SU942090A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относитс  к автоматике и вычиспительной технике, в частности к устройствам, преобразующим угловое или линейное перемещение в цифровой код, и может быть использовано дл  контрол  величины перемещени  механизмов на станках и установках, предназначенных дл  обработки крупногабаритных и длинно мерных изделий. Известно устройство дл  преобразова. ки  перемещений в цифровой код, содерхощее генератор, делитель частоты, фазо расщепитель, фазовращатель, преоЬразоватепь фаза-код, цифровое вычислитель кое устройство, преобразователь код-напр жение , устройство сравнени  напр жений , усилитель, тахогенератор, электродвигатель и механический редуктор, соедин ющий фазовращатель с электродвигателем fli Известно также устройство дл  преобразовани  перемещений в цифровой код содержащее генератор, делитель частоты фазорасщепитель, фазоврвчатель, нульорган , регистр и звено кинематической св зи фазовращател  с перемешающимс  механизмом 2 . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  преобразовани  перемещений в цифровой код, содержащее генератор, два делител  частоты, счетные входы которых соединены с выходом генератора и кажДЬ1Й из которых содержит последовательно соединенные масщтабирутощий и основной делители частоты, фазорасщепитель, вход которого соединен с выходом первого делител  частоты, 4йзовращатель, вход которого соединен с выходом фазорасще- пител , звено кинематической св зи вала фазовращател  с перемещающимс  механизмом , квантователь, первый вход KOTI рого подключен к выходу фазовращател , а второй вход - к первому входу второго делител  частоты, регистр, информационный вход которого соединен с вторым выходом второго делител  частоты, вход синхронизации соединен с выходом кван- 1 товател , а выход - с кодовой шиной, и формирователь импульсов сброса,- вход которого подключен к выходу первого депнте   частота, а выход - к входу :сброса второго делител  частоты fsj . ; Известные устройства имеют ограниченный диапазон преобразовани  переме;щений в цифровой код, определ емый ко- лнчеством дискрет перемещени , прюсоД шихс  на один оборот вала фазовращател . Данное ограничение обусловлено тем, что в известных устройствах преобразование перемещений в масштабированный ци({фовой код осуществл етс  однозначно только в пределах одного оборота вала фазовращател , т, е. от О до Збо без одной угловой дискреты перемещени  Цель изобретени  - расширение диапазона преобразовани  перемещений. Указанна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через последовательно соединенные первый делитель частоты и фазорасщепитель к входу фазовращател  и непосредственно к первому входу второго делител  частоты, первый выход которого соединен с первым входом квантовател , второй вход которого соединен с фазовращателем, выход первого делител  частоты соединен с первым входом формировател  импульсов сброса, выход которого соединен с вторым входом второго делител  частоты, второй выход которого соединен с первым входом выходного регистра, введены вычислитель, элемент пам ти и элемент 2 И, первьгй вход которого соед1}нен с выходом квантовател , второй вход - с выходом вычислител  а выход - с вторым входом выходного регистра и с первым входом элемента пам ти, второй вход которого соединен с выходом формировател  импульсов сбро са, а выход - с вторым входом формировател  импульсов сброса, второй выход второго делител  частоты соединен с первым входом вычислител , второй вход которого соединен с выходом выходного регистра. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого преобразовател . - Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, первый 2 и второй 3 делители частоты, счетные входы которых соединены с выходом генератора 1 импульсов , фазорасщепитель 4, вход которого подключен к выходу первого делител  2 частоты, фазовращатель 5, вход которого соединен с выходом фазорасще- пител  4, звено 6 кинематической св зи вала фазовращател  5 с перемещающимс  механизмом, квантователь 7, второй вход которого подключен к выходу фазовращател  5, а первый вход - к первому выходу второго делител  3 частоты, выходной регистр 8, первый вход которого соединен с вторым выходом второго делител  3 частоты, а выход - с выходной кодовой шиной 9, формирователь 1О импульсов сброса, первый вход которого подключен к выходу делител  2 частоты, а выход - к второму входу сброса второго делител  3 частоты, вычислитель 11, элемент 2 И 12 и элемент 13 пам ти. Первый вход вычислител  11 соединен с первым входом выходного регистра 8, второй вход - с выходом выходного регистра 8, а выход - с вторым входом элемента 2И 12, первый вход которого подключен к выходу квантовател  7, а выход - к второму входу выходного регистра 8 и к первому входу элемента 13 пам ти, второй вход элемента 13 пам ти соединен с выходом формировател  10 импульсов сброса, а выход - с вторым входом формировател  10 импульсов сброса. 1 Вычислитель 11, элемент 2 И 12 и элемент 13 пам ти могут быть реализованы на базе широко распространенных элементов схемотехники, например интегральных микросхем серии 155 (технические услови  0,348,006 ТУ), в частности, вычислитель 11 может быть выполнен на микросхемах типа К155ИПЗ, элемент 2И 12 - на микросхеме типа К155ЛИ1 и элемент пам ти - на микросхеме типа К155ТМ2. Преобразователь работает следующим образом. Импульсы тактовой частоты поступают с выхода генератора 1 импульсов на делители 2 и 3 частоты. Первый делитель 2частоты вырабатывает сигналы кодовой развертки дл  фазорасщепител  4, формирующего двухфазную или трехфазную систему питающих напр жений дл  фазовращател  5 типа вращающегос  трансформатора или сельсина. На выходе фазовращател  5 образуетс  сигнал, фазовый сдвиг которого относительно опорного сигнала (одной КЗ, фаз питани  фазовращател  5) пропорционален угловому перемещению вала фазовращател  5, а следовательно, и перемещению механизма, св занного с валом фазовращател  5 через звено 6. Этот сигнал поступает на второй вход квантовател  7, на первый вход которого приход т импульсы с первого выхода вт рого делител  3 чеестоты, которые исполь зуютс  дл  квантсжанв  во фазе выходног сигнала фазоврашател  5. На выходе кван товател  7 форм1идтотс  узкие квантовашде по фазе импульсы, которые поступают на первый вход элемента 2И 12, на второй вход которого поступает с выхода вычйслита   11 сигнал, вырабатьтаемый последним из кодовых сигналов на первом входе и выходе выходного регистра 8 и разрешающий прохождение на выход элемента 2И 12 определенного квантованного импульса. На первый вход выходного регистра 8 приход т сигналы кодовой развертки с второго выхода второго делител  частоты, имеющего коэффициент делени , равный произведению m N , где fn - количество дискрет перемещени , . приход щихс  на один оборот вала фазоврашател  5, М - максимальное количество оборотов вала фазовращател  5, соответствующее контролируемому перемещению . Кодова  комбинаци , образующа с  на втором выходе второго делител  3 частоты в момент прихода квантованного по фазе импульса с выхода элемента 2 И 12, записываетс  в выходной регистр 8 и поступает с его выхода на кодовую шину 9, с которой считываетс  пифровой код, отображающий в заданных единицах величину перемещени  механизма, св заного с валом фазовращател  5 через звено 6. Согласование системы измерени -с пе- . ремещающимс  механизмом обеспечиваетс  за счет электрической редукции, реализуемой при помощи первого 2 и второго 3 делителей частоты. Отнощение коэф фнциентов делени  этих.делителей частоты соответствует передаточному отношени звена 6 кинематической св зи вала фазовращател  5 с перемещающимс  механизм умноженному на число N , и может быть выполнено с любой степенью уточнени . Синхронизашш работы второго делител  3 частоты относительно опорного . сигнала и установка начала отсчета перемещени  обеспечиваютс  формирователем 10 импульсов сброса, который выдает импульсы при единичной сигнале на втором входе и при определенной (заданной ) кодовой комбинации на выходе первого делител  2 частоты. Сигнал, разрешающий {заботу формировател  10 импульсов сброса, по вл етс  на выходе элемента 13 пам ти после прихода с выхода элемента 2 И 12 импульса, осуществл ю- щего запись кода в регистр 8, и списываетс  импульсом сброса с выхода формировател  1О. Сигнал, разрешающий прохождение импуЛьсов с выхода квантовател  7 на выход элемента 2И 12, формируетс  вычислителем 11, который выполн ет вычисление разности дС между кодом Ь на выходе регистра 8 и кодом 6 на его первом входе (ДР 1-6), сравнение модул  величины ДС с кодовой установкой , котора  ограничивает максимальную величину приращени  выходного кода на шине 9, причем величина кодовой установки выбираетс  из услови  Vmtp lj , где Vyn- максимальна  скорость перемещени  механизма; -fcp период кодовой развертки на первом входе регистра 8 ; формирование логического сигнала по результату сравнени  модул  величины ДС с кодовой установкой Ь (при Ly на выходе вычислител  формируетс  нулевой сигнал, а при единичный сигнал). При по влении на выходе вычислител  11 единичного сигнала очередной квантовый импульс, прошедший на выход элемента 2И 12, записывает в выходной регистр 8 код Ьи , соответствующий положению .механизма -в заданных единицах измерени  относительно установленного начала отсчета в vi -ый момент времени, и раэрешает формирование импульса сброса, устанавливающего в исходное (нулевое) состо ние второй делитель 3 частоты и элемент 13 пам ти. Повторно единичный сигнал на выходе вычислител  11 по вл етс  тогда, когда величина на первом входе выходного регистра 8 отличаетс  от значени  Ьи не более чем на величину ± L, при этомв выходном регистре 8 фиксируетс  код Ьу1., величина которого находитс  в пределах значений Ьу -ЬУуи-Ьр, так как за врем  tp механизм не может изменить своего- положени  более чем Ha±Vw,-bp дискрет перемещени . Поскольку Ьу -j за врем  формировани  единичного сигнала на втором входе элемента 2И 12 на его выход приходит только один квантованный импульс, что обеспечивает однозначное-гь отсчета положени  механизма независимо от числа оборотов вала фазовращател  5 в процессе контрол  величины перемещени . Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет расширить диапазон преобразовани  перемещений в смасштабированный цифровой код благодар  увел1гчению

диапазона изменени  фазы квантовых импульсов , осуществл ющих выборк кода из сигналов кодовой развертэси второго делител  частоты и перенос его в выходной регистр, за счет ограничени  величины прир)ащени  выходного кода. В известных устройствах этот диапазон ограничен одним оборотом вала фазовращател . В пред  агаемом устройстве при его относительной простоту диапазон контролируемого перемещени  более чем на вьпре и может регулироватьс  в щироких пределах соответствующим выбором величин

VVYI и -to .

Claims (3)

1.Ахметжанов А, А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М., Энерги , 1975, с. 2О7 рис. 10-5.

2.Зверев А. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л., Энерги , 1974, с. 156, рис. 8О.

3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2848966/18-24,

кл. 008 С 9/ОО, 1979 (прототип).