Устройство для измерения углового перемещения вала

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

К ПАУЕН1У

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 572227 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 30.04.74 (21) 2023493/24

2 (51) М. Кл, G 08 С 9/00

G 01P 3/60 (23) Приоритет — (32) Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (33) (31) (53) УДК

621.3 14 (088.8) (43) Опубликовано 05.09.77. Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания 26.07.77

Иностранец

Ричард Вильям Батчелор (Великобритания) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

"Дзе Лукас Электрикал Компани Лимитед" (Великобритания) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ВАЛА

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для измерения угловых перемещений валов различных объектов.

Известно устройство для измерения угла поворота вала, содержащее датчики перемещения, делитель частоты, генератор импульсов и схему обработки сигналов (1).

Однако это устройство не обеспечивает достаточную разрешающую способность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения углового перемещения вала, содержащее генератор импульсов, подключештый к первому входу счетчика, и аналоговый датчик (2), Недостатком этого устройства также является невысокая разрешающая способность.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенное устройство введены делитель частоты, сумматор, ключевой элемент и умножитель частоты, один из входов которого подключен к выходу делителя частоты и к одному входу ключевого элемента. Другие входы умножнтепя частоты соединены с выходами младших разрядов счетчика, вто. рой вход которого подключен к выходу аналогово. го датчика. Выходы старцах разрядов счетчика соединены с одними входами сумматора, другой вход которого соединен с выходом умножителя частоты. Выходы сумматора подключены к другим входам ключевого элемента, выходы которого соединеныы с одними входами детлтеля частоты, другой вход которого подключен к выходу генератора импульсов.

10 На фиг. 1 — 4,даны варианты функциональной схемы устройства для измерения углового перемещеиия вала.

Устройство содержит аналоговый датчик 1, который включает диск 2, образующий часть вращаю15 щегося тела или способный вращаться вместе с телом. На диске на равных расстояниях один от другого установлены четыре магнита 3. Датчик 1 содержит также детектор4, выполненный в виде съемной обмотки, которая связана с одним входом

2О n+m - разрядного двоичного счетчика 5 (в данном случае семиразрядный счетчик) .

Устройство содержит также генератор импульсов 6, вход которого соединен со вторым входом счетчика 5 и с одним входом делителя частоты 7, выход которого представляет собой выходные цепи

572227

10 устройства. Счетчик 5 служит для счета числа импульсов опорной частоты, выработанный между последовательными входными импульсами, принятыми от детектора4. Счетчик 5 соединен с памятью8. При поступлении каждого импульса от детектора4 результат из счетчика 5 передается в память 8, а счетчик 5 возвращается в исходное состояние.

На первую группу иэ четырех входов, двоичного четырехразрядного умножителя частоты 9 поступает из памяти 8 четыре младшие цифры, а на его второй вход подаются выходные сигналы делителя частоты 7. На первый вход сумматора 10 поступают три старшие цифры из памяти 8, на второй вход— двоичный сигнал с выхода умножителя частоты 9.

Выходы сумматора соединены со входами ключевого элемента 11, управляющий вход которого подключен к выходу делителя частоты 7. При приеме импульса с выхода делителя частоты 7 и отсутствии выходного сигнала с умножителя частоты 9 выходной сигнал с ключевого элемента 11 перемещается к более старшему разряду, чем выходные сигналы трех старших разрядов памяти 8.

Если, например, взять частоту f генератора 6, равную1 МГц, т.е. f=1мк/сек,,и предположить,,что

-т;=1/т1 32 мк/сек, (где 11 — частота входных сигналов, поступающих на счетчик 5 от детектора 4), то в конце выходного периода Т, число, переданное в память 8, составляет 32, т.е. в двоичной форме

0100000. Четыре младших разряда этого двоичного числа подаются на группу первых входов умножителя частоты 9, а три младших разряда — через ключевой элемент 11 на делитель частоты 7, В рассмотренном примере входной сигнал умножителя .частоты 9 равен О, так что нй выходе умножителя частоты9 сигнала нет. Однако на входе делителя частоты 7 будут входные сигналы, двоичная форма которых представляет собой 010, т.е. в десятичной форме 2. Следовательно, делитель частоты7 вырабатывает выходной сигнал для каждых. двух импульсов, которые поступают с генератора импульсов 6, т.е. частота входных импульсов эффективно умножается на 16, Если, например, частота f генератора 6 та же самая, т.е, равна 1 МГц, то период времени Т между последовательными входными импульсами от детектора 4 равен 36 мксек. При этом число, переданное в память 8 пос«с одного входного периода Т, составляет 36, т.е. в двоичной форме 0100100. На вход. делителя частоты 7 через ключевой элемент 11 поступает 010, т.е. в дясятич«ой форме 2, если вход этого делителя частоты 7, «е модифицирован умножителем частогы 9. На входе умножителя частот будет число 0100, т.е. в десягич«ой форме 4. Следо. ватель«о 16 равно четырем входным импульсам, поступающим на умножитель частоты 9 с делителя частоты 7, .т.е. в период, «рслставляю«шй цикл работы ум«ожитепя частоты 9, который вырабатывает четыре выходных импульса. Если ум«ожитель частогы 9 «с воздействует «а делитель частоты 7. то

60 число выходных импульсов, выработанных делителем частоты 7 за период 36мксек 18 вместо 16.

Однако когда с умножителя частоты 9 поступает выходной импульс, он управляет делителем частоты 7, т.е. вместо деления на два делитель частоты осуществляет деление на три. Время, необходимое для деления на три вместо деления на два, составляет 3 мксек вместо 2 мксек. Таким образом, выходной сигнал с выхода делителя частоты 7 задерживается на одну микросекунду каждый раз, когда на вход делителя частоты 7 поступает управляющий сигнал с частотой умножителя частоты 9.

Выходным импульсам с делителя частоты 7 соот-. ветствует 16 входных импульсов на входе умножи. теля частоты 9, и следовательно, четыре импульса на выходе последнего. Следовательно, общая задержка для 16 выходных импульсов, составляет 4 мксек и, таким образом, в течение периода времени 36 мксек на выходе делителя частоты 7 будет 16 выходных импульсов, что обеспечивает эффективное умножение устройства входной частоты с детектора 4 на 16 (2«), Очевидно, что описанное выше устройство повышает разрешение детектора4 и время реакции следующих схем обработки. Кроме того, оно позволяет использовать детектор 4 либо только для относительно точного определения углового перемещения диска 2, либо одновременно находить скорость

его вращения и угловое перемещение.

При необходимости получения 2« выходных импульсов м:жду последовательными импульсами с детектора 4, должен быть использован (n+m) разрядный двоичный счетчик 5 с (n+ m) разрядной памятью 8, если частота источника опорной частоты

f такова, что максимальное значение f/f;(2n"m a, минимальное значение f/fi >2n. В этом случае и младших разрядов памяти подаются на умножитель частоты 9, а m старших разрядов памяти — через сумматор 10 на ключевой элемент 11, В устройстве, показанном «а фиг. 2, между генератором импульсов 6 и счетчиком 5 включен дополнительный двоичный умножитель частоты 12.

Первый вход делителя частоты 7 связан с точкой соединения генератора 6 и умножителя частоты 12.

До«уст«м, что использован четырехразрядный умножитель, и на одну группу его входов подано двоичное число 1100, т.е. десятичное число 12, тогда, если f - 1МГц и ri - 36 мксек, то между двумя последовательными входными импульсами от детектора 4 ум«ожитсль частоты 9 принимает 36 входных импульсов и «срсдает 36х12/16=27 импульсов иэ счетчика 5 в память 8. Следовательно, этот период Зб мксек соответствует 16 выходным им«ульсам т.е. большему числу выход«ых импульсов, что уBcli««èíçñà число выход«ых им«ульсов, выработанных за «ериоц Т. Чпс«о импульсов, выработа««ых за пср«оп Т, можно 1егулировагь пугем регулировки двоичного входа ум ожителя часто. ты 12.

572227

В устройстве, показанном на фиг. 3, двоичный умиожитель частоты 12 включен между генератором импульсов 6 и делителем частоты 7. Счетчик 5 подсоединен к точке соеди нения генератора импульсов 6 и умножителя частоты 12. Если, например взятьопорную частоту f; = 1 МГц и период времени Т; - 36 мксек, и подавать двоичное число

1100 на группу входов умножителя частоты9, то число, переданное в память 8 в конце периода Т; будет равно 36, но в течение этого времени Т; умножитель частоты 12 вырабатывает только 36

12/16 импульсов. Следовательно, число выходных импульсов, выданных делителем частоты 7 за период времени Т будет соответственно уменьшено.

В устройстве, показанном на фиг. 4, ключевой элемент 10 (фиг. 1 — 3) заменен ключевым элементом 13 другого типа, снабженным сумматором.

Первый вход элемента 13 связан с генератором 6, а второй — с выходом умножителя частоты 9, а выход — третьим выходом делителя частоты 7, к первому входу которого подключены старшие знаковые разряды памяти 8. При приеме импульса от умножителя частоты 9 ключевой элемент 13 блокирует делитель частоты 7 так, что он не может начать следующий цикл деления. При поступлении следующего импульса от генератора 6 после приема импульса от умножителя частоты 9 элемент 13 разрешает делителю частоты начать новые циклы деления. Сигнал на первом входе делителя частоты7 всегда равен сигналам, поступающим с выходов трех старших разрядов памяти 8, ключевой эле. мент 13 оказывает то же действие, что и добавление одного разряда в делителе частоты.

В примерах были рассмотрены двоичные разряды, однако устройство может быть использовано и для системы счисления с любым другим основанием.

Наличие новых элементов и связей обеспечивает более высокое быстродействие устройства.

Формула и зоб ре тения

Устройство для измерения углового перемещения вала, содержащее генератор импульсов, подключенный к первому входу счетчика, и аналоговый датчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности устройства, в него введены делитель частоты, сумматор, ключевой элемент и умножитель частоты, один из входов которого подключен к выходу делителя частоты и к одному входу ключевого элемента; другие входы умножителя частоты соединены с выходами младших разрядов счетчика, второй вход которого подключен к выходу аналогового датчика, а выходы старших разрядов счетчика соединены с данными входами сумматора, другой вход которого соединен с выходом умножителя частоты; выходы сумматора подключены к другим входам ключевого элемента, выходы которого соединены с одними. входами делителя частоты, другой вход которого подключен к выходу генератора импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство N 366485, Мк G 08 С 9/04, 1973;

2. Лвторскос свидетельство N 273540, Мк G 08 С 9/00, 1970.