующими лампами подсветки,два усилител -формировател , два дифференцирующих блока, подключенных к соответствующему усилителюформирователю , схему совпадени ,триггер , подключенный к первомувходу схемы совпадени , последовательно соединенные делитель частоты и формирователь , и счетчик, а первый и второй фотоприемники подключены к входам соответствующих усилителей-формирователей и выходы дифференцирующих блоков - к триггеру 2.. Недостатком устройства вл етс невысока точность измерени . Цель изобретени - повышение точности измерени . Эта цель достигаетс тем, что углоизмерительное устройство снабжено соединенными последовательно третьим усилителем-формирователем, фазовым детектором, фильтром низких частот, генератором и блоком осреднени , включенным между схемой совпадени и счетчиком, третий фотоприемник подключен к входу третьего усилител -формировател , выход генератора подключен к входу формировател и второму входу схемы совпадени , а выход делител частоты соединен с другим входом фазового детектора.The invention relates to a measurement technique, namely, an angle-measuring device, and can be used in instrument making, mechanical engineering, geodesy, astronomy, navigation, and the like. A device for measuring angles consisting of the base of a rotating part (working measure), carrying the contact, and three contacts connected to the base is known. Two of them are diametrically at work and create a zero-direction line relative to which the angle is measured. The other direction creates a third contact that is fixed on the axis of the rotating part ij. The disadvantage of the device is low measurement accuracy. The closest to the technical essence of the invention is a coal measuring device containing a working measure made rotatably and having a clock track arranged circumferentially at equal opaque and transparent intervals, two of which are diametrically opposed and optically aligned, the engine, three a sub-lamp and three photodetectors, optically coupled to the corresponding backlight lamps, two amplifier-formers, two differentiating units connected to the corresponding the amplifier, the matching circuit, the trigger connected to the first output of the matching circuit, the serially connected frequency divider and driver, and the counter, and the first and second photodetectors are connected to the inputs of the corresponding driver amplifiers and the outputs of the differentiating units - to the trigger 2. The device has the disadvantage low measurement accuracy. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. This goal is achieved in that the angle-measuring device is equipped with a third amplifier connected to it in series, a phase detector, a low-pass filter, a generator and an averaging unit connected between the coincidence circuit and a counter, the third photodetector is connected to the input of the third amplifier-generator, the generator output is connected to the input the driver and the second input of the coincidence circuit, and the output of the frequency divider is connected to another input of the phase detector.

На чертеже представлена схема устройства .The drawing shows a diagram of the device.

Устройство состоит из рабочей меры 1, выполненной с возможностью вращени и имеющей тактовую дорожку 2 с равными прозрачными и непрозрачными интервалами и два выделенных диаметрально противоположных интервала 3, оптически совмещенных с помощью оптического мостика 4,. двигател (на чертеже не показан), трех ламп 5, б, 7 подсветки, трех фотоприемников 8, 9, 10, оптически св занных с соответствующими лампами 5, б, 7 подсветки, усилител -формировател 11 и дифференцирующего блока 12, образующего канал съема информации с нулевого направлени и подключенного к фотоприемнику 8 усилител -формировател 13 и дифференцирующего блока 14, образующего канал съема информации по измер емому направлению и подключенного к фотоприемнику 9, выходы этих каналов св заны с входами триггера 15, св занного с одним из входов схемы 16 совпадени , соединенных последовательно усилител -формировател 17, фазового детектора 18, фильтра 19 низких частот, генератора 20, формировател 21, делител 22 частоты, выход которого соединен с фазовым детектором 18, выход генератора 20 подключен к другому входу схемы 16 совпадени и блока 23 осреднени , включенного между схемой-16 совпадени и счетчиком 24, Щелевых диафрагм 25, 26, 27, расположенных перед соответствуквдими фо.топриемниками 8, 9, 10.The device consists of a working measure 1, made with the possibility of rotation and having a clock track 2 with equal transparent and opaque intervals and two dedicated diametrically opposite intervals 3, optically aligned using an optical bridge 4. motor (not shown), three lamps 5, b, 7 lights, three photodetectors 8, 9, 10, optically connected with the corresponding lamps 5, b, 7 lights, amplifier-former 11 and differentiating unit 12, forming a channel for removal information from the zero direction and connected to the photodetector 8 of the amplifier-former 13 and differentiating unit 14, which forms the channel for retrieving information in the measured direction and connected to the photoreceiver 9, the outputs of these channels are connected to the inputs of the trigger 15 connected to one of the inputs of the circuit 16 with connected in series to amplifier 17, phase detector 18, low pass filter 19, generator 20, driver 21, frequency divider 22, the output of which is connected to phase detector 18, generator output 20 connected to another input of coincidence circuit 16 and averaging unit 23 connected between the coincidence circuit 16 and the counter 24, the slit diaphragms 25, 26, 27 located in front of the corresponding outer receivers 8, 9, 10.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В процессе работы управл емый кварцевый генератор посто нно создает сигнал частотой 5 000 000 Гц ±2%During operation, the controlled crystal oscillator continuously generates a signal with a frequency of 5,000,000 Hz ± 2%

При вращении рабочей меры 1 с посто нной угловой скоростью, равной 100 ,об/сек один из диаметрально противоположных интервалов 3, проход над щелью 25, Лс1Мпой 5, св занной с нулевым направлением НО, засвечивает фотоприемник В, импульс с которого после усилени и формировани усилителем-формирователем 11, дифференцируетс блоком 12, и импульс от переднего фронта поступает на од из входов триггера 15. На выходе триггера 15 по вл етс потенциал (команда - начало отсчета), который поступает на вход схемы 16 совпадени . При дальнейшем движении рабочей меры 1 этот же интервал 3 пройдет над подвижным фотоприемником 8, св занным с лампой 5 через оптическ мостик 4, образующими измер емое направление . При оптическом совпадениWhen the working measure 1 rotates at a constant angular velocity of 100 revolutions per second, one of the diametrically opposite intervals 3, the passage above the slit 25, Ls1Mpa 5, associated with the zero direction BUT, illuminates the photodetector B, the pulse from which after amplification and formation the amplifier driver 11 is differentiated by block 12, and the pulse from the leading edge arrives at one of the inputs of the trigger 15. At the output of the trigger 15 a potential appears (command is the origin) that is fed to the input of the coincidence circuit 16. Upon further movement of the working measure 1, the same interval 3 will pass over the movable photodetector 8 connected with the lamp 5 through the optical bridge 4, forming the measured direction. With optical coincidence

ЙРГаметрально противоположных интервалов 3 друг с другом при помощи оптического мо.стика 4 с фотоприемника измер емого направлени будет сн т импульс, который обрабатываетс аналогично импульсу от нулевого направлени . Передний фронт этого импульса поступит на второй вход триггера 15 и возвратит его в исходное состо ние Потенциал со схемы 16 совпадени будет сн т. Таким образом, интервал между импульсами от нулевого и измер емого направлений будет соответствовать углу между этими направлени ми . Дл измерени угла междудвум направлени ми, несв занными с нулевым, измерени повтЬр ют еще раз между нулевым направлением и вторым измер емым-. Требуемый угол определ етс разностью между двум результатами.An RG with 3 oppositely spaced intervals with each other, using an optical antenna 4, will remove a pulse from the photodetector of the measured direction, which is processed similarly to the pulse from the zero direction. The leading edge of this pulse will go to the second input of trigger 15 and return it to its initial state. The potential from coincidence circuit 16 will be removed. Thus, the interval between pulses from zero and measured directions will correspond to the angle between these directions. To measure the angle between the two directions that are not related to zero, the measurements are repeated once again between the zero direction and the second measured one. The required angle is determined by the difference between the two results.

Од1,овременно с тактовой дорожки 2 содержащей 100 интервалов, с помощью лампы 6, щели 27 и фотоприемника 10 будут сн ты импульсы, скважность которых равна двум. Частота следовани импульсов составит 10000 Гц. Шпульсы поступают после усилени и формировани в усилителе-формирователе 17 на вход фазового детектора 18. На другой вход фазового детектора 18 поступает сигнал с генератора 20, предварительно сформированный в пр моугодьный сигнал формирователем 21 и уменьшенный по частоте до 10000 Гц делителем 22 частоты. Если сигналы н входах фазового детектора 18 строго посто нны по частоте (разность фаз равна нулю), то на выходе фазового дтектора 18 сигнал будет равен нулю. Однако, учитыва , что интервал от интервала тактовой дорожки 2 на рабочей мере 1 будут отличатьс вследствие погрешности изготовлени по угловому положению от идеального положени , то при сравнении в фазовом детекторе 18 с практически идеальной последовательностью импульсов с генератора 20 на выходе фазового детектора 18 будет периодический сигнал, так как погрешность нанерени штрихов носит периодический характер с максимальным периодом, равным одному обороту рабочей меры 1. Таким образом , минимальна частота выходного сигнала с фазового детектора 18,св занна с погрешностью нанесени штрихов тактовой дорожки 2, составит 100 Гц (или выше из-за коротко-периодических погрешностей).Od1, temporarily from the clock track 2 containing 100 intervals, using the lamp 6, the slot 27 and the photodetector 10, the pulses will be removed, the duty cycle of which is two. The pulse frequency will be 10,000 Hz. The pulses come after amplification and formation in the amplifier-shaper 17 to the input of the phase detector 18. The other input of the phase detector 18 receives a signal from the oscillator 20, previously formed into a regular signal by the shaper 21 and reduced in frequency to 10,000 Hz by the frequency divider 22. If the signals on the inputs of the phase detector 18 are strictly constant in frequency (the phase difference is zero), then at the output of the phase detector 18 the signal will be zero. However, taking into account that the interval from the interval of the clock track 2 at the working measure 1 will differ due to the manufacturing error in the angular position from the ideal position, when compared in phase detector 18 with a nearly perfect pulse sequence from the generator 20 at the output of phase detector 18 there will be a periodic signal , since the error of drawing strokes is periodic in nature with a maximum period equal to one revolution of the working measure 1. Thus, the minimum frequency of the output signal from the phase The second detector 18, associated with the error in applying the strokes of the clock track 2, will be 100 Hz (or higher due to short-periodic errors).

При медленных изменени х скорости вращени рабочей меры 1 из-за дефектов двигател и источника питани на выходе фазового детектора 18 по витс низкочастотна составл юща с частотой менее 1 Гц. Этот сложный сигнал с фазового детектора 18 поступит на фильтр 19 низкой частоты,чере который пройдет только низкочастотнаWith slow changes in the rotational speed of the working measure 1 due to defects in the engine and the power source at the output of the phase detector 18, a low frequency component with a frequency of less than 1 Hz is observed. This complex signal from the phase detector 18 will go to the low-pass filter 19, which will pass through only the low-frequency

Claims

Claim

Angle-measuring device containing a working measure, made with the possibility of rotation and having a clock track located around a circle, made with equal opaque and transparent intervals, two of which are diametrically opposed and optically aligned, an engine, three backlight lamps and three photodetectors, optically connected with the corresponding backlight, two amplifier-shaper, two differentiating units connected to the corresponding amplifier-shaper, matching circuit, trigger, connection connected to the first 5 input of the coincidence circuit, the frequency divider and the shaper, and the counter connected in series, and the first and second photodetectors connected to the inputs of the corresponding amplifiers IQ shapers and the outputs of the differentiating blocks, to the trigger, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, it equipped with a sequential third amplifier amplifier, a '5 phase detector, a low-pass filter, a generator and an averaging unit connected between the matching circuit and the counter, a third photodetector the nickname is connected to the input of the third 20 of the amplifier-former, the output of the generator is connected to the input of the former and the second input of the matching circuit, and the output of the frequency divider is connected to another input of the phase detector25.