Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код

Авторы патента:

G08C9/06 - Системы для передачи измеряемых переменных величин, управляющих или подобных сигналов (пневмогидравлические передающие системы F15B; чувствительные элементы для определенных физических переменных см. в соответствующих подклассах, например классов G01,H01; индикаторные или регистрирующие устройства см. в соответствующих подклассах, например G01D,G09F; механические средства для преобразования выходного сигнала чувствительного элемента в различные переменные величины G01D 5/00; мостовые схемы с автоматической балансировкой G01R; управление положением вообще G05D 3/00; механические системы управления G05G; системы для передачи только сигналов "включено-выключено", системы для передачи сигналов тревоги G08B;

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий осветитель, оптически соединенный че1рез индикаторный и кодированный диски с фотоприемниками точного и грубого отсчетов, выходы которых соединены через усилители с входами первого и второго интерполяторов , на индикаторном диске выполнены щелевые диафрагмы точного отсчета и две щелевые диафрагмы грубого отсчета, сдвинутые одна относительно другой на ,отличаю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и упрощения преобразователя, в него введены первый и второй компараторы, первый и второй блоки сложения по модулю два, блок согласования отсчетов, внутренний край кодовой дорожки выполнен эксцентрично по отношению к центру вращения кодированного диска , на индикаторном диске выполнены две дополнительные щелевые диафрагмы грубого отсчета, которые сдвину-, ты одна относительно другой на 90 и сдвинуты относительно соответствующих :целевых диафрагм грубого отсчета на 90°, наибольший и наименьший радиусы щелевых диафрагм и дополнительных щелевых диафрагм грубого от ,счета равны cooTBeTCTBeliHo радиусу наименьшей и радиусу наибольшей ширины кодовой дорожки; а их ширина . . кратна двум квантгм кодовой дороАки , выходы первого и второго интерполяторов соединены с входс1М11 первЬ- го и второго компараторов, соответственно выход первого компаратора соединен через блок согласования отсчетов с входами первого блока сложения по модулю два, выход второго компаратора соединен с входами второго блока сложения по мо:л дулю два, один из выходов которого соединен с дополнительным входом з блока согласования отсчетов, выходы блоков сложения по модулю два являND |ются выходакш преобразователя. 4;; :с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

O9) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЯТЕЛЬСТВЪГ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3479677/18-24 . (22) 30.07.82 (46) 23 ° 11. 83. Бюл. Ф 43 (72) С.Х.Бабаян и Д.Э.Аракелян (71) Специальное конструкторское бюро Института радиофизики и электроники AH ApM.ССР (53) 681 ° 325(088.8) (56) 1. Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. Л.Н.Преснухина, M.p "Машиностроение", 1974, с. 302.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3279748, кл. Q 08 С 9/06, 1981 (прототип) ° (54)(573 ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий осветитель,.оптически соединенный через индикаторный и кодированный диски с фотоприемниками точного и грубого отсчетов, выходы которых соединены через усилители с входами первого и второго интерполяторов, на индикаторном диске выполнены щелевые диафрагмы точного отсчета и две целевые диафрагмы грубого отсчета, сдвинутые одна относительно другой на 900 1 о т л и ч авЂ” ю шийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и упрощения преобразователя, в него введены первый и второй компараторы, первый и второй блоки сложения по модулю два, блок согласования отсчетов, внутренний край кодовой дорожки выполнен эксцентрично по отношению к центру вращения кодированного диска, на индикаторном диске в)полнены две дополнительные щелевые диафрагмы грубого отсчета, которые сдвинуты одна относительно другой на 90 и сдвинуты относительно соответствующих:щелевых диафрагм грубого отсчета на 90, наибольший и наименьший радиусы щелевых диафрагм и дополнительных щелевых диафрагм грубого от,счета равны соо тветственно радиусу наименьшей и радиусу наибольшей ширины кодовой дорожки, а их ширина кратна двум квантам кодовой дорож-. ки, выходы первого и второго интерполяторов соединены с входами перво го и второго компараторов, соответственно выход первого компаратора соединен через блок согласования отсчетов с входами первого блока сложения по модулю два, выход второго компаратора соединен с входами второго блока сложения по мо;дулю два, один из выходов которого соединен с дополнительным входом блока согласования отсчетов, выходы блоков сложения по модулю два явля1ются выходами преобразователя.

1056243

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления для преобразования углов поворота вала н код.

Известен фотоэлектрический. преобразователь, содержащий осветитель, индикаторный и кодированный диски, фотоприемники и блок интерполяторон Г1) .

Недостатком данного преобразо- 10 вателя является его сложность.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий 15 осветитель, оптически соединенный через индикаторныи и кодированный диски с фотоприеМниками точного и . грубого отсчетов, выходы которых через усилители соединены с входами первого и второго интерполяторов, на индикаторном диске выполнены щелевые диафрагмы точного отсчета и дне щелевые диафрагмы грубого отсче-. та, сдвинутые друг относительно друга на 90а, в преобразователе дорожка грубого отсчета выполнена прозрачной и имеет эксцентриситет, а фотоприемники грубого отсчета размещены попарно в двух точках дорожки грубого отсчета кодированного,диска через

90 f2) .

Недостатками известного преобразователя являются относительно большие габариты, связанные с наличием двух дорожек и межразрядной перемыч- З5 ки между ними, и его сложность.

Целью изобретения является уменьшение габаритов и упрощение конструкции преобразователя.

Поставленная цель достигается тем,Щ что в фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий осветитель, оптически соединенный через индикаторный и кодированный диски с фотоприемниками точ- 45 ного и грубого отсчетов, выходи ко- торых соединены через усилители с входами первого и второго интерполяторов, на индикаторном диске выпол= иены щеленые диафрагмы точного от50 счета и две щелевые диафрагмы грубого отсчета„сдвинутые одна относительно другой на 90, введены первый и второй компараторы, первый и второй ! .блоки сложения по модулю два, блок согласования отсчетов, внутренний край кодовой дорожки выполнен эксцентрично по отношению к центру вращения кодированного диска, на индикаторном диске выполнены две дополнительные щелевые диафрагмы грубого отсчета, которые сдвинуты друг относительно друга на 90 и сдвинуты о относительно соответствующих щеле0 вых диафрагм грубого отсчета на 90 наибольший и наименьший радиусы ще- ф5 левых диафрагм грубого отсчета н дополнительных щеленых диафрагм грубого отсчета равны соответственно радиусу наименьшей и радиусу наибольшей ширины кодовой дорожки, а их ширина кратна двум .квантам кодовой дорожки, выходы первого и второго интерполяторон соединены с входами первого и второго компараторон, соответственно выход первого компаратора соединен через блок согласования отсчетов с входами первого блока сложения по модулю два, выход второго компаратора соединен с входами второго блока сложения по модулю два, один из

-выходов которого соединен с дополнительным входом блока согласования, выходы блоков сложения по модулю два являются выходами преобра. зователя.

На фиг.1 показан кодированный диск с кодовой шкалой и взаимным расположением щелей точного и грубого отсчетов на индикаторном диске, на фиг.2 вЂ” функциональная схема пре.-. образователя, на фиг.3 и 4 вЂ” диаграм. мы сигналов, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь содержит кодированный диск 1 с дорожкой 2 точного отсчета и эксцентричным краем 3, индикаторный диск с четырьмя щелевыми диафрагмами 4 и 5 грубого и точного отсчетов, фотоприемники 6 и 7 грубого и точного отсчетон, канал грубого отсчета (ГО), содержащий усилители 8, интерполятор 9, компараторы 10„ блок 11 согласования отсчетов и блок 12 сложения по мод>лю дна и канал точного отсчета (ТО), содержащий усилитель 13, интерполятор 14, компараторы 15 и блок 16 сложения по модулю два. Цифрами 17-20 показаны сигналы,, получаемые на выходах фотоприемников 6, а цифрами

21-24 вЂ” сигналы на выходах фотоприемников 7.

На индикаторном диске четыре щелевые диафрагмы 4 с шириной, кратной шагу деления кодовой дорожки, которые разнесены друг относительно друга на 90 и .расположены таким о образом, что лучистый поток, сформированный ими, модулируется эксцентричным краем 3 кодовой дорожки 2.

На фиг.1 кодированный вал и осветитель условно не показаны.

Преобразователь работает следующим образом.

При повороте кодированного вала на один оборот (фиг.1) лучистый поток, с4>ормированный диафрагмами

4 грубого отсчета, в основном модулируется эксцентричным краем 3 кодовой дорожки 2. Так как край 3 выполнен эксцентрично, а четыре щелевые диафрагмы 4 грубого отсчета

1056243 разнесены в пространстве друг относительно друга на 90, то на выходах о соответствующих фотоприемников б грубого отсчета генерируются четыре синусоидальных сигнала 17-20, сдвинутые по фазе друг относительно друга на.четверть периода (фиг.3) .

Период этих сигналов соответствует одному обороту вала. Эти сигналы через усилители 8 канала грубого отсчета поступают на вход соответст- 0 вующего интерполятора 9, в котором формируются сигналы с фазовым сдвигом, равным Ю (le, соответствующим кванту деленИя кодовой дорожки 2 точного отсчета, где m вЂ” коэффици- )5 .1 ент интерполяции интерполятора 9 грубого отсчета. Эти сигналы компараторами 10 преобразуются в прямоугольные и поступают на вход бло ка 11 согласования отсчетов, в ко- 2п тором происходит согласование грубого отсчета с точным Канал точного отсчета работает следующим образом. Лучистый поток, прошедший через четыре щелевые диафрагмы 5 точного отсчета, разнесенные в пространстве на 90, сдвинутые друг относительно друга на четверь шага деления кодовой дорожки и расположенные на ее среднем диаметре, моду- 30 лиуется делениями дорожки 2 точного отсчета при ее вращении и поступает на соответствующие фотоприемники 7 точного отсчета. Таким образом, на выходах фотоприемников 7 за один шаг поворота вала генерируются четыре сигнала 21-24 (фиг.4), сдвинутые на четверь периода. Период этих сигналов равен шагу п деления дорожки 2.

Эти сигналы через усилители 13 по-! ступают на интерполятор 14, в кото- 40 ром формируются промежуточные сигналы с фазовым сдвигом 2а/ 2 ", где коэффициент интерполяции интерполятбра 14 точного отсчета. Эти сигналы компараторами 15 формируются в прямоугольные и поступают на блок

1б сложения по модулю два, в котором преобразуются в двоичный код соответствующих разрядов (и+ ич + и) .

Управление блоком 11 согласования осуществляется сигналом старшего разряда точного отсчета. Принцип работы схемы согласования отсчетов аналогичен принципу согласования по

"двойной щетке".

Согласованные сигналы канала грубого отсчета поступают на блок 12 сложения по модулю 2, в котором преобразуются в двоичный код с И -1 до первого разряда.

Таким образом, предложенное устройство позволяет выполнить позиционный преобразователь .с одной кодовой дорожкой, что уменьшает габариты кодированного вала и упрощает преобразователь. Уменьшается также момент инерции подвижной части преобразователя, его вес и число градаций маски, что улучшает технологичность изготовления кодированнОго диска и всего преобразователя.

А устранение влияния погрешностей преобразователя, связанных с радиальным биением кодированного диска, позволяет также повысить разрешающую способность преобразователя без усложнения его конструкции и технологии изготовления.

Экономический эффект от использования изобретения обусловлен его техническими особенностями, приведенными выше.

1056243

ВНИИПИ Заказ 9312/45

Тираж 618 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4

ЯО 760 р в pm-1

ЯД ИО

ЯО -Р Я0 -вЂ” гт 2 я