Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для систем программного управления станками, оптическими телескопами. Целью изобретения является упрощение преобразователя. С этой целью коммутатор 16 выполнен аналоговым и введены три элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 31-33. При вращении (Л

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51 }4

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

9аа4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3797277/24-24 (22) 09.07.84 (46).15.06.86. Бюл. У 22 (71 ) Институт радиофизики и электроники АН АрмССР (72) А.Г. Авакян (53) 681.325 (088 ° 8) (Se) Приборы и системы управления.

М., 1978, 11 10, с. 26, 27.

Авторское свидетельство СССР .М 11!5082.

„„SU 1282 7 А1 (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится -к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для систем программного управления станками, оптическими телескопами. Целью изобретения является упрощение преобразователя.

С этой целью коммутатор 16 выполнен аналоговым и введены три элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31-33. При вращении

1238237 вала преобразователя на выходе преобразователя 15 кода формируются три старших разряда грубого отсчета. На выходе коммутатора 16 формируются сигналы среднего отсчета. Управле ние его работой осуществляется сигналами грубого отсчета таким образом, что на каждый из его выходов поступает сигнал с одного и того же секИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можеч быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления оптическими телеско- 5 пами.

Целью изобретения является упрощение преобразователя, Ha фиг. 1 представлены кодовый

1 диск преобразователя и .расположение 10 фотоприемников грубого, среднего и точного отсчетов для случая, когда дорожка среднего отсчета разделена на восемь .секторов, из которых деления нанесены только в шести секто- 15 рах; на фиг. 2 — функциональная схема преобразователя; на фиг. 3 — функциональные схемы различных вариантов выполнения пороговых формирователей; на фиг. 4 — функциональная 20 схема преобразователя кода.

Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код содержит излучатели, индикаторный и кодовый диски (на фиг. 2 не показаны), фотопри- 25 емники 1-14 (1-4 — грубого отсчета,.5-12 — среднего отсчета и 13-14 — точного отсчета), преобразователь 1 5 кода, коммутатор 16, интерполятор 17, источник 18 пороговых напряжений, пороговые формирователи 19-24, элементы 25-33 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, пороговые формирователи 19-24 содержат компараторы 34 и 35, элемент 2И-ИЛИ 36, инвертор 37 (фиг. За) или компаратор

38, элементы И 39 и 40, инвертор 41

35 (фиг. 3S). преобразователь 15 кода содержит пороговые формирователи 42-45.и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 46-52., Дорожка грубого отсчета преобра- 40 зователя выполнена по принципу кольтора кодового диска в пределах одного оборота. вала.. От источника 18 пороговых напряжений на входы порого вых формирователей 19-24 подаются напряжения U и Б, с помощью которых осуществляется согласование отсчета. Формирование выходного кода осуществляется элементами ИСКЛЮЧАЮ-ЩЕЕ ИЛИ 25-33. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

2 цевого кодирования и считывается фотоприемниками 1-4 (фиг. 1), рас положенными с интервалами 45 в пределах кванта дорожки, равного

Дорожка среднего отсчета содержит шесть секторов по 45, которые считываются фотоприемниками 5-12, расположенными через 45, Первый сектор (между .фотоприемниками 5 и 7) содержит два кванта с угловой вели; чикой 360 /2, Диаметрально противоположный сектор (между фотоприемниками 6 и 8,) содержит два кванта такой же угловой величины, расположенных в последовательности 0,5-1-0,5 кванта. Второй, сектор (между фото- ". приемниками 7 и 9) содержит восемь квантов с угловой .величиной 360 /2 о 6 а его диаметрально противополож- . ный сектор (между фотоприемниками

8 и 10) содержит восемь квантов, расположенных в последовательности

0,5-7-0,5 кванта. Третий .сектор (между фотоприемниками 9 и 11) содержит 32 кванта с угловой величио g ной 360 /2, а его диаметрально противоположный сектор (между фотоприемниками 10 и 12) содержит восемь квантов, расположенных в последова гепьности 0,5-31-0,5 кванта. Дорожка точного отсчета преобразователя (на фиг. 1 показана условно) выполнена равномерной и содержит деления с угL ловой величиной кванта, равной

Е 1О

360 /2, и считывается фотоприемниками 13 и 14., Преобразователь работает следующим образом..

При вращении вала преобразователя, кинематически соединенного с кодо3 1 вым,диском, на фотоприемниках 1-4 г вйделйются сигналы, пропорциональные падающему на них световому потоку от излучателей. Эти сигналы поступают на преобразователь 15, на выходе кото- рого формируются три старших разряда выходного"кода.

Преобразователь 15 содержит четыре пороговых формирователя 42-45 и семь элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 46-52.

Информационные входы пороговых формирователей 42"45 являются информационными входами преобразователя 15 кода и подключены к фотоприемникам 1-4 грубого отсчета (фиг. 4).

На фотоприемниках 5-12 среднего отсчета образуются сигналы, которые поступают на входы коммутатора 16, на управляющие входы которого поданы сигналы трех старших разрядов, сформированных в грубом отсчете.

Переключение в коммутаторе 16 происходит таким образом, что на каждый из его выходов поступает сигнал с одного,и того же сектора в пределах полного оборота вала. Эти сигналы с выходов коммутатора 16 поступают на информационные входы пороговых формирователей 19-24 среднего отсчета.

На выходах. формирователей 19, 21, 23 образуются п +6 ь+4 и + 2 разряды выходного кода, а на выходах пороговых формирователей 20, 22, 24 — . сигналы, смещенные на половину кванта относительно сигналов этих разрядов.

Прямые и смещенные сигналы,попарно поступают на входы элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31-33, на выходах которых образуются сигналы и+5, a+3 и И+1 разрядов.

На фотоприемниках 13 и 14 точного отсчета выделяются квадратурные сигналы и поступают на интерполятор

17, например потенциометрического типа, где происходит формирование разрядов с ь по первый. Согласование среднего и точного отсчетов преобразователя осуществляется управлением пороговыми формирователями

19-24 сигналами старшего разряда точного отсчета, которые поступают с выходов элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

25-30 на управляющие входы пороговых формирователей 19-24. Для этого на один из входов пороговых формирователей 19-24 подается пороговое напряжение U от источника 16 поро238237 говых напряжений, не превьппающее половины амплитуды сигнала, а на другой вход — пороговое напряжение Ц, превьппающее половину сигнала, но меньше целой амплитуды.

Управление пороговыми формирователями 19-24 осуществляется таким образом, что при счить1вании "1" в старшем разряде точного отсчета формирование выходного сигнала осуществляется по верхнему пороговому уровню 1. „, чем обеспечйвается отстаивание кода. При считывании "0" в старшем разряде точного отсчета формирование выходного сигнала осуществляется по нижнему пороговому г уровню U, чем обеспечивается опережение кода. При положении кодового диска, когда величина сигналов фотоприемников 5-12 среднего отсчета .находится в интервале между напряжениями U„.è U . .изменение кода в старшем разряде точного отсчета с

2 "1" на "0" приводит к изменению выходного кода среднего отсчета с отстающего на опережающий, чем достигается согласование отсчетов.

Формирование задних фронтов сигналов среднего отсчета ос .",ествля=ется инверсным сигналом старшего разряда точного 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 25-30, на вторые входы которых ! поступают сигналы с выходов пороговых формирователей 19-24, сдвинутые на половину своего кванта по отношению к согласуемым сигналам.

Пороговые формирователи 19-24 могут быть выполнены в виде сдвоенных компараторов со стробируемым

45 выходом.

На фиг. За приведена функциональная схема порогового формирователя, выполненного на двух компараторах

34 и 35, выходы которых объединены через элемент 2И-ИЛИ 36, который управляется согласующими сигналами, поступающими на один вход элемента

2И-ИЛИ 36 непосредственно, а на другой — через инвертор 37.

На неинвертирующие входы компараторов 34 и 35 поступает сигнал от одного из фотоприемников 1-4, а на ,инвертирующие — пороговые напряже"

1238237

:ния О, и Ц,41ринцип работы схемы, .приведенной йа фиг. Зц, такой же, как и у сдвоенного компаратора со стробируемым выходом. 5

На фиг. Зо представлен другой вариант построения пороговых формирователей 19-24, при котором использован один компаратор 38, на один из входов которого поступает сигнал 10 от соответствующего фотоприемника

1-2, а на второй вход через элементы

И 39 и 40 — пороговое напряжение U, или U . Элементы И 39 и 40 управляются согласующими сигналами, посту- 15 лающими на элемент И 40 непосредствен-. но, а на элемент .И 39 — через инвертор 41.

Схема работает следующим образом.

При положениях кодового диска, 20 соответствующих низкому уровню сигнала на выходах фотоприемников 1-4, не превышающему U<, независимо от наличия согласующего сигнала, на выходе пороговых формирователей 19-24 25 имеется "0". При считывании же фотоприемниками 1-4 сигналов, превышаю= щих по величине пороговое напряжена выходе пороговых формирователей

19-24 имеется "1". 30

При перемещении кодового диска, вызывающем изменение сигналов фотоприемников 1-4 с низкого уровня на высокий в областях, где U 4 U

11 на низкий U . При этом напряжение

40 на выходе пороговых формирователей

19-24 скачкообразно меняется с "0" на "1 ", т.е. осуществляется согласование отсчетов.

Преобразователь позволяет полу45 чить девять старших разрядов на двух дорожках при двенадцами фотоприемниках 1-12 и дорожке точного отсчета с квантом, равным 360 /2

Формула изобретения

1. Фотоэлектрический преобразова-. тель угла поворота вала в код, содержащий излучатели, оптически соединенные через индикаторный диск, кодовый диск с нанесенными дорожками грубого, среднего и точного отсчеI тов, с фотоприемниками грубого, среднего и точного отсчетов, выходы фотоприемников грубого. отсчета соединены с информационными входами преоб.— разователя кода, выходы преобразова« теля кода являются выходами грубого отсчета преобразователя, интерполятор, входы которого соединены с выходами фотоприемников точного от-. счета, а выходы являются выходами точного отсчета преобразователя, источник пороговых напряжений, первый выход которого соединен с первыми управляющими входами преобразователя

1кода и пороговых формирователей, второй выход источника пороговых напряжений соединен с,вторыми управляющими входами преобразователя кода и пороговых формирователей, выходы нечетных пороговых формирователей соединены с первыми входами первой группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с третьими управляющими входами соответствующих четных пороговых формирователей, выходы которых соединены с первыми входами второй группы элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с третьими управляющими входами соответствующих нечетных порого вых формирователей, выход старшего разряда интерполятора соединен с вто рыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и третьим управляющим входом пре- образователя кода, о т л и ч а ю —, щ.и и с я тем, что, с целью упрощения преобразователя, в него введена третья; группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, а коммутатор выполнен аналоговьп4, выходы фотоприемников среднего отсчета соединены с информационными входами коммутатора, выходы которого соединены с информационными входами пороговых формирователей, выходы нечетных пороговых формирователей соединены с первыми входами третьей группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выходы четных пороговых формирователей соединены с вторыми входами третьей группы элементов ИСКЛЮЧАКЩЕЕ

ИЛИ, выходы которых и выходы нечетных пороговых формирователей явля,ются выходами среднего отсчета преобразователя.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что .преобразователь кода содержит первый, второй, третий и четвертый пороговые формирователи и семь элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы пороговых формирователей являются информационными входами преобразователя кода, вторые входы объединены и являются первым управляющим входом, входы объединены и являются вторым . управляющим входом преобразователя кода, выходы первого и третьего пороговых формирователей соединены с первыми. входами соответственно первого и второго, третьего и четвер. того элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход второго порогового формирователя соединен с первым входом пятого и вторым входом второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ, выход четвертого порогового. формирователя соединен с первым входом шестого и вторым входом четвертого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ . ИДИ., выходы пятого, первого, шестого и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого пороговых формирователей соответственно, выходы второго и четвертого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены . с входами седьмого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого порогового формирователя, второго и седьмого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются выходами преобразователя кода, а вторые входы первого, третьего, пятого и шестого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ объединены и являются третьим

1238237 управляющим входом преобразователя кода.

3. Преобразователь по п. 1, о тл н ч а ю шийся тем, что пороговый формирователь содержит два компаратора, инвертор и. элемент 2ИИЛИ, первые входы компараторов объе-.; динены и являются информационным входом порогового формирователя, а

10 вторые входы — первым и вторым управляющими входами порогового формирователя соответственно, выходы компараторов соединены с первым:и вторым входами элемента 2И-ИЛИ, третий вход которого является третьим управляющим входом порогового формирователя и через инвертор соединен со своим четвертым входом, выход элемента 2И-ИЛИ является выходом треть2п его формирователя.

4. Преобразователь по п. 1 о т" л и ч а ю шийся тем, что нороговый формирователь содержит компаратор, два элемента И и инвертор, пер вый вход компаратора является информационным входом порогового формирователя, а выходы соединены с вторым входом компаратора, выход которого

30 является выходом порогового формирователя, вход инвертора является третьим управляющим входом порогового формирователя и соединен с вторым . входом первого элемента И, а выход инвертора соединен с вторым входом

35 второго элемента И.

10.

1238237

pw3 Составитель Ю. Котов

Техр ед М. Ходанич, Корректор И. Муска

Редактор M. Циткина

Заказ 3304/58

Тираж 816

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4