Устройство для измерения угла поворота вала

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;

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА, содержащее диск с чередующимися прозрачными И непрозрачными участками, расположенны1«и между .источником света и двумя фотоприемниками , соединенными с формирователями импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с прямым входом первого триггера запоминания направления вращения и первым входом элемента И, триггер формования импульсов сброса, второй триггер эапоивянания направления вращения, реверсивный счетчик, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, повышения быстродей ствия и надежности его в работе, в него введены четыре элемента И-НЕ, второй вход элемента И соединен с выходом второго формирователя импульсов , а выход - с входом триггера формирования импульсов сброса и первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера формирования импульсов сброса .который соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера запоминания направления вращения и с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго триггера запоминания направления вращения, инверсный выход которого соединен с третьим входом второго элемента И-НЕ и с первым входом четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с пря-§ мым выходом первого триггера запоми (П нания направления вращения, инверсный вход которого соединен с инверсным входом второго триггера запоминания направления вращения и с выходом первого элемента И-НЕ, ииверсный вход триггера формирования им пульса сброса соединен с выходом вто ,рого .элемента И-НЕ,выходы третьего и четвертого элементов И-НЕ подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам реверсивного чика, выход второго формирователя импульсов соединен с прямым входом второго триггера запоминания направления вращения. О

„„SU 11 7 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) G 08 С 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3576 3 3 1/ 18-24 (22) 12.04. 83 (46) 23.08.84. Вюл. Р 31 (72) В.M..Карташов, В.В.Коляда, В.М.Панков и С.З.Сергеев (53) 581.325(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 373749, кл. G 08 С 9/06, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 888163, кл . G 08 С 9/06,G 01 P 13/00

l9.80 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА, содержащее диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, расположенными между источником света и двумя фотоприемниками, соединенными с формирователями импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с прямым входом первого триггера запоминания направления вращения и первым входом элемента И, триггер формования имлульсов. сброса, второй триггер эапоьанания направления вращения, реверсивный счетчик, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, повышения быстродей ствия и надежности его в работе, в него введены четыре элемента И-НЕ, второй вход элемента И соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход вЂ” с пряжам входом триггера формирования импульсов сброса и первым входом первого элемента И-HE второй вход которого соединен с пряьим выходом триггера. формирования импульсов сброса который соединен с первым входом второго элемента И-HE второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера заI поминания направления вращения и с первым входом третьего элемента И-HE второй вход которого соединен с пряьым выходом второго триггера запоминания направления вращения, инверсный выход которого соединен с третьим входом второго элемента И-HE и с первым входом четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с пря-е мым выходом первого триггера запоминания направления вращения, инверсный вход которого соединен с инверсным входом второго триггера запоминания направления вращения и с выходом первого элемента И-НЕ, инверс- Я ный вход триггера формирования импульса сброса соединен с выходом вто:рого. элемента И-НЕ,выходы третьего и.четвертого элементов И-НЕ подключе.ны соответственно к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счет чика, выход второго формирователя импульсов соединен с прямым входом второго триггера запоминания Иалравления вращения.

1109780

Изобретение относится к автоматике и может. быть использовано для измерения текущего значения угла поворота вращающегося вала с учетом возможного изменения направления вращейия, 5

Известно устройство для измерения угла поворота, содержащее диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, светооптическую .систему, фотоприемники, соединенные с 10 соответствующими усилителями, выходы которых через дифференцирующие элементы подключены к входам сумматора, выход которого подключен к фазоинвертору, другой вход которого соединен 15 с выходом фазочувствительного детектора. В устройстве угол поворота или перемещение преобразуется в пропорциональное ему число электрических импульсов (1).

Недостатком устройства является невысокое быстродействие из-за наличия элементов дифференцирования, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и дости гаемому

:результату является устройство для измерения угла поворота вала, содержащее диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, расположенными между источником света и двумя фотоприемниками, соединенными с формирователями импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с пряьым входом первого триггера запоминания направления вращения и первым входом первого элемента И, 35 также второй триггер запоминания направления вращения, триггер, второй третий, четвертый, пятый элементы И, два инвертора,. два дифференцирующих элемента с фиксированной постоянной 40 времени, два элемента ИЛИ, реверсивный счетчик $2).

Недостатком известного устройства является то, что при увеличении скорости вРащения вала за длительность дифференцированного импульса устройство может выдать не один счетный импульс, а несколько импульсов. Таким образом, элементы дифференцирования, обладая инерционностью, ограничивают быстродействие устройства и снижают надежность его работы при относительно высокой сложности.

Цель изобретения вЂ” упрощение устройства, повышение быстродействия и надежности устройства в работе-. 55

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения угла поворота вала, содержащее диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, расположенными между 60 источником света и двумя фотоприемниками, соединенными с формирователями импульсов, выход первого формировате- . ля импульсов соединен с прямым входом первого триггера запоминания направ- 65 ления вращения и первым входом эле: мента И, триггер формирования импульсов сброса, второй триггер запоминания направления вращения, реверсивный счетчик, введены четыре элемента

И-НЕ, второй вход элемента И соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход вЂ” с прямым входом триггера формирования импульсов сбро,са и первым входом первого элемента, И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера формирования импульсов сброса, который соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера запоминания направления вращения и с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прям» выходом второго триггера запоминания направления вращения, инверсный выход которого соединен с третьим входом второго элемента И-НЕ и с первым входом четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера запоминания направления вращения, инверсный вход которого соединен с инверсным входом второго триггера запоминания направления вращения и с выходом первого элемента

И-НЕ, инверсный вход триггера формирования импульса сброса соединен с выходом второго элемента И-НЕ, выходы третьего и четвертого элементов

И-НЕ подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выход второго формирователя импульсов соединен с пряьым входом второго триггера запомининия направления вращения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит фотоэлектрический преобразователь 1, состоящий из источника 2 света, диска 3 с прозрачными и непрозрачными участками и двух фотоприемников 4 и 5, соединенных с формирователями б и 7 импульсов, выходы которых соединены с прямыми входами триггеров 8 и 9 запоминания направлейия вращения и входами элемента И 10, выход элемента И 10 соединен с первым входом триггеIpa 11 формирования импульсов сброса и с первым входом элемента И-НЕ 12 второй вход элемента И-НЕ 12 соединен с прямым выходом триггера 11 формирования импульсов сброса, выход элемента И-НЕ 12 соединен с инверсными. входами триггеров 8 и 9 запоминания направления вращения, инверсный вход триггера ll формирования импульсов сброса соединен с выходом элемента И-НЕ 13, два входа которого соединены с инверсными выходами треггеров В и 9 запоминания направления вращения, третий вход соединен с пря1 109780 мым выходом триггера 11 формирования импульсов сброса, один вход элемента И-НЕ 14 соединен с прямым выходом триггера 8 запоминания направления вращения, другой вход - с инверсным выходом триггера 9 запоми- 5 нани я направлени я вращени я, один вход элемента И-НЕ 15 соединен с инверсным выходом триггера 8 запоминания направ.ления вращения, другой вход соединен с прямым выходом триггера 9 запоминания направления вращения, выходы элементов И-HE 14 и 15 соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 16.

Устройство работает следующим образом.

При вращении диска 3 через прозрачные участки засвечиваются фотоприемники 4 и 5 и на выходах формирователей 6 и 7 появляются сигналы низкого потенциала, свинутые по фазе на

1/4 периода. Предположим, что на прямой вход триггера 8 запоминания направления вращения низкий потенциал поступает раньше чем, на прямой вход триггера 9 запоминания направления вращения. На прямых выходах триггеров 8 и 9 устанавливается высокий потенциал и на выходе элемента И-HE

14 появляется сигнал с низким потенциалом, длительность которого равна 30 разности фаз входных сигналов. Этот

-сигнал поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 16. Сигналы низкого потенциала поступают с. формирователей 6 и 7 также на 35 входы элемента И 10, на выходе которого формируется сигнал низкого потенциала, длительность которого равна суммарному времени засветки фотоприемников 4 и 5, который устанавливает на прямом выходе триггера ll формирования импульсов сброса высокий потенциал. На выходе элемента.

И-HE 12 устанавливается низкий потенциал при совпадении высоких потенциалов на выходе элемента И 10 и прямом выходе триггера 11, который поступает на инверсные входы триггеров 8 и 9 запоминания направления вращения и устанавливает на прямых выходах этих триггеров низкий потенциал. Таким образом, на выходе элемента И-НЕ

13 формируется низкий потенциал, который устанавливает на прямом выходе триггера 11 формирования импульсов сброса низкий потенциал. Устройство готово к приему следующего сигнала счета, так как на выходе элемента И

И-НЕ 12 установился высокий потенциал, который разрешает прием триггерами 8 и 9 очередного сигнала с низким потенциалом с формирователей 6 и

7, Низкий потенциал на выходе элемен" та И-НЕ 12 сохраняется до тех пор, пока не происходит сброс триггеров 8 и

9 запоминания направления вращения и триггера ll формирования импульсов сброса. Следовательно, чем быстрее происходит сброс элементов 8, 9 и

11, тем скорее кончается действие импульса сброса, тем скорее схема готова к приему очередных сигналов с формирователей 6 и 7, т.е. выше быстродействие устройства.

Применение в устройстве взаимосвязи дает возможность получить оптимальную длительность импульса сбро. са на выходе элемента И-НЕ 12. Элемент И-HE 15 не участвует в работе устройства (на его выходе сохраняется высокий потенциал) при данном направлении перемещения. При обратном перемещении работа устройства происходит аналогично, причем импульс счета (низкий потенциал) поступает

I через элемент И-НЕ 15 на вычитающий вход реверсивного счетчика 16, а элемент И-НЕ 14 в работе устройства не участвует. Так как при работе устройства используются оба сигнала с формирователей 6 и 7, а именно разность их фаз, то повышается надежность работы устройства по сравнению с известным устройством. Замена диска рейкой с чередующимися прозрачными и непрозрачнЫми участками дает возможность с помощью предлагаемого устройства измерять линейные возвратно-поступательные перемещения.

Составитель М.Сидорова

Редактор Н.Бобкова Техред T.äóáèí÷à КорректорМ.Шароши

Заказ 6088/36 Тираж 569 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4