;зчаят

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски)е

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 26.VII.1971 (№ 1684503/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05.VII.1973. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 24.Х.1973

М. Кл. б 08с 9 04

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

УДК 621.314.26(088.8) Авторы изобретения В. М. Талинский, В. М, Хуторецкий, А. В. Бирюков, Л. К. Прокопенко и С. Г. Костюков

Заявитель

ПОЗИЦИОННО-КОДОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике. Устройство, в частности, предназначено для преобразования аналоговой информации об угловом положении объекта в дискретную форму в виде кода, который может быть использован в цифровой системе управления.

Известен позиционно-кодовый преобразователь углового положения объекта, содержащий кодовые шкалы из ферромагнитного материала и магнитные считывающие элементы компенсационного типа, в которых используется принцип компенсации выходного сигнала с целью сведения его к нулю, когда с кодовой шкалы считывается код, соответствующий логическому пулю («О») . Обмотки опроса считывающих элементов питаются переменным или импульсным напряжением произвольпой формы. Код формируется электрической схемой путем селектирования сигнала, соответствующего логической единице («1»), на определенном уровне.

Для известного преобразователя характерна зависимость моментов формирования границ кодовых сигналов от колебаний папряжения питания обмоток опроса считывающих элементов и от изменений уровня срабатывания пороговых элементов. Кроме того, при используемых методах компенсации выходного сигнала невозможно добиться отсутствия сигнала па выходной обмотке считывающего элемента на всем интервале сигнала логического нуля. Все это приводит к уменьшению точпостн преобразования углового положения

5 объекта в код.

Цель изобретения — повышение точности, и надежности устройства.

Предлагаемый позиционно-кодовый преобразователь отличается тем, что кодовые шка10 лы в каждом разряде состоят из двух кодовых колец, сдвинутых друг относительно друга на половину шага квантования. Обмотка опроса каждого считывающего элемента состоит из двух встречно включенных секций на

15 соответствующих концах магнитопровода, подключенных к импульсному источнику питания, выполненному в виде источника прямоугольного напряжения. Выходная обмотка каждого считывающего элемента расположе20 на в средней части магнитопровода и подключена ко входу схемы формирования кодовых сигналов, содержащей последовательно соединенные однополярный нуль-орган, схему совпадения и схему преобразования серии

25 импульсов в непрерывный сигнал.

Использование для питания обмоток опроса прямоугольных импульсов напряжения с крутыми фронтами позволяет получить на выходе считывающих элементов импульсы боль30 шей амплитуды, полученные в результате

389540 дифференцирования фронтов, так как амплитуда выходных импульсов пропорциональна градиенту нарастания и спада сигнала на обмотке опроса. Получение большей амплитуды позволяет увеличить точность преобразования угла в код.

Параметры обмоток считывающих элементов и частоту питающего напряжения подбирают такими, чтобы было обеспечено четко дифференцирование фронтов прямоугольного напряжения, питающего обмотки опроса считывающих элементов.

Потенциальный кодовый сигнал в каждом разряде позиционно-кодового преобразователя формируется полупроводниковым однополярным нуль-органом, схемой совпадения и схемой преобразования серии импульсов в непрерывный сигнал. Нуль-орган срабатывает при появлении на его входе импульса заданной полярности, причем порог срабатывания примерно на два порядка меньше максимального значения импульсного сигнала, снимаемого с выходной обмотки считывающего элемента, что приводит к значительному умень-. шению ошибки в формировании границ кодовых сигналов от дрейфа порога срабатывания нуль-органа.

Колебания напряжения питания обмоток опроса считывающих элементов в предлагаемом устройстве не влияют на момент изменения знака производной, а следовательно, практически и на момент формирования границ кодовых сигналов, так как это определяется только магнитными сопротивлениями участков цепи на пути магнитных потоков от двух встречно включенных секций обмотки опроса считывающего элемента, Сигнал на выходной обмотке сбалансированного считывающего элемента равен нулю при одинаковых магнитных сопротивлениях обеих половин магнитопровода считывающего элемента, т. е. тогда, когда оба торца магнитопровода находятся на числовых границах данного разряда кодовой шкалы. Таким образом, момент изменения знака производной определяется только угловым положением кодовой шкалы.

После нуль-органа сигнал поступает на схему совпадения, на один вход которой подается стробирующий сигнал от источника питания обмоток опроса считывающих элементов, на другой — импульсы с выхода нуль-органа.

Схема, преобразующая импульсный сигнал в потенциальный сигнал, соответствующий логической единице, состоит из инвертора, двух транзисторных линий задержки и объединяющей их выходы схемы «ИЛИ».

На фиг. 1 представлена схема формирования кодового сигнала для одного разряда преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений в различных участках схемы; на фиг. 3 — конструкция электромеханического блока преобразователя.

Ферромагнитные кодовые шкалы 1 выполнены в виде барабана, причем кодовая дорожка каждого разряда состоит из двух кодовых

15 гс

ss

65 колец, сдвинутых друг относительно друга на половину шага квантования в данном разряде.

Против кодовой дорожки в каждом разряде установлены дифференцирующие компенсационные считывающие элементы 2, каждый пз которых выполнен в виде цилиндрического пли П-образного магнитопровода с двумя обмотками: обмоткой опроса 8, состоя щей из двух секций, включенных встречно и расположенных по краям магнитопровода, и выходной обмотки 4 в середине. Чтобы скомпенсировать выходной сигнал для того чтобы он при расположении считывающего элемента на числовой границе был равен нулю, выходную обмотку перемещают вдоль магнптопровода.

При достижении компенсации обмотка фиксируется в данном поло>кении.

Обмотка опроса 8 подключена к источнику прямоугольного импульсного напряжения 5, выходная обмотка 4 — ко входу схемы формирования кодовых сигналов б, содер>кащей однополярный нуль-орган 7, К его выходу подключен один вход схемы совпадения 8, выполняющий логическую функцию «И», а другой вход этой >ке схемы подключен к источнику импульсного напряжения 5. Выход схемы совпадения подключен к схеме 9, преобразующей серию импульсов в непрерывный потенциальный кодовый сигнал логической единицы.

На временных диаграммах (фиг. 2) приняты следующие обозначения:

U, — напряжение на выходе источника питания обмоток опроса считывающих элементов;

Уь — напряжение ца выходной обмотке считывающего элемента;

U.— напряжение па выходе нуль-органа;

Ug — напря>кение на выходе схемы совпадения;

U, — напряжение на выходе схемы преобразования серии импульсов в непрерывный сигнал (потенциальный кодовый сигнал одного разряда преобразователя);

4 — время задержки выходного сигнала.

На входном валу 10 электромеханического блока позиционно-кодового преобразователя (фиг. 3); установленном в подшипниках 11, закреплен цилиндр 12 с ферромагнитными кодовыми шкалами 1, которые состоят для каждого разряда из двух кодовых колец 18, сдвинутых друг относительно друга на половину шага квантования в данном разряде. Кодовые шкалы всех разрядов объединены в многоразрядную шкалу штифтом 14. Точное взаимное располо>кение кодовых шкал обеспечено тем, что кодовый рисунок каждой шкалы выполнен от единой базовой поверхности— отверстия для штифта 14. Выполнение многоразрядной кодовой шкалы сборной упрощает ее изготовление и повышает технологичность, так как одновременно можно обрабатывать кодовые шкалы одинаковых разрядов для нескольких преобразователей. Против кодовых

389540 шкал установлена закрепленная на корпусе изоляционная плата 15 со считывающими элементами 2, обмотки опроса 8 которых запрессованы в эту плату. Выходные обмотки 4 расположены в средней части магнитопроводов считывающих элементов.

При повороте входного вала с закрепленными на нем кодовыми шкалами периодически изменяется магнитная связь между выходной обмоткой считывающего элемента данного разряда и встречно включенными секциями обмотки опроса. Это определяет периодическое изменение знака импульсов, снимаемых с выходной обмотки считывающего элемента, и полученных в результате дифференцирования переднего и заднего фронтов прямоугольных импульсов, поступающих в обмотку опроса. При считывании с кодовой шкалы логической единицы полярность импульсов, снимаемых с выходной обмотки, противоположна той, которая получается при считывании нуля.

Однополярный пуль-орган 7 выделяет импульсы заданной полярности и формирует их.

На его выходе импульсы появляются с задержкой на время /„ составляющее несколько микросекунд. Это исключает возможность формирования схемой совпадения 8 ложных импульсов при считывании с кодовой шкалы логического нуля.

На входы схемы совпадения поступают две серии импульсов: на один вход — от источника питания 5, на другой — с выхода нуль-органа 7. Частота следования импульсов в обеих сериях одинакова, причем при считывании единицы моменты наличия импульсов на выходе нуль-органа совпадают с моментами наличия импульсов на выходе источника питания, а при считывании нуля импульсы на выходе нуль-органа появляются во время отсутствия импульсов на выходе источника питания, Таким образом, при считывании едипицы на выходе схемы совпадения имеются импульсы, при считывании нуля опи отсутствуют. Схема 9 преобразует серию импульсов, появляющихся на выходе схемы совпадения 8, в сигнал постоянного тока. С выхода схемы 9 снимается потенциальный кодовый

10 сигнал одного разряда преобразователя. Схемы формирования кодового сигнала в остальных разрядах такие же, как рассмотренная.

Предмет изобретения

Позиционно-кодовый преобразователь, содержащий кодовые шкалы, магнитные считывающие элементы, подключенные к импульсному источнику питания, и схему формирова20 ния кодовых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, кодовые шкалы в каждом разряде состоят из двух кодовых колец, сдвинутых друг относительно друга на половину

25 шага квантования, обмотка опроса каждого считывающего элемента состоит из двух встречно включенных секций, расположенных на соответствующих концах магнитопровода и подключенных к импульсному источнику пи50 тания, выполненному в виде источника прямоугольного напряжения, выходная обмотка каждого считывающего элемента расположена в средней части магпитопровода и подключена ко входу схемы формнровання кодовых

35 сигналов, содержащей последовательно соединенные однополярный нуль-оргап, схему совпадения и схему преобразования серии импульсов в непрерывный сигнал.

389540

Vñ

3 ю

Е

b ч

C.i

1 фиг 1

Фиг 2

5-Б фиг..З

Составитель М. Черенкова

Техред Л. Грачева

Корректоры: Л, Чуркина и H. Прокуратова

Редактор Б. Федотов

Заказ 2830/13 Изд, № 755 Тираж 602 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретсний и открытий №сква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2