SU963034A1 - Shaft angular position-to-code converter - Google Patents

Shaft angular position-to-code converter Download PDF

Info

Publication number
SU963034A1
SU963034A1 SU813251671A SU3251671A SU963034A1 SU 963034 A1 SU963034 A1 SU 963034A1 SU 813251671 A SU813251671 A SU 813251671A SU 3251671 A SU3251671 A SU 3251671A SU 963034 A1 SU963034 A1 SU 963034A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
phase
counter
phase shifter
output
converter
Prior art date
Application number
SU813251671A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марклен Абдурахманович Габидулин
Павел Сергеевич Плотников
Александр Васильевич Киселев
Вячеслав Александрович Бабайцев
Евгений Георгиевич Саженов
Original Assignee
Предприятие П/Я Р-6930
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Р-6930 filed Critical Предприятие П/Я Р-6930
Priority to SU813251671A priority Critical patent/SU963034A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU963034A1 publication Critical patent/SU963034A1/en

Links

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Description

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано в цифровых системах управлени  угловыми положени ми механизмов привода .The invention relates to automation and can be used in digital control systems for the angular positions of drive mechanisms.

Известен фотоэлектрический преобразователь угла поворота ваша в код, основанный на использовании растровых сопр жений и внутришаговой фазовой интерпол ции The known photoelectric angle converter is your code based on the use of raster matching and intra-step phase interpolation.

Известен преобразователь, содержащий генератор импульсов, подключенный через делитель частоты к фазорасщепителю , выходы которого соединены с входами фазового растрового интерпол тора (фазовращател ), выxOjU которого через подключенA known converter comprising a pulse generator connected via a frequency divider to a phase splitter, the outputs of which are connected to the inputs of a phase raster interpolator (phase shifter) whose output is connected via xOjU

к Компаратору t2.to Comparator t2.

Недостатком такого преобразовател   вл етс  наличие значительных погрешностей, вносимых фильтром и эксцентриситетом дисков фазовращател  .The disadvantage of such a converter is the presence of significant errors introduced by the filter and the eccentricity of the disks of the phase shifter.

Известен преобразователь, содержащий двухфазовый генератор синусоидальных напр жений несущей частоты, подключенный к фазовращателю, выход которогочерез усилитель, фильтр и компаратор подключен к блоку управлени  счетом, состо щего из триггеров , элементов И, блокинг-генератора , двухфазового генератора тактовых импульсов и двух счетчиков, выходфл блока управлени  счетом подкл1рчены к суммирующему и вычитгиощему входам реверсивного счетчика. Фазовращатель содержит диск с радиальной растровой решеткой, источник излучени , оптически св занный через со10 пр жение радиальной растровой решетки с изббражением ее проекции посредством стекловолос ного светопровода с диаметрально-противоположной частью с четырьм  приемниками A known converter comprising a two-phase sinusoidal voltage carrier voltage generator connected to a phase shifter, the output of which is through an amplifier, a filter and a comparator is connected to an account control unit consisting of triggers, And blocking generator elements, two-phase clock pulse generator and two counters the control unit of the account is connected to the summing and subtracting inputs of the reversible counter. The phase shifter contains a disk with a radial raster grating, a radiation source optically coupled through the constriction of a radial raster grating to reflect its projection by means of a glass fiber light guide with a diametrically opposite part with four receivers.

15 излучени , подключенными к суммирующей схеме, которгш питает двухфазный генератор частоты СЗЗ.15 radiation connected to a summing circuit, which feeds a two-phase frequency generator of the SPZ.

Недостатком этого преобразовател   вл ютс  значительные погрешнос20 ти, вносикые двухфазным генератором синусоидального напр жени , усилителем , фильтром и компаратором, а также сложность схемы управлени  счетом.The disadvantage of this converter is significant errors introduced by a two-phase sinusoidal voltage generator, an amplifier, a filter and a comparator, as well as the complexity of the account control circuit.

Известен также фотоэлектрический Also known as photoelectric

25 преобразователь угла в код, в точном отсчете которого включен фазовращатель , содержащий два канала преобразовани , каждый из которых представлен усилител ми, подключен- 25 is an angle-to-code converter, in the exact reading of which a phase shifter is included, comprising two conversion channels, each of which is represented by amplifiers, connected

30 ными к ним источниками и приемниками излучени , оптически св занными через четырехфазовое растровое сопр же ние f 4 . Недостатком преобразовател   вл етс  наличие двух аналоговых каналов преобразовани  фазового сдвига в код, а также разные по величине погрешности, вносимые этими каналами Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому,  вл етс  преобразователь угла поворота вала в код, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, пер вый счетчик, фазовращатель, компаратор , усилители мощности, подключенны к фазовращателю, на выходе которого - фильтр, подключенный к нуль-органу , а выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, другой вход которого сое динен с выходом триггера, подключенного к вычитающему входу второго сче тчика, второй выход фазовращател  подключен к третьему дополнительному счетчику, пр мой выход старшего разр да которого подключен к управл юще му входу коммутатора, выходы разр дов третьего счетчика подключены к дешифратору, первый выход которого подключен к установочному входу второго счетчика, а третий выход дешифратора и выход нуль органа подключены к входам второго элемента И tSj. Недостатком устройства  вл етс  как конструктивно-технологическа  сложность фазовращател , так и сложность электрической cxeNttj преобразовател , например, использование счет чиков с параллельным переносом и реверсивным пересчетом. Цель изобретени  - упрощение преобразовател . Поставленна  цель «достигаетс  заменой фазовращател  на фотоэлектрический с двум  диаметрально-противопаложными относительно оси вращени  каналами четырехфазового растрового сопр жени , а также введение второго коммутатора, третьего усилител  и третьего элемента И, причем второй коммутатор входами подключен к выходам фазорасщепител , а управл ющий вход этого коммутатора подключен к инверсному выходу старшего разр да третьего счетчика, усиди тели на входе второго канала фазовращател  подключены к выходам второго коммутатора , а выходы обоих каналов фазовращател  объединены.и подключены к фильтру через третий усилитель, второй выход дешифратора подключен к cTapiueMy входу второго элемента И, выход которого подан на один из входов триггера, третий выход с дешифратора и выход с нуль-органа подан на входы третьего элемента И, выход которого подан на другой вход триггера . На чертеже представлена структурна  схема преобразовател . Предлагаемый преобразователь содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2,фазовращатель 3, счетчик 4, дешифратор 5, коммутаторы 6 и 7, блоки 8 и 9 усилителей, фазовращатель 10, усилитель 11 сигнала фазового сдвига на.выходе фазовращател , фильтр 12, нуль-oprari 13, элементы 14 и 15 И, триггер 16, элемент 17 И и счетчик.18. Преобразователь работает следующим образом. Генератор 1 импульсов, работа  непрерывно, заполн ет импульсами счетчик 2, старший разр д которого поступает на фазорасщепитель 3.Выходы 1- IV фазорасщепител  3 выдают сигналы, перва  гармоника которых пропорционально siniut, cosat, -sinout и - со5Ш1, причем сигнал с первого выхода фазорасщепител  3 одновременно поступает.и на счетный вход счетчика 4,,и на первые входы коммутаторов б и 7. На входы П -IV коммутатора б подаютс  сигналы с одноименных выходов фазорасщепител  3, а на входы П- jV коммутатора 7 -IV , ни П выходу фазорасщепител  3. На управл ющие входы V коммутаторов 6 и 7 поступают сигналы управлени  с пр мого и инверсного выходов последнего разр да счетчика 4. Благодар  такой схемной организации управлени  коммутаторов 6 и 7, сигналы фазовращател  3 попеременно включают в работу (т.е. в два такта) оба канала фазовращател  10 через блоки 8 и 9 усилителей. Пройд  соответственно растровые сопр жени ,сигналы фазового сдвига по обоим каналам подаютс  в одну шину, т.е. проход т обработку по одному каналу аналоговой части преобразовател , благодар  разделению по времени,уci ливаютс  усилителем 11 и поступают на фильтр 12, в котором выдел етс  перва  гармоника сигнала, фаза которой пропорц,иональна углу поворота. В момент перехода выходного сигнала фильтра 12 через нуль при изменении его пол рности с минуса на плюс; нуль-орган 13 формирует импульс , поступающий параллельно на первый входы элементов 14 и 15 И. В начале первой половины цикли работы (т.е. в начале работы третьего счетчика 4) преобразовател  с первого выхода дешифратора 5 поступает сигнал, устанавливающий счетчик 18 в нулевое состо ние, а в конце первой половины цикла, когда закончатс  переходные процессы, вызванные ком1мутацией питател  фазовращател  10,30 sources and receivers of radiation optically coupled through a four-phase raster junction f 4. The disadvantage of the converter is the presence of two analog channels for converting the phase shift into the code, as well as different inaccuracies introduced by these channels. The closest in technical essence to the offer is the shaft angle-to-code converter containing the series-connected pulse generator, the first counter phase shifter, comparator, power amplifiers connected to the phase shifter, the output of which is a filter connected to the null organ, and the output of the pulse generator connected to the first the first element And, the other input of which is connected to the trigger output connected to the subtracting input of the second counter, the second output of the phase shifter is connected to the third additional counter, the high-order direct output of which is connected to the control input of the switch, the third output outputs the counter is connected to the decoder, the first output of which is connected to the installation input of the second counter, and the third output of the decoder and the zero output of the organ are connected to the inputs of the second element And tSj. The drawback of the device is both the design and technological complexity of the phase shifter, as well as the complexity of the electric cxeNttj converter, for example, the use of counters with parallel transfer and reversing recalculation. The purpose of the invention is to simplify the converter. The goal "is achieved by replacing the phase shifter with a photoelectric one with two diametrically anti-idle channels with respect to the axis of rotation of the four-phase raster pairing, as well as the introduction of a second switch, a third amplifier and a third element, And the second switch inputs are connected to the outputs of the phase splitter and the control input of this switch connected to the inverted output of the higher bit of the third counter, the attendants at the input of the second channel of the phase shifter are connected to the outputs of the second switch, the outputs of both channels of the phase shifter are combined. and connected to the filter through the third amplifier, the second output of the decoder is connected to the cTapiueMy input of the second element And whose output is fed to one of the trigger inputs, the third output from the decoder and the output from the zero-organ is fed to the inputs of the third element And whose output is fed to another trigger input. The drawing shows a block diagram of the converter. The proposed converter contains a pulse generator 1, a counter 2, a phase shifter 3, a counter 4, a decoder 5, switches 6 and 7, blocks 8 and 9 amplifiers, a phase shifter 10, a phase shift amplifier 11 on the phase shifter output, filter 12, zero-oprari 13 , elements 14 and 15 AND, trigger 16, element 17 AND and counter. The Converter operates as follows. Pulse generator 1, operating continuously, fills counter 2 with pulses, the highest bit of which goes to phase splitter 3. Outputs 1– IV of phase splitter 3 emit signals, the first harmonic of which is proportional to siniut, cosat, -sinout and –co5Ш1, and the signal from the first output phase splitter 3 simultaneously enters. And the counting input of counter 4,, and the first inputs of switches b and 7. Signals from the same outputs of phase splitter 3 are sent to inputs P -IV of switch b, and not P to j inputs P-jV. the phase splitter 3. To the control inputs V switches 6 and 7 receive control signals from the direct and inverse outputs of the last bit of counter 4. Thanks to this circuit control organization of switches 6 and 7, the signals of the phase shifter 3 alternately turn on (i.e., two clocks) both channels of the phase shifter 10 through blocks 8 and 9 amplifiers. Pass each raster junction, respectively, phase shift signals on both channels are fed to one bus, i.e. processing is carried out on one channel of the analog part of the converter, due to time separation, the amplifier is fed by amplifier 11 and fed to filter 12, in which the first harmonic of the signal, the phase of which is proportional, is ionic to the angle of rotation. At the moment when the output signal of the filter 12 passes through zero when its polarity changes from minus to plus; the zero-body 13 generates a pulse that arrives in parallel at the first inputs of elements 14 and 15 I. At the beginning of the first half of the operation cycle (i.e. at the beginning of the third counter 4) of the converter, the first output of the decoder 5 receives a signal that sets the counter 18 to zero state, and at the end of the first half of the cycle, when the transients caused by switching the power of the phase shifter 10,

с второго выходе дешифратора 5 постпает сигнал на второй вход элемента 14 И, совпадающий по фазе с опорным (т.е. перва  гармоника которого пропорциональна sinurt) сигналом питни  фазовращател  10 и имеющий длительность , равную периоду сигналов фазовращател  10. При этом фазовый сигнал с нуль-органа 13, пройд  через элемент 14 И, устанавливает триггер 16 в единичное состо ние, а выходные импульсы генератора 1 проход т через элемент 17 на счетный суммирующий вход счетчика 18.from the second output of the decoder 5, sends a signal to the second input of element 14 I, which coincides in phase with the reference (i.e., the first harmonic is proportional to sinurt) by the power signal of the phase shifter 10 and has a duration equal to the period of the signals of the phase shifter 10. In this case, the phase signal with zero - organ 13, having passed through element 14 I, sets trigger 16 to one state, and the output pulses of generator 1 pass through element 17 to the countable summing input of counter 18.

В конце второго цикла работы, после окончани  переходных процессов с третьего выхода лешиЛпатора 5 поступает сигнгш, синфазный с началом периода опорного сигнала питани  фазовращател  10, на второй вхо элемента 15 И, имеющий длительность равную периоду сигналов питани  фазовращател  10.At the end of the second cycle of operation, after the end of the transient processes, the third output of LeshiLpator 5 enters the in-phase with the beginning of the period of the reference signal of the phase shifter 10, to the second input of the element 15 And having a duration equal to the period of the signals of the phase shifter 10.

При этом фазовый сигнал, сфорглированный диаметрально-противоположным каналом фазовращател ,пройд  усилитель 11, Фильтр 12 и нуль-орга 13, а также элемент 15 И, возвращает триггер 16 в нулевое состо ние,а счетчик 18 прекращает подсчет импулсов генератора 1.In this case, the phase signal formed by the diametrically opposite channel of the phase shifter, the amplifier 11, Filter 12 and zero-org 13, as well as element 15 I, return the trigger 16 to the zero state, and the counter 18 stops counting the impulses of the generator 1.

В результате этого код, зафиксированный счетчиком 18 пропорционален разности фазовых сдвигов фазовращател  10 в первую и вторую половины цикла работыAs a result, the code recorded by the counter 18 is proportional to the difference in phase shifts of the phase shifter 10 in the first and second half of the work cycle

Nw/q)./,Nw / q) ./,

где N - число импульсный код угла поворота вала за цикл работы преобразовател ; Ц, - фазовый сдвиг по 1г-ому каналу фазовращател ; Sj - фазовый сдвиг по Д-ому каналу фазовращател . При этом фазовые сдвиги Ф;, и Ч пропорциональны углу поворота вала, т.е.where N is the number of the pulse code of the angle of rotation of the shaft per cycle of the converter; C, is the phase shift on the 1-th channel of the phase shifter; Sj - phase shift on the D-th channel of the phase shifter. In this case, the phase shifts Φ ;, and H are proportional to the angle of rotation of the shaft, i.e.

%«х();% “X ();

4 at {-4+u f), 4 at {-4 + u f),

где If - угол поворота вала, отсчитываел«й в 1 канале; if угол поворота вала, отсчитываемый в iL диаметральнопротивоположном канале; д( углова  ошибка, обусловленна  эксцентриситетом . фазовращател  и вносимс1  электронной частью схемы преобразовани  блока 8 и 9 усилителей, усилитель 11, фильтр 12, нуль-орган 13. Результирующий код счетчика 18 пропорционален удвоенному углу поворота вала преобразователи за цикл работыwhere If is the angle of rotation of the shaft, counted out in the first channel; if the angle of rotation of the shaft, counted in the iL diametrically opposite channel; d (angular error due to eccentricity of the phase shifter and introduced by the electronic part of the conversion circuit of block 8 and 9 amplifiers, amplifier 11, filter 12, null organ 13. The resulting counter code 18 is proportional to the double angle of rotation of the shaft

,,

В случае отсутстви  вратени  вала в течение цикла преобразовани  счетчик 18 остаетс  в нулевом состо-,  нии, подтверждающим неподвижность вала.If there is no shaft sticking during the conversion cycle, the counter 18 remains in the zero state, confirming the immobility of the shaft.

Таким образом, двухтактный режим работы на два диаметральнопротивопрложных относительно оси вращени  канала фотоэлектрического фазовращател  обеспечивает как конструктивнотехнологическое упрощение фазовращател , так и в целом преобразовател  угла поворота вала в код за счет упрощени  схемы коммутаторов (обыкновенные блоки вентилей); упрощени Thus, the push-pull mode of operation for two diametrically opposite to the axis of rotation of the photoelectric phase shifter channel provides both constructive and technological simplification of the phase shifter and the shaft angle-to-code converter as a whole by simplifying the switch circuit (ordinary valve blocks); simplify

Ьхемы второго счетчика 4 (счетчик нереверсивный); ликвидации лишней параллельной цепи переноса вместе с блоком вентилей содержимого счетчика 2 в счетчик 18, замены аналогового дифференцирующего элемента дискретным третьим элементом 15 И; упрощени , схемных св зей между элементами преобразовател .Lhema second counter 4 (counter irreversible); eliminating an extra parallel transfer chain together with the valve block of the contents of counter 2 into counter 18, replacing the analog differentiating element with a discrete third element 15 AND; simplify circuit connections between converter elements.

Экономическа  эффективность,отEconomic efficiency, from

использовани  преобразовател  составит не менее 30-40 тыс. руб. в год при объеме использовани  в народном хоз йстве преобразователей пор дка ста штук.using the converter will be at least 30-40 thousand rubles. per year with the use of converters in the national economy of the order of a hundred pieces.

Возможнь разработки преобразовател  с габаритами, меньшими в 1,52 раза по сравнению с прототипом.It is possible to develop a converter with dimensions smaller by 1.52 times compared with the prototype.

Claims (5)

1. Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. Преснухи-на Л.И, М., Машиностроение, 1974. с.211-230. 1. Photoelectric information converters. Ed. Presnuhi-on L.I., M., Mashinostroenie, 1974. p.211-230. 2.Преснухин Л.Н. и др. Фазовый растровый интерпол тор с применением фильтра. В кн. Элементы цифровых систем управлени . Л., Наука, 1971 , с.176-182.2. Presnuhin L.N. et al. Phase raster interpolator using a filter. In the book. Elements of digital control systems. L., Science, 1971, pp. 1776-182. 3.Преснухин Л.Н. и др. Муфтовые растровые датчики положени  и их применение . М., Машиностроение, 1969, с.161-165.3. Presnuhin L.N. and others. Coupling raster position sensors and their application. M., Mechanical Engineering, 1969, pp.161-165. 4.Разработка оптического преобразовател  угол-код и исследование его работы в контуре поведени  крупных установок типа П-2500. Отчет- по НИР, этап 1.2 МИРЭА, 73052737.4. Development of an optical angle-code converter and study of its operation in the behavior of large installations of the P-2500 type. Report on research, stage 1.2 MIREA, 73052737. М., 1979, с.10 и 22.M., 1979, p.10 and 22. 5.Авторское свидетельство СССР 658985, кл.С 08 С 9/00, 1976 (прототип).5. The author's certificate of the USSR 658985, c. 08 C 9/00, 1976 (prototype). itit
SU813251671A 1981-02-27 1981-02-27 Shaft angular position-to-code converter SU963034A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813251671A SU963034A1 (en) 1981-02-27 1981-02-27 Shaft angular position-to-code converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813251671A SU963034A1 (en) 1981-02-27 1981-02-27 Shaft angular position-to-code converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU963034A1 true SU963034A1 (en) 1982-09-30

Family

ID=20944367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813251671A SU963034A1 (en) 1981-02-27 1981-02-27 Shaft angular position-to-code converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU963034A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU963034A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
US3242478A (en) High resolution encoder
US3768022A (en) Apparatus for generating phase modulated electrical signals in response to a measured angular or linear displacement
SU362334A1 (en)
US3493965A (en) Digital to synchro converter
SU972542A1 (en) Shaft rotation angle to code multi-turn converter
SU1091204A1 (en) Shaft turn angle encoder
SU1166309A1 (en) Displacement encoder
SU1143294A1 (en) Digital-to-analogue converter
JPH02231523A (en) Absolute encoder
SU885803A1 (en) Device for converting phase shift to digital code
SU360001A1 (en)
SU1150569A1 (en) Converter of active power of three-phase electric circuit to digital code
SU1197081A1 (en) Photoelectric angle-to-digital converter
SU559259A1 (en) Functional converter of the angle of rotation of the shaft into the code
SU656202A1 (en) Device for matching coarse and precise readings of phase-to-code converter
SU955417A1 (en) Multi-channel digital phase-shifting device
SU1250847A1 (en) Device for measuring shifts
SU942090A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU1401554A1 (en) Multifrequency signal shaper
SU479136A1 (en) Angle Code Transducer
SU765847A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU1262730A1 (en) Shaft turn angle-to-digital converter
SU1136315A1 (en) Photoelectric shaft turn angle encoder
SU1233280A1 (en) Photoelectric transfer-to-digital converter