Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для связи системы автоматического управления с аналоговыми источниками информации. Целью изобретения является повьшение точности и уменьшение габаритов преобразователя . Для достижения целя пре I , k( I I I (Л to ф СХ) со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5д 4 Н ОЗ М 1/22

I ф;

1 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

От осеетителя

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 389583! /24-24 .(22) 04.03.85 (46) 23.03,87. Бюл.№ 11 (72) В.Д.Лысенко, Л.Л.Альперин, В.А,Рабек и Ю.А.Степин (53) 681.325(088.8) (56) Приборы и системы управления, 1978, У 4, с .30.

Авторское свидетельство СССР № 438035, кл. Н 03 M 1/22, 1973.

„„SU„„1298918 А 1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной текники и предназначено для связи системы автоматического управления с аналоговыми источниками информации. Цельв изобретения является повышение точности и уменьшение габаритов преобразователя. Для достижения цели пре1298918 образователь выполнен из нескольких зависимых нониусных каналов, В каждом нониусном канале осветители оптически связаны с фотоприемниками. 4 через подвижную диафрагму 3 с окнами 2, а фотоприемники 4 расположены нониально по отношению к окнам 2 диафрагмы 3 в преобразователе, Диафрагмы 3 всех нониусных каналов жестко скреплены между собой. Окна 2 диафрагмы 3 выполнены дпя старшего канала с шагом, равным диапазону преобразования, а для каждого последующего нониусного канала - с шагом, равным величине шага дробления предыдущего нониусного канала. Десятичный вес фотоприемника

4 в нониусном канале определен его местоположением и равен целому числу отсчетных единиц (шагу квантования) Изобретение относится к автомати-, ке и вычислительной технике и предназначено для использования в системах управления объектами для связи с аналоговыми источниками информации, а также для использования в измерительной технике.

Целью изобретения является повышение точности и уменьшение габаритов преобразователя.

На фиг.1 представлен преобразова- 1О тель угла поворота вала в код с тремя нониусными каналами; на фиг.2 — рас" положение входов фотоприемников по . отношению к окнам диафрагмы для трех нониусных каналов; на фиг.3 — выполнение формирователя отсчетного сигнала младшего разряда; на фиг.4— выполнение каждого из формирователей отсчетного сигнала промежуточных и старшего разрядов; на фиг.5 — диаг- . 20 раммы, поясняющие работу преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит входной вал 1, нониусные каналы, каждый из которых выполнен в виде осветителя (не показан), оптически соединенного через окна

2 дифрагмой 3 с фотоприемниками 4, блок 5 обработки, состоящий из сумматора 6, шифраторов 7 по числу нонимладшего нониусного канала. В каждом нбниусном канапе все фотоприемники

4 подключены к формирователям 8-10 отсчетного сигнала, который блокирует несколько одновременно засвеченных фотоприемников 4 . ° по старшинству их десятичного веса, Включение отсчетного сигнала осуществляется нулевым сигналом из формирователя отсчетного сигнала предыдущего младшего нониусного канала по конпам засветки фотоприемников 4,а удержание — началами засветки . Отсчетный сигнал на выходе формирователя имеет десятичный вес приоритетного засвеченного фотоприемника, который переводится шифратором

7 в двоичный код. Выходы шифраторов

7 всех нониусных каналов подключены к сумматору 6, 2 з.п, ф-лы. 5 ил. усных каналов, формирователя 8 отсчетного сйгнала младшего разряда, формирователя 9 отсчетного сигнала старшего разряда и формирователей !О отсчетного сигнала промежуточных разрядов, и неподвижную диафрагму 11, установленную против фотоприемников

4. Формирователь 8 отсчетного сигнала младшего разряда выполнен из и элементов И 12 ип„элементов HE 13,выходы элементов И 12 являются выходами формирователя 8 отсчетного сигнала, формирователи 9 и 10 отсчетного сигнала старшего и промежуточных разрядов выполнены из и элементов НЕ 14,из 2п элементов И 15 и п элементов ИЛИ 16, третьи входы нечетных и четных элемен" тов И 15 объединены и являются прямым и инверсным управляющими входами формирователя 9 отсчетного сигнала старшего разряда, выходы элементов ИЛИ 16 являются выходами формирователей

9 и 10.

Преобразователь работает следующим образом.

Через окна 2 подвижной диафрагмы

3, установленные на входном валу, осветитель засвечивает фотоприемники 8 — 10 каждого из нониусных каналов. В каждом нониусном канале все и „ фотоприемников 4 подключены к п„

В = А. к= где N - количество нониусных каналов, 55

12989 входам соответствующих формирователей

8 — 10 отсчетного сигнала. Единственный отсчетный сигнал канала появляется на о„:ном из и„выходов каждого из формирователей 8-10. Этот отсчетный электрический сигнал имеет "веIf к совое значение A. = i × отн.ед.

1 которое соответствует шагу квантования данного нониусного канала и которое всегда — целое десятичное число 10 или нуль, где i - номер приоритетного засвеченного фотоприемника 4 нониусного канала,, — относительная отсчетная единица нониусного канала; к — номер нониусного канала. Формиро- 15 ватели 8-10 отсчетного сигнала связаны между собой синхронизирующими цепями, по которым проходят управляющие сигналы, Затем отсчетный сигнал с выхода каждого формирователя 8 — 10 направля- 20 ется на вход соответствующего шифратора 7, где десятичное изображение ! его "веса переводится в двоичное изображение. Двоичные числа с выходов шифраторов 7 всех нониусных каналов поступают на входы сумматора 6, двоичное число на выходных шинах которого является окончательным результатом преобразования, Каждый фотоприемник

4 (фиг,2) расположей на расстоянии, 30 кратном отсчетной единице (шагу квантования) нониусного канала МK от окна 2 диафрагмы 3, т ° е. налицо принцип нониального расположения фотоприемников 4, которые можно располагать в любом порядке с переменным шагом, что дает известную свободу конструирования, При перемещении диафрагмы

3 ее окна 2 последовательно перекрывают фотоприемники 4, обеспечивая 40 их засветку от осветителя. Каждый фотоприемник 4 имеет свое "весовое" значение в зависимости от того, на сколько отсчетных единиц (квантов)

Ч„он отстоит от окна 2 диафрагмы 3, 45 соответствующего нулевому положению нреобраэователя. Если количеству таких единиц соответствует номер фотоприемника 4 в нониусном канале, то

t „равно 0,1, 2,..., (n „-1), а весовое "50 значение сигнала каждого фотоприемк ника А; = i ׄ отн.ед.

Полный отсчет преобразователя

18 4

Для того, чтобы с нониусного канала снять отсчет, необходимо сформировать единственный отсчетный сигнал, т.е. обеспечить однозначность считывания информации. Это достигается путем одновременного засвечивания нескольких фотоприемников 4, число . .(к+ к которых будет равно и Р к откуда следует, что ширину Е чувствительной площадки фотоприемника 4 можно увеличить, обеспечив максимальную чувствительность, а необходимое количество и одновременно засвеченк

ых фотоприемников 4 подобрать, варьируя шириной окна j диаифрагмы в к пределах значительного шага, который быстро возрастает при переходе к .старшим нониусным каналам. Энергоемкость считывающих лучей при этом максимальна.

Алгоритм формирования отсчетного сигнала нониусного канала, управляемого нулевым сигналом предыдущего младшего канала, показан (диаграмма „ фиг.5) на примере канала с количеством n . фотоприемников 4 (n„ = 5), где 17 — сигнал засветки фотоприемника 4 нониусного канала; 18 — зона формирования отсчетного сигнала;

19 — зона отсутствия управляющего сигнала; 20 — управляющий сигнал (i = Ом) предыдущего младшего канала: для нониусного канала младшего из промежуточных — это сигнал засветки фотоприемника 4 — I, для остальных нониусных каналов — нулевой отсчетный сигнал на выходе формирователя 10 предыдущего разряда; 21 зона наличия управляющего сигнала;

22 — отсчетный сигнал нониусного канал а.

Ширина сигнала 17 засветки,,равная и „ Р„,рассчитывается такой величины (за счет изменения ширины окна j ), чтобы в- зоне 18 формирования отсчетного сигнала совпадали начало засветки старшего по номеру 1 фотоприемника 4 и конец засветки младшего, при этом концы засветки фотоприемников 4 были бы в зоне 19 отсутствия управляющего сигнала 20, а их начала — в зоне 21 наличия управляющего сигнала. Тогда отсчетный сигнал 22 нониусного канала легко формируется в соответствии со следующими логическими выражениями:

1298918 (/4ЛЗ/ЛОм1Ч(ОЛ1/ЛОм) отсчетный сигнал = О; (/QA4/Л Ом) Ч(1Л2/ЛОм) (/1Л О/Лом)Ч(2 ЛЗ/Л Ом! (/2Л1/ЛОм1V(3A4/лОм (/ЗЛ 2/Л Ом )М (4ЛО/Л Ом ) II

i = 2

= 4

Откуда видно, что концы и начала засветки фотоприемников 4 сблокированы по старшинству номера фотоприемника 4, причем включение отсчетного сигнала 22 происходит сигналом

19 по концам засветки, а его удержание — началами сигналов 17 засветки, Формирование отсчетного сигнала в канале младшего разряда осуществляется только по старшинству засвеченного фотоприемника 4, т.е. О л Т1

I, Л 2, 2 П 3/п,-1/л О. Однако количество фотоприемников 4 в этом канале можно уменьшить вдвое, т.е.

0,5 и если все и отсчетных сигнаК лов 22 формировать по начадам и концам засветки фотоприемников 4 ° Эоны 21 и 19 (фиг,2) определяют требования к точности нанесения кромок окон 2 диафрагмы 3 и расположения чувствительных площадок фотоприемников 4. Поэтому для снижения этих требований в нониусном канале младшего из промежуточных разрядов управляющим сигналом следует взять более 35 широкий и „ ° „ сигнал (») засветки (фиг.S) фотоприемника 4 с номером

= О нониусного канала младшего разряда (фотоприемник 4 — 1, фиг.2), а не нулевой отсчетный сигнал 22, 40 шириной я, сформированный на выходе формирователя 8. Это возможно, потому что начала этих сигналов совпадают. Для управления остальными каналами годен только нулевой отсчет- 45 ный сигнал предыдущего канала, но его ширина 1 уже достаточно .велика

К и быстро возрастает при переходе к более старшим каналам.

Формула из обретения

1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий нониусный канал преобразования, выполненный в виде осветителя, оптически соединенного через окна диафрагмы, установленной на входном валу с фотоприемниками, расстояние между которыми кратно шагу квантования нониусного канала, и блок обработки, о т л и— чающийся тем,что,сцелью повышения точности и уменьшения габаритов преобразователя, в него введены дополнительные нониусные каналы, блок обработки выполнен в виде сумматора, формирователей отсчетного сигнал младшего, промежуточных и стар— шего разрядов и, по числу нониусных канапов шифраторов, выходы формирователей отсчетного сигнала младшего и старшего разрядов соединены с входами соответствующих шифраторов,, выходы которых соединены с входами сумматора, вход нулевого отсчета формирователя отсчетного сигнала младшего разряда соединен с прямым и инверсным управляющими входами формировао теля отсчетного сигнала первого промежуточного разряда, прямой и инверсный управляющие входы каждого форми-< рователя отсчетного сигнала последующего разряда подключены к выходу нулевого отсчета формирователя отсчетного сигнала предыдущего разряда, остальные выходы которого соединены с входами соответствующего шифратора, выходы которого соединены с соот:зетствующими входами сумматора, при этом диафрагмы нониусных каналов жестко соединены между собой, окна диафрагмы каждого нониусного канала выполнены с шагом и „ Y = e - и

C. шириной j = и Ю -Е к к к где n - количество фотоприемников

К в нониусном канале; — отсчетная единица нонну"ного к канала; — отсчетная единица соседнего

Кб1 старшего нониусного канала;

n - количество фотоприемников 1 расположенных против окон диафрагмы;

6к — ширина чувствительной, п.пощадки фотоприемника; к — номер нониусного канала, выходы фотоприемников каждого нониус1 2989 ного канала соединены с входами соответствующего формирователя отсчетного сигнала блока обработки.

2. Преобразователь по и ° 1, о т л и ч а ю шийся тем, что формирователь отсчетного сигнала младшего разряда выполнен из и элементов к

И и и„ элементов НЕ, первые входы элементов И являются входами формирователя отсчетного сигнала младшего 10 разряда и соединены с входами соответствующих элементов НЕ, выход первого элемента НЕ соединен с вторым входом последнего элемента И, выход каждого последующего элемента НЕ 15 соединен с вторым входом предыдущего элемента И, выходы элементов И являются выходами формирователя отсчетного сигнала младшего разряда.

3, Преобразователь по п. l о т— лич ающи и ся тем, что каждый из формирователей отсчетного сигнала промежуточных и старшего разряда выполнен иэ 2п элементов И, из п эле18 8 ментов НЕ и п элементов ИЛИ, первые входы первого и последнего элементов

И, первые входы каждых двух последующих элементов И попарно объединены,яв". ляются прямыми входами формирователя . отсчетного сигнала старшего разряда и соединены с.входами соответствующих элементов НЕ, выход первого элемента

НЕ соединен е вторыми входами и-го и 2п-го элементов И, выход каждого последующего i-ro элемента НЕ соединен с вторыми входами i-го и (i+n) — ro элементов И,где i равняется 2-(п-l),выход и-го элемента НЕ соединен с вторыми входами 1-ro и (и+1)-го элементов И, третьи входы нечетных и четных элементов И соответственно объединены и являются прямым и инверсным управляющими входами формирователя отсчетного сигнала старшего разряда, выходы двух смежных элементов И попарно подключены к входам соответствующих элементов ИЛИ, выходы которых являются выходами формирователя отсчетного сигнала, 1298918

1298918

Составитель С.Жичкина

Редактор Л,Гратилло Техред M.Õîäàíè÷ Корректор H.Äåì÷èê

Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий,113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 899/60

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4