Бесконтактный преобразователь угла поворота вала в двоично- десятичный код

 

368633

O ll H C A H H E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено ЗО.Ч.1966 (№ 1079806/18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 26.1.1973. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 28.III.1973.

М. Кл. G 08с 9/04

Комитет ло делам иаобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 531.14.083.8(088.8) Авторы изобретения

E. А. Миницкий и Ю. А. Крылов

Заявитель

БЕСКОНТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ КОД

Изобретение относится к вычислительной технике, автоматике и приборостроению.

В связи с развитием .вычислительной техники и необходимостью в передаче различной информации по би нарньгм каналам связи возникает все большая потребность в устройствах аналого-дискретного преобразования.

Известны бесконтактные преобразователи узла поворота вала в двоично-десятичный код, содержащие расположенные внутри кожуха основание, четыре статора, четыре ротора и выходную контактную колодку.

Обычно код формируется с помощью специальных дисков или барабанов, на которые нанесена кодовая маска. Для снижения габаритов преобразователи «вал †код» часто вьриолняют многооборогными, с замедлением на дис:ки старших разрядов по отношению ко входному валу.

Съем кода произ водится рядом считывающих элементов, анализирующих кодовую маску. Наиболее совершенчы бесконтактные преобразователи, которые не имеют трущихся контактов считывающих элементов с кодовой маской. Бесконтактные преобразователи надежны и при малом моменте вращения обладают высоким быстродействием.

Однако известные преобразователи «вал— код» позволяют получить только либо циклические коды (наиболее часто — код Грея), либо специальные (наиболее часто — код Баркера).

Подобные коды требуют дополнительных логических,преобразований для использования их при вычислительных операциях (на пример, для ввода в 3BN) или для наглядной цифровой индикации в системе «человек — ма шина».

Использование циклических или специальных кодов усложняет в целом систему «аналог — код †потребите» и увеличивает продолжительность .передачи информации и вычислительных операций.

Более предпочтительно использование класса нециклических взвешенных (т. е. «вес» каждого разряда постоянен) кодов.

В частности, в системе «человек — машина» наиболее удобен двоично-десятичный код, дающий примерно шестикратный эффект по сравнению с циклическими кодами. ,Однако построение бесконтактных преобразователей «вал — код», дающих на выходе нециклические коды, связано с решением ряда проблемных вопросов, основными из которых являют"ся: !

) исключение неопределенности при изменении кода;

2) обеспечение непрерывности съема кода при вращении вала;

3):получение достаточно хорошего соотно30 шения сигнал/ помеха при гоодировании симв0368633 лов «сдиница» и «нуль» в каждом р азряде кода;

4) упрощение логического построeíèÿ схемы съема кода;

5) достижение приемлемых габаритов и относительной простоты конструкции.

Предлагаемый бесконтактный многооборотный преобразователь, позволяет получить на выходе любой нециклический вз вешеняый код (в частности, наиболее распространенный двоично-десятичный) и отличается от известных преобразователей у прощенной конструкцией и меньшими габаритами.

Новизну предлагаемого устройства составляет одновременное сочетание трех сущест венных зависимых признаков: дискретной передачи между дисками с кодовыми мас ками, двойного (относительно числа разрядов кода) количества чувствительных элементов, отдельного управляющего разряда.

Каждый из данных |признаков известен. Известно также сочетание двойного количества чувствительных элементов и управляющего разряда. Однако использование только одного из признаков или любого их,попарного сочетания принци пиально не позволяет создать преобразователь «вал — код», дающий нециклический код (в частности, двоично-десятичный).

Только одно временное сочетание трех вышеуказанных зависимых признаков дает новый,положительный эффект — возможность получения любо|го нециклического кода.

Преобразователь,представляет собой многооборотный бесконтактный датчик двоичнодесятичного кода. Каждый десятичный разряд-декада кодируется четырьмя разрядам и двоичного кода.

На фиг. 1 изображены продольный и по перечный разрезы четырехдекадного двоичнодесятичного преобразователя; на фиг. 2— ам плитудные характеристики импульсных сигналов у правля|ощего разряда и обеих головок

IIepaoiI.o разряда первой декады в зависимости от угла поворота входного вала; указаны также моменты перехода от выоорк|и одного ряда головок к выборщике друго го.

Преобразователь содержит четыре статора

1 — 4, четыре ротора 5 — 8, контрольные штифты 9, винты 10, держатели с магнитными головками 11 — 14, медные кодовые диски 15—

l8, за пирающий диск 19, колесо с зубчатыми секторами 20, трибку 21, зубчатое колесо 22, ротор, первой декады 28 с подшипниками 24 и

25, неподвижную ось статора 2б, основание 27, подшипники диска управляющего разряда 28, диск управляющего разряд- 29, зубчатое колесо повышающей передачи 80, блок зубчатых колес 81, подшипники 82 второго, третьего и четвертого роторов, выходную колодку 88 и кожух 84.

Каждая декада преобразователя состоит из статора (корпуса) и ротора. Статоры, соединенные друг с другом:по,посадке с помощью контрольных штифтов 9 и витков 10, образуют

4 общий корпус преобразователя. На статоре каждой декады расположено по четыре дер>кателя с магнитными головками, которые являются чувствительными (считывающими) элементами. Каждый ротор имеет четыре медных кодовых диска для ротора первой декады по числу двоичных разрядов в декаде. Диски, зубцы которых входят в воздушные зазоры ма гнитпых головок, установлены с начальным разворотом друг относительно друга, соответствую щим угловому положению ма-aaтных головок. Все роторы последовательно связаны друг с другом аналогичными механизмами дискретного lIIepeHoca движения; механизм переноса движения с первого ротора на второй состоит из запирающе ."о диска 19, колеса с двумя зубчатыми секторами, трибки 21 с укороченными через один зубцами и зубчатого колеса 22. Ротор 1первой декады жестко свяаан со входным валом 28 и вместе с ним установлен с,подшипниками 24.и 25. На входном валу рядом с ротором первой декады, на подшипниках 28 свободно установлен диск управляющего разряда 29, магнитная головка которого расположена в одном из держателей магнитных головок первой декады. Диск 29 связан со входным валом аовышающей передачей 4: 1, которая состоит из зубчатого колеса 80 и блока зубчатых колес 81. На корпусе четвертой декады установлена выходная колодка 88 с диодными схемами (ИЛИ). Снаружи преобразователь закрыт за шитным кожухом 84.

Каждая магнитная головка преобразователя построена по принципу трансформаторного съема сигнала. Она представляет собой ферритовый тороидальный сердечник с зазором (см. разрез по Б — Б фит. 1). На сердечнике имеются обмотка опроса и обмотка съема.

При подаче импульса тока B обмотку опроса на ней в случае отсутствия зубца диска в зазоре сердеччика съема возникает им пульсный си гнал (символ «единица» в да IIIoM разряде); при наличии зубца диска в зазоре сигнал на обмотке съема не.появляется (символ «ноль»), так как магнитный поток в серде янике компенcèðóåòñÿ полем вихревых токов, наводимых в металле зубца.

Кодовая маска представлена, таким образом, конфигурацией (шириной и количеством) зубцов дисков (см. разрез по А — А фиг. 1).

Для исключения неоднозначности при изменении числа,при менено одновременное сочетание двойного количества чувствительных элементов («двойная шетка»), дискретной iïåðåдачи движения между декадами и отдельного управляющего разряда.

Как отмечалось выше, только одновременное сочетание этих зависимых признаков позволяет получить на выходе преобразователя любой нециклический «взвешенный» код, в частности наиболее удобный двоично-десятичный с кодированием цифр:каждой декады кодом

8 — 4 — 2 — 1.

При использовании классического метода

«двойной щетки» (т. е. двух рядов считываю368633

Зо

60 щих элементов, в нашем случае ма гнитных головок 11, 12 — опережающий ряд; 18, 14 — отстаю щий ряд) они должны быть разнесены от линии считывания на +0,5 угловой, градации младшего разряда. Однако из-за конечных угловых размеров головок это привело бы к необходимости увеличить диаметр дискон 15— .18, т. е. габариты самого преобразователя.

С целью уменьшения диаметра преооразователя и у прощения конструкции все кодирующие диски разрядов имеют д войное число градаций, т. е. цифры от 0 до 9 кодируются за,половину оборота соответствующего ротора, угловая ширина градации:первого разряда равна 18 . Это позволяет расположить головки одноименных разрядов под углом 180 +0,5 градации управляющего разряда, что значительно уменьшает необходимый (исходя из габаритов головок) диаметр преобразователя.

Кроме тото, с целью уменьшения, шага между дисками 15 — 18, т. е. общей длины преобразователя, магнитные головки четных и нечетных разрядов каждого ряда установлены в разных держателях, которые разнесены на некоторый угол, определяемый конструктивно.

Кодовые диски также расположены с некоторым разворотом.

Ввиду того, что преобразователь многооборотный, ширина (угловая) градации первых разрядов всех декад одинаковая, что не,позволяет,применить известный метод выоорки

«отстаю щего» или «о пережающего» рядов считываю щих элементов по командам первого раз|ряда.

Для вьгборки соответствующего ряда головок введен специальный управляющий разряд (диск с головкой), обеапечивающий переход с одного ряда на другой два раза за время прохождения одной градации первого разряда, т. е. угловая ширина его градации в два раза меньше, чем ширина градации первого разряда любой декады. Так как датчик бесконтактный, то, очевидно, сигнал управляющего разряда (как и любого другого) имеет конечную,крутизну нарастания как фунцию угла поворота кодирующего диска. Малая крутизна си гнала управляю щего разряда увеличивает зону неопределенности выбора того или иного ряда считывающих головок, что, в свою очередь, предъявляет дополнительные требования к точности изготовления деталей, установке кодирующих дисков, дискретной передаче и т.д.

Это удорожает преобразователь, снижает отношение сигнал/ помеха и ограничивает максимально возможное количество разрядов преобразователя.

С целью увеличения крутизны нарастания амплитуды сигнала управляющего разряда, его ротор 5 связан со входным валом 28 повышающей передачей 4: 1 (механизм ускорения), а диск имеет, пять зубцов и пять впадин по 36 . Таким ооразом, ширина градации управляющего разряда, приведенная ко входно6 му валу, равна 9, т. е. в два раза меньше ширины градацип iIIepIIoIo разряда любой декады.

Из представленных на фпг. 2 амплитудных характеристик импульсных сигналов управляющего разряда и обеих головок первого разряда первой декады в зависимости от угла поворота входного вала видно, что крутизн» (тангенс угла наклона) характеристики управляющего разряда в три раза больше, чем крутизна характеристик остальных разрядов.

Движение между роторами декад, передается с помощью механизмов переноса, как в обычном десятичном счетчике. Каждый ротор предыдущей декады имеет колесо 20 с двумя зубчатыми секторами, расположенными под углом 180 друг к другу. Количество зубцов на секторах и трибах 21 выбрано с таким расчетом, чтобы за время их взаимодействия ротор последующей декады поворачивается на

18, т. е. на величину градации первого разряда.

Таким образом, через каждые 1/2 оборота ротора предыдущей декады ротор последующей декады поворачивается на величину,градации первого разряда, или 1/20 часть оборота.

Предмет изобретения

Бесконтактный, преобразователь угла поворота в двоично-десятичный код, содержащий кожух, расположенные внутри него основанне, четыре статора, которые жестко соединены между собой контрольными штифтами и винтами, четыре ротора, первый из которых жестко связан со входным валом, а каждый из остальных установлен в двух подшипниках, которые укреплены на неподвижной оси статора, Выходную контактную Koëодку, v1(pеп iIpIIную на четвертом статоре, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения преобразователя, в него введены управляющий диск, механизм переноса движения роторов, содержащий для каждой пары смежных роторов запирающий диск, колесо с двумя зубчатыми секторами, трубку с укороченными через один зубцами и зубчатое колесо, зубчатая передача, а каждый статор снабжен четырьмя держателями с магнитными головками, каждый ротор снабжен четырьмя зубчатыми кодовыми дисками, причем первый ротор установлен в двух подшипниках, один из которых закреплен на неподвижной оси статоров, а второй ротор установлен на основании, зубцы кодовых дис ков расположены в воздушных зазорах магнитных головок, управляющий диск установлен на входном валу на двух подшипниках и соединен со вхОдным валом через зубчатую, передачу, зубчатое колесо которой установлено на входном, валу, а магнитная головка управляющего диска расположена в одном из держателей первого статора.

368633

31 29 5

A-А

10

1/&ix.(Ь,1

12 о

50 Ьс0нпй аппп

5 МФ

11

У

7

5 ф

0 2 Ф 6 д 10 12 И f6 1020Я242b М50

Фиг.2

Составитель Г. Антонова

Редактор Б, Федотова

Техред T. Ускова

Корректор В. Жолудева

Заказ 611/19 Изд. № 159

Тираж 602 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете

Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2