Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код

 

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий излучатели, оптически соединенные с фотоприемниками через индикаторный и кодовый диски с нанесенными на последнем дорожками грубого, среднего и точного отсчетов, коммутатор среднего отсчета, управляющие входы которого соединены с выходами дешифратора грубого отсчета, интерполятор .точного отсчета, входы которого соединены с вьгходами фотоприемников дорожки точного отсчета, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия преобразователя , в него введены шесть сдвоенных компараторов, восемь элементов ЙСКЛЮЧАЩЕЕИЛИ, источник пороговых напряжений, первый выход которого соединен с объединенными первыми инверсными , а второй выход - с объединенными вторыми инверсньп-и входами сдвоенных компараторов, прямые входы каждого из которых объединены и соеД11нены с соответствующим фотоприемником , выходы первого, второго, третьего и четвертого сдвоенных компараторов соединены с входами коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИДИ, к вторым входам которых подключены нечетные выходы коммутатора среднего отсчета, .четные выходы которого и.выходы первого и второго элементов ИСКПЮЧАЮЩЕ.Е ИЛИ являются выходами среднего отсчета преобразователя , выходы пятого и шестого сдвоенных компараторов соединены с входами дешифратора грубого отсчета, выходы которого являются выходами грубого отсчета преобразователя, выходы нечетных сдвоенных компараторов соединены с первыми входами третьего, четвертого и пятого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробируемыми входами четных компараторов , выходы которых подключены к первым входам шестого, седьмого и восьмого .элементов ИС ШЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробирут eNibB«i входами н1ечетных сдвоенных компараторов , вторые входы всех элемен:л тов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены и соединены с выходом старшего разряда X интерполятора точного отсчета, выходы N9 которого являются выходами точного отсчета преобразователя, дорожка сред него отсчета преобразователя разделена на 2 одинаковыхпо величине секторов , где п 1,2,3..., причем первый сектор и его диаметрально противоположный сектор содержат одинаковое число штрихов с угловой величиной в два раза меньшей величины кванта мпадшего разряда грубого отсчета, каждый последующий и.его диаметрально проти-, воположный секторы содержат штрихи в

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПжлИН

09) (11) 3151) G 08 С 9/06.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРОт енн и HoMmzT cccp

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ. (21) 3495053/24 (22) 29.09.82 (46) 23.09.84. Бюп. В 35 (72) А.Г.Авакян (712 Институт радиофизики и электроники AH Армянской CCP .(53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 37?839, кл. С 08 С 9/06.

2. "Приборы и системы управления", 1975, И- 3, с. 43-45.

3. "Приборы и системы управления"

1978, Р 10, с. 26-27 (прототип). (54)(57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий излучатели, оптически соединенные с фотоприемниками через индикаторный и кодовый диски с нанесенными на последнем дорожками грубого, среднего и точного отсчетов, коммутатор среднего отсчета, управляющие входы которого соединены с выходами дешифратора грубого отсчета, интерполятор точного отсчета, входы которого соединены с выходами фотоприемников дорожки точного отсчета, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия преобразователя, в него введены шесть сдвоенных компараторов, восемь элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, источник пороговых напряжений, первый выход которого соединен с объединенными первыми инверсными,. а второй выход — с объединенными вторыми инверсными входами сдвоенных компараторов, прямые входы каждого иэ которых объединены и соединены с соответствующим фотоприемником, выходы первого, второго, третьего ч четвертого сдвоенных компараторов соединены с входами коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ HJPf, к вторым входам которых подключены нечетные выходы коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого и выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются выходами среднего отсчета преобразователя, выходы пятого и шестого сдвоенных компараторов.соединены с входами дешифратора грубого отсчета, выходы которого являются выходами грубого отсчета преобразователя, выходы нечетных сдвоенных компараторов соединены с первыми входами третьего, ® четвертого и пятого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробируемыми входами четных компараторов, выходы которых подключены к первым входам шестого, седьмого и восьмого .элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробирут емыми входами нечетных сдвоенных компараторов, вторые входы всех элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены и соединены с выходом старшего разряда интерполятора точного отсчета, выходы которого являются выходами точного отсчета преобразователя, дорожка сред" него отсчета преобразователя разделена на 2 одинаковых по величине секи торов, где и =1,2,3..., причем первый сектор и его диаметрально противопо- )Э ложный сектор содержат одинаковое число штрихов с угловой величиной в два раза меньшей величины кванта младшего разряда грубого отсчета, каждый последующий и его диаметрально проти-. воположный секторы содержат штрихи в

1115082 гистр (3) . четыре раза меньшей угловой величины, чем штрихи предыдущего сектора, а последовательности штрихов диаметральИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления оптическими и радйотеле- 5 скопами.

Известны преобразователи, угла поворота вала в код, содержащие излучатели, индикаторный и кодовый диски, фотоприемники и схему преобразования сигналов с фотоприемников в цифровой код, В них число дорожек кодовой маски и габариты преобразователя в целом определяются от способа кодирования (11 и f2) .

Недостатком этих преобразователей является невысокое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий излучатели, апти" чески соединенные через индикаторный и кодовый диски с нанесенными на пос- э5 леднем дорожками грубого, среднего и точного отсчетов с фотоприемниками, коммутатор среднего отсчета, управ- ляющие входы которого соединены с выходами дешифратора грубого отсчета интерполятор точного отсчета, входы которого соединены с выходами фото" приемников дорожки точного отсчета, сумматоры по модулю два, причем дешифратор грубого отсчета и интерполятор точного отсчета объединены .в реЭ5

Недостатком известного преобразо- . .вателя является сравнительно низкое быстродействие, обусловленное тем, что согласование отсчетов и формирование кода осуществляется последовательным суммированием по модулю два сигналов на выходе регистра всех разрядов.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя. но противоположных секторов сдвинуты на величину половины своего кванта один относительно другого.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий излучатели, оптически соединенные с фотоприемниками через индикаторный и кодовый диски с нанесенными на последнем дорожками грубого, среднего и точного отсчетов, коммутатор среднего отсчета, управляющие входы которого соединены с выходами дешифратора грубого отсчета. интерполятор точного отсчета, входы которого соединены с выходами фото приемников дорожки точного отсчета, введены шесть сдвоенных компараторов, воеемь элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, источник пороговых напряжений, первый выход которого соединен с объединенными первыми инверсными, а второй выход — с объединенными вторыми инверсными входами сдвоенных компараторов, прямые входы каждого из сдвоен.ных компараторов объединены и соединены с соответствующим фотоприемником, выходы первого, второго, третьего и четвертого сдвоенных компарато-.ров соединены с входами коммутатора среднего отсчета, четные выходы кото.рого подключены к первым входам первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, к вторым входам которых подклю чены нечетные выходы коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого и выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются выходами среднего отсчета преобразователя, выходы пятого и шестого сдво. енных компараторов соединены с входа. ми дешифратора грубого отсчета, выходы которого являются выходами грубого отсчета преобразователя, выходы нечетных сдвоенных компараторов соединены с первыми входами третьего, четвертого и пятого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробируемыми входами четных ком° параторов, выходы которых подключе,ны к первым входам шестого, седьмого

082

3 1115 и восьмого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ, выходы которых соединены со стробиру.емыми входами нечетных сдвоенных компараторов, вторые входы всех эле-: ментов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены и соединены с выходом старшего разряда интерполятора точного отсчета, выхо-. ды которого являются выходами точно- го отсчета преобразователя, дорожка среднего отсчета преобразователя раз-19 делена на 2 одинаковых по величине

fl секторов, где 11 =1, 2, 3..., причем первый сектор и его диаметрально противоположный сектор содержат одинаковое число штрихов с угловой величиной в ,цва раза меньшей величины кванта млад.шего разряда грубого отсчета, каждый последующий и его диаметрально противоположный секторы содержат штрихи в четыре раза меньшей угловой величины, чем штрихи предыдущего сектора, а последовательности штрихов диаметрально противоположных секторов сдвинуты на величину половины своего кванта один относительно другого.

На фиг. 1 представлена кодовая мас25 ка преобразователя для случая, когда дорожка среднего отсчета разбита на четыре сектора, на фиг.2 — функциональная схема преобразователя.

Фотоэлектрический преобразователь ЗО угла поворота вала в код содержит излучатели, индикаторный и кодовый диски (не показаны), фотоприемники 1-8 (1,2-дорожки грубого отсчета, 3-6 дорожки среднего отсчета и 7,8 — до- 35 рожки точного отсчета), интерполятор

9 точного отсчета, сдвоенные компараторы 10-15, источник 16 пороговых напряжений, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

17-24, коммутатор 25 среднего отсче-40 та и дешифратор 26 грубого отсчета.

Дорожка грубого отсчета преобразователя выполнена по принципу кольцевого кодирования и считывается фотоприемниками 1 и 2 (фиг. 1), располо- 45 женными с интервалом 90 в пределах о кванта дорожки, равного 180

Дорожка среднего отсчета содержит. четыре сектора по 90, которые считыо ваются фотоприемниками 3-6, располо- 5О женныки через 90 . Первый сектор о (между фотоприемниками 3 и 5) содержит два кванта с угловой величиной

360 С/2э . Диаметрально противоположо ный сектор (между фотоприемниками 6 и55

4) содержит два кванта такой же угловой величины, но расположенных в последовательности 0,5-1-0,5 кванта.

Второй сектор (между фотоприемниками

5 и 4) содержит восемь квантов с угловой величиной 360 /25, а его диаметрально противоположный сектор содержит восемь квантов, расположенных в последовательности 0,5-,7-0,5 кван- та.

Преобразователь работает следующим образом.

При вращении вала преобразователя, кинематически соединенного с кодовым диском, на фотоприемниках 1 и 2 грубого отсчета выделяются сигналы, про.порциональные падающему на них свето. вому потоку от излучателей. Эти сиг налы поступают. на дешифратор 26, на выходе которого формируются два старших разряда преобразователя.

Деаыфратор 26 в простейшем случае может состоять из элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

На выходах сдвоенных компараторов

10-!3 образуются сигналы, которые поступают на входы коммутатора 25 среднего отсчета, ча управляющие входы которого поданы сигналы двух старших разрядов, сформированные в грубом отсчете. Переключения в коммутаторе 25 происходят таким образом, что на каждый из его выходов поступает сигнал с одного и того же сектора в пределах полного оборота вала.

На двух выходах коммутатора 25 образуются сигналы 2" и 2" разря. дов и два сигнала, смещенные на поло. вину относительно этих разрядов.

Прямые и смещенные сигналы попарно поступают на входы элементов ИСКЛЮЧА

ЮЩЕЕ ИЛИ 23 и 24, на выходах которых образуются сигналы 2" и 2" 5 разрядов, т.е. формирование кода в среднем отсчете преобразователя происходит попарно параллельно.

На фотоприемниках 7 и 8 точного отсчета выделяются квадратурные сигналы и поступают на интерполятор 9, например потенциометрического типа, где происходит формирование разрядов с 2 Do первый. и- 6

Согласование среднего и точного отсчетов преобразователя осуществляется переключением выходов сдвоенных компараторов 10-13 прямыми инверсным сигналами старшего разряда точного отсчета, которые поступают с выходов элементов ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 17-20 на стробируемые входы сдвоенных компараторов 10-13. Для этого каждый из

1115082 фотоприемников 3-6 подклЬчается к обоим прямым входам соответствующего компаратора 10.-13, на один из инверсных входов которого подается пороговое напряжение Q1 от источника 16 5 пороговых напряжений, не превышающее половины амплитуды сигнала, а на другой инверсный вход — пороговое на пряжение Ll 2, превышающее половину амплитуды сигнала, но меньше целой амплитуды, При положениях кодового диска, когда амплитуда сигнала какого-либо из фотоприемников 3 -6 не .превышает пороговое напряжение ц1, по обоим парам входов соответствующего сдвоенного компаратора 10-13 формируется низкий уровень и сигнал на выходе не зависит от состояния стробируемого входа. 20

Когда величина сигнала на фотоприемнике 3, 4, 5 или 6 находится в ин тервале между напряжениями 01 и U 2, по одной паре входов (с более низким пороговым напряжением 0 1) формирует-2 ся высокий потенциал,. а по второй паре входов (с более высоким уровнам )2) — низкий потенциал. При этом сигнал на выходе сдвоенного компаратора

10, 11, 12 или 13 определяется состо-ЗО янием стробируемого входа. При смене значения кода в старшем разряде точного отсчета происходит переключение уровня сигнала на выходе соответствующего сдвоенного компаратора 10-13,35 т.е. происходит формирование фронта, Задние фронты сигналов среднего отсчета формируются аналогично с той разницей, что стробирование выхода соответствующего сдвоенного компара- 4О тора 10-13 осуществляется инвертиро- ) ванным сигналом старшего разряда точ1 ного отсчета, для чего в промежутках между задним и передним фронтами сигналов среднего отсчета производится переключение сигнала старшего разряда точного отсчета на инверсный элементами, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1?-20, на,входы которых подаются сигналы с фотоприемников через сдвоенные компараторы

10-13, сдвинутые по отношению к сигнапам среднего отсчета на половину кванта в каждом. секторе. Элементы

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17-20 управляются таким образом, что при разноименных сигналах на обоих их входах на выход проходят прямые сигналы старшего разряда дорожки точного отсчета, а при одноименных — инверсные сигналы.

Такое управление элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17-20 позволяет получить для одних одноименных фронтов согласуемых сигналов одной последовательности прямые согласующие сигналы старшего разряда точного отсчета, а для других одноименных фронтов — инверсные согласующие сигналы точного отсчета.

Таким образом, смена значений кода в среднем отсчете происходит одновременно со сменой значения кода в точном отсчете.

Согласование грубого и точного отсчетов осуществляется аналогично.

Рассмотренный вариант преобразователя позволяет получить шесть старших разрядов на двух дорожках при шес ти считывающих элементах и дорожке точного отсчета с квантом равным

360 а

Экономический эффект определяется описанными выше техническими преимуществами.

1115082 фна2

ЗНИИПИ Заказ 6775/37

ТиРаж 568 Подписное

Фмлнал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4