Способ преобразования угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления телескопами. Целью изобретения является повышение точности преобразования. С этой целью в способе преобразования угла поворота вала в код преобразуют угол поворота вала в совокупность оптических сигналов, поступающих на фотоприемники блока 2, размещенные против дорожек грубого отсчета измерительного диска 1, и фотоприемники групп 3 - 10, расположенные против дорожки точного отсчета. В фотоприемниках оптические сигналы преобразуются в аналоговые электрические сигналы, первая группа коротых в блоке 11 формирования выходного кода грубого отсчета преобразуется в первую группу прямоугольных электрических сигналов, соответствующую коду грубого отсчета, а для второй группы аналоговых электрических сигналов, снимаемых с фотоприемников групп 3 - 10, предварительно определяют фазовые сдвиги между сигналами, снимаемыми с одноименных фотоприемников диаметрально расположенных групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10, для каждой пары сигналов с наименьшим в данной подгруппе сигналов фазовым сдвигом определяют соответствующий код грубого отсчета, аналоговые электрические сигналы тех из групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10, для которых в данный момент преобразования код грубого отсчета соответствует наименьшему фазовому сдвигу, преобразуют в блоке 20 во вторую группу прямоугольных сигналов, соответствующую коду точного отсчета. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECflVBJlHH (51) Н 03 М 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

- ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4427133/24-24, (22) 04, 04. 88 (46) 07. 05, 90. Бюл. И 17 (71) Институт радиофизики и электроники АН АрмССР (72) A.Ï. Чибухчян

{53) 681.325{088.8) (56) Преснухин Л.Н. и др. Фотоэлектрические преобразователи информации

H.: Машиностроение, 1974, с. 60-61.

Патент США N - 3310798, кл. 340-347, опублик. 1967, (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления телескопами. Целью изобрения является повышение точности преобразования. С этой целью в способе преобразования угла поворота вала в код преобразуют угол поворота вала в совокупность оптических сигналов, поступающих на фотоприемники блока 2, размещенные против дорожек грубого отсчета измерительного диска I, и

„„Я0„„1562970 А 1

2 фотоприемники групп 3-10, расположенные против .дорожки точного отсчета.

В фотоприемниках оптические сигналы преобразуются в аналоговые электрические сигналы, первая группа которых в блоке 11 формирования выходного кода грубого отсчета преобразуе гся в первую группу прямоугольных электрических сигналов, соответствующую коду грубого отсчета, а для второй группы аналоговых электрических сигналов, снимаемых с фотоприемников групп 3 †, предварительно определяют фазовые сдвиги между сигналами, снимаемыми с одноименных фотоприемников диаметрально расположенных групп 3 и 7, 4 и 8, д ф

5 и 9, 6 и 10, для каждой пары сигналов с наименьшим в данной подгруппе сигналов фазовым сдвигом определяю соответствующий код грубого отсчета, аналоговые электрические сигналы тех из групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и IO, ых в дан зования код грубого отсчета соответ- в ствует наименьшему фазовому сдвигу, © преобразуют в блоке 20 во вторую группу прямоугольных сигналов, соответствующую коду точного отсчета. 1 ил.

)562970

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления.

Цель изобретения — повышение точности преобразования, На чертеже приведена структурная хема устройства для преобразования угла поворота. вала в код, реализующеto предлагаемый способ,.

Устройство содержит источник излучения, индикаторный диск (не показаны), измерительный диск 1, блок 2 ф топриемников грубого отсчета (ГО), г уппы 3-10 фотоприемников, размешенЙые против дорожки точного отсчета (ТО), блок 11 формирования выходного кода грубого отсчета, дешифраторы 12- 20

l5, двухканальные коммутаторы 16-19 и блок 20 формирования выходного коца

Фочного отсчета (ТО), Каждая из групп 3-10 содержит по два фотоприемника, напротив KQTopbfK фелевые диафрагмы индикаторного диска сдвинуты друг относительно друга на угловую величину W (К+1/4), где

M — - угловая величина шага дорожки ТО;

К вЂ” целое число. Причем щелевые диа" фрагмы перед фотоприемниками двух иэ групп 3-10, сдвинутых на )80 B проСтранстве, сдвинуты друг относительно друга на угловую величину !80 + 1?/2.

Группы 3-10 фотоприемников сдвинуты друг относительно друга на угловую величину 45 °

Устройство для преобразования угла поворота вала в код реализует способ следующим образом.

При вращении измерительного диска 1 относительно щелевых диафрагм индиКаторного диска излучение источника излучения, модулированное сопряжением щелевых диафрагм с кодовыми дорожками, пойадает на фотоприемники блока 2, размещенные против кодовых дорожек старших по весу разрядов, и фотоприемники групп 3-10„ размещенные против дорожки младшего по весу разряда. При этом на выходах фотоприемников блока 2 формируется первая группа аналоговых электрических сигналов трапецендальной формы, Таким образом осуществляется преобразование перемещения в оптические, а затем в элект".

55 рические аналоговые сигналы. Сигналы с выходов блока 2 фотоприемников поступают в блок !1 формирования выходного кода ГО, где они преобразуются в первую группу прямоугольных электрических сигналов, образующих старшие разряды выходного кода преобразователя (код грубого отсчета).

На выходах групп 3-10 фотоприемников формируется вторая группа аналоговых электрических сигналов, близких по форме к гармоническим. Выходы фотоприемников диаметрально противоположно размещенных групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10 включены попарно по балаксной схеме. Такое включение позволяет сформировать сигналы без посто)янной составляющей, которую необходимо компенсировать. Кроме того, балансное включение фотоприемников осу-, ществляет автоматическую компенсацию любого дрейфа по постоянной составляющей сигнала.

В связи с тем, что всегда имеет место определенный эксцентриситет измерительного диска 1, обусловленный технологическими погрешностями сборки преобразователя, в сигналах групп 3-10 фотоприемников в зависимости от угла поворота вала появляются дополнительные гармоники, т.е. происходит искажение формы сигналов, что препятствует повышению точности. Искажения сигналов на выходах фотоприемников групп

3-10 вызвано перекрещиванием щелей индикаторного диска кодовой дорожкиТО из-за наличия эксцентриситета измерительного диска 1.

Так искажения формы сигналов на выходах диаметрально размещенных групп 3 и ?, 4 и 8, 5 и 9, б и 10 фотоприемников практически отсутствуют в слу" чае, когда угол, составленный вектором эксцентриситета (00) и линией, соединяющей эти группы, составляет 0 и с>

180 . Искажения сигналов максимальны на выходах диаметрально размещенных групп 3 и 7, 4 и 8, 5.и 9„ 6 и 10 фотоприемников, когда угол, составленный вектором эксцентриситета (00) и линией, соединяющей эти .группы, составляет 90 и 270О.

Нулевое значение выходного кода старших по весу разрядов преобразователя, определяемое угловыми координатами щелей индикаторного диска перед фотоприемниками блока 2, должно быть сдвинуто относительно одного из углов

,,,. ° °,(1 размещения групп 3-10

Ь о фотоприемников на величину 180 /n

1562970

5 — 22,5О, где n — число групп 3-10 (в данном случае п = 8).

Т.е. нулевой код на выходах блока 11 должен быть в одном из значений углов су, В, q,..., с .

5 в

Предположим, что при угле значение выходного кода блока 11 равно нулю. Далее по трем старшим разрядам выходного кода блока ll поочередно

4 определяют диапазоны углов Ц,„-Цв, Ц>-.

-%, -Чг, 9г- 9> и в каждом диайаэоне определяют пару диаметрально противоположных групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и

9, 6 и 10, одноименные выходные сигналы (т.е. сигналы на выходах фотоприемников, имеющих одинаковые номера в группе) которых имеют минимальный фазовый сдвиг, т.е. минимальный угол между вектором эксцентриситета (00} и 20 прямой, соединяющей данные группы 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10 и, следовательно, определяют сигналы с минимальными искажениями.

Минимальный фазовый сдвиг сигна-,25 лов можно, например, определить путем выявления сигналов с максимальной амплитудой, так как при наличии фазовых сдвигов амплитуды сигналов на выходах фотоприемников, включенных по 30 балаисной схеме, уменьшаются, Фазовый сдвиг между диаметрально размещенными группами 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10 фотоприемников можно также определить при помощи двухлучевого осцил35 лографа, временно разомкнув выходы фо,— топриемников друг от друга.

Три старших разряда выходного кода поступают на входы дешифраторов 1215, функционирующих по следующему ал40 горитму.

Когда на входах дешифраторов 12-15 присутствуют .коды 000 или 011, т.е. вал преобразователя находится в диапазонах углов< ; 4 «.py- ice на выходе 45 только лишь дешифратора 12 появляется высокий уровень. При входных кодах 001 и 101 т.е. когда вал находится в диапазонах углов (рб-, „- с, высокий уровень появляется на выходе дешифратора 13. Когда же на входах дешифраторов 12-15 присутствуют коды

010 и 110, т.е. вал находится в диапазонах углов.tg — (p и - (вые г ), 1 сокий уровень появляется на выходе дешифратора 14, а при кодах 011 и

111, т.е. в диапазонах q- ip и Ч >-, 6 высокий уровень появляется на выходе дешифратора 15.

При нулевом значении кода на входах дешифраторов 12-15 вектор 00 составляет минимальный угол с прямой, соединяющей группы 3 и 7 фотоприемников, выходы которых поступают на входы коммутатора 16, Следовательно, выход дешифратора 12 необходимо соединить с управляющим входом коммутатора 16. Выходы дешифраторов 13-15 необходимо соединить с управляющими входами коммутаторов 17-19 соответствен" но, входы которых соединены с выходами групп 4 и 8, 5 и 9 и 6 и 10 фотоприемников соответственно.

Так как одноименные выходы коммутаторов 16-19 соеДинены между собой и с входами блока 20 формирования вы" ходного кода ТО, то при наличии высокого уровня на управляющих входах коммутаторов 16-19 соответствующие аналоговые электрические сигналы проходят на входы блока 20, в котором они преобразуются во вторую группу прямоугольных электрических сигналов, образующих младшие разряды выходного кода (код точного отсчета). За один оборот вала высокий уровень на управляющем входе каждого из коммутаторов 16-19 появляется два раза . Та- . ким образом, при вращении вала.преобразователя на входы блока 20 поочередно с выходов всех групп 3-10 фотоприемников поступают только лишь сигналы с минимальными искажениями.

Блок 20 представляет собой интерполятор, выполненный, например, на основе потенциометрическоro фаэовращателя. Согласование между каналами грубого и точного отсчета осуществляется общеиапестным методом "двойной щетки".

Количество групп 3-10 фотоприемников выбирается, исходя из точности, предъявляемой к преобразователю.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на преобразовании угла поворота вала в совокупность оптических сигналов, преобразовании каждого иэ оптических сигналов с помощью соответствующего фотоприемника в аналоговый элек -рический сигнал, преобразовании первой группы аналоговых электрических сигналов в первую группу прямоугольных электричес1562970

Составитель E. Бударина

Редактор .П. Зайцева Техред Л,Олийнык корректор M. Кучерявая

Подписное

Тираж 663

Заказ 1068

РчИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ких сигналов, соответствующую коду грубого отсчета, преобразовании аналоговых электрических сигналов подгрупп второй группы во вторую группу прямоугольных электрических сигналов, 5 соответствующую коду точного отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразоваиия, в нем предварительно для аналоговых электрических сигналов подгрупп второй группы определяют фазовые сдвиги между одноименными аналоговыми электрическими сигналами, формируемыми диаметрально расположенными подгруппами фотоприемников, для каждой пары аналоговых электрических сигналов соответствующйх подгрупп, имеющей наименьший фазовый сдвиг, определяют соответствующий код грубого отсчета, а во вторую группу прямоугольных электрических сигналов преобразуют аналоговые электрические сигналы тех подгрупп, для которых код грубого отсчета соответствует наименьшему фазовому сдвигу в данный момент преобразования.