Преобразователь угол-код

 

О И - НИЕ < 649009

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Со Соввт н

Социалистмчеекмн

Республик (6l) Дополнительное к авт. свил-ву N 402898 (22) Заявлено 19.01.76 (21) 2316024/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.02.79. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 25.02.79 (51) М, Кл.

G 08 Г 9/03

Гасударстаенны9 наинтат

СССР в данам нэабретеннй н атнрытнй (53) УДК

681.325 (088.8) \ (72):Авторы изобретении

В. М. Соловьев и f0. С. Расщепляев (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ "УГОЛ вЂ” КОД"

Изобретение относится к техническим средствам, предназначенным для преобразования угловых величин в цифровЬй код.

Известны циклические преобразователи угловых величин в цифровой код, использующие контактные ламели с токопроводящими участками и подвижными контактами 111.

Однако во время их работы появляется значительное количество сбоев, вызываемых позмушающими факторами, а также искрением контактов ламели и воздействием этой искровой помехи на формирующие и выходные элементы преобразователей.

Известны преобразователи "аналог-код", в которых повышение надежности работы достигается путем увеличения количества подвижных контактов или усовершенствованием конструкции контактной ламели (2). Преобразователи, содержащие блоки коррекции ошибок, сложны, так как используют преобразование выходного кода в аналоговый сигнал, сравнивают полученное значение с входной величиной и затем вырабатывают соответствующий сигнал. Осуществление указанных операций приводит к сложному аппаратурному решению, усложняет наладку и экс плуатацию преобразователей.

Увеличение числа подвижных контактов и усложнение контактной ламели для повышения надежности работы преобразователей приводит к появлению высоких требований к технологии изготовления контактной ламели. Это объясняется тем, что незначительные технологические отклонения приводят к возникновенйю ошибки, которая может достигать половины максимального значения кода. Кроме того, увеличение числа подвижных контактов не исключает искрения контактов и появления сбоев, вызванных этой помехой.

Следует отметить также, что искрение приво. дит к разрушению контактов, а это резко снижает срок службы контактной ламели и, следовательно, преобразователя в целом, причем меры, принимаемые в известных преобразователях для устранения сбоев, не оказывают воздействия на процесс искрения.

Прототипом предлагаемого устройства явля. ется преобразователь "угол-код" по основному авт. свид. N 402898, содержащий контактную

3 64

1 ламель с чередующимися токопроводящимй и непроводящими участкамн, подвижный контакт, подключенный к источнику литания, дифференцирующую цепочку и триггеры — формирователи кодов величины и знака угла, каждый токопроводящий участок первой половины ламели соединен через диоды с симметричным токопроводящим участком второй половины ламелц и каждый токопроводящий участок второй половины ламели через диоды соединен с одним входом триг- геров-формирователей кода величины угла и через диоды подключены к входу дифференцирующей цепочки, к входу которой также через диод подключен центральный токопроводящий участок, а выход дифференцирующей цепочки через диод соединен с вторым входом триггеров-формирователей кода величины угла и с вторым входом триггера-формирователя кода знака угла, первый вход которого через диоды соединен с проводящими участками первой половины ламели, выходы триггеров подключены к выходным зажимам преобразователя (3J, Этому устройству также свойственно появление сбоев, вызываемых воздействием искровой помехи на триггеры-формирователи кода, и разрушение контактов ламели из-за искрения.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости преобразователя.

Достигается это, тем, что одновибратор, управляющий ключ, дополнительные дифференцирующая цепочка и диоды, дифференцирующие выходы триггера-формирователя кода знака угла и триггеров- формирователей кода-величины угла через дополнительные диоды объединены и подключены через последовательно соединенные одновибратор, дополнительные дифференцирующую цепочку и диод к входу управляющего ключа, подвижный контакт ламелей через управляющий ключ подключен к источнику питания.

На чертеже дана схема преобразователя

"угол- код".

В ее состав входит источник постоянного напряжения 1, входная ось 2 преобразователя, подвижньй контакт 3, ламель 4, конденсаторы S, резисторы 6,,2,п,триггер-формирователь кода юнака угла 9, и триггеры-формирователи кода волина угла 7,а „,диоды8,8 -,8

1...W W+a...П и+ ...к

8к,<.„p,8 gg,управляемый клюя 9,одновибратор

10, дополнительные диоды l l и 12, дополнительная дифференцирующая цейочка 13, состоящая иэ резистора 14 и конденсатора 15.

В преобразователе "угол-код" контактная ламель 4 состоит из равномерно расположенных чередующихся участков, проводящих и непроводящих электрический ток; по которым перемещается подвижный контакт 3. Подвижиьй контакт соединен через управляемый ключ 9 с источ9009

4 ником постоянного напряжения 1 и механически связан с входной осью 2 преобразователя.

Ка;кдый токопроводящий участок правой половины контакпюй ламели 4 через соответствукацие

3 диоды 8, „„соединен с входами соответствующих триггеров 7> — 7щ таким образом, что лри нахождении подвижного контакта 3 на одном из токопроводящих участков ламели 4 он будет связан лишь с первыми входами той группой триггеров, 10 которая формирует "1" кода, соответствующего данному угловому положению входной оси 2.

Каждый токопроводящий участок левой половины контактной ламели 4 через соответствующие диоды 8 „„соединен с соответствукицими сим1$ метричййм ему токопроводящим участком первой половины контактной ламели 4. Входы триггеров 7, — 7п1 и нулевой токолроводящий участок контактной ламели 4 через диоды 8,— 8п1 соединен с входом дифференцируемой цепочки, 20 состоящей иэ конденсатора 5 и резистора 6, параллельно которому подключен резистор 6,.

Выход дифференцирующей цепочки (6,— 5) через диод 8сб соединен с вторыми входами триггеров

7„— 7„, . Второй вход триггера-формирователя кода

- знака угла 7 через диоды 8„„„— 8 р соединен с токопроводящими участками левой половины контактной ламели 4,. Выходы триггеров 7о —.7п1 являются выходом преобразователя "угол-код".

Дифференцирующие выходы триггеров 11 7 — 7 и через диоды 11, „, соединены с входом, одновибратора 10, выход которого через дополнительные дифференцирующую цепочку 13 и диод 12 связан с управляющим входом ключа 9.

Предлагаемый преобразователь "утол-код"

Зэ работает следующим образом.

Для упрощения рассмотрения работы преобразователя лредлоло "@"4 что д оды 11 о 1.. л " ключены от дифференцирующих выходов триггеров 7,,, Пусть в исходном состоянии по юк кыи контакт 3 находится на участке "0" ламели 4, все триггеры 7о-7m в положения "0" и управляющий ключ 9 открыт, При перемещении подвижного контакта 3 вправо, что соответствует положительным значениям угла, контакт 3 будет по45

5 очередно проходить токопроводящие и непроводящие участки ламели 4. При переходе подвижного контакта с участка "0" ламели на первый непроводящий участок никаких изменений кода на выходе преобразователя не произойдет, так

511 как возникший иа выходе дифференцирующей цепочки, состоящей из резистора 6 и конденсатора 5, отрицательньй импульс напряжения ие пройдет чеРез диод 8сб бна шинУ сбРоса тРиггеРов, и код 00... 000 будет сохраняться на выходе преоб разователя до момента попадания подвижного контакта 3 на участок "1" ламели 4. На выходе дифференцирующей цепочки (61 — 5) возникает положительный импульс напряжения, который

649009 через диод 8сб поступит на шину сброса триггеров

7Π— 7щ. В данном случае это не вызовет изменения состояния триггеров, так как все они находились в положении "0". Положительный потенциал появившийся на участке "Г ламели 4, через диод

8 поступит на вход триггера 7, и переведет его в состояние "1", тем самым на выходе преобразователя будет сформирован код 00...01. Этот код будет сохраняться на выходе преобразователя до попадания подвижного контакта 3 на участок "2" ламели 4. При попадании подвижного контакта 3 на участок "2" ламели 4 на выходе дифференцирующей цепочки (6,— 5) возникнет положительный импульс напряжения, который через диод 8сб воздействует на вторые входы триггеров 7Π— 7щ и переведет их в положение "0", а положительный потенциал с участка "2" ламели через диод 82 поступит на первый вход триггера 72 и переведет его в состояцие "1", чем обеспечит формирование кода 00...10 на выходе преобразователя. Аналогично будет формироваться код при прохождении всех остальных токопроводящих участков правой половины ламели 4.

Таким образом, при нахождении подвижного контакта 3 на правой половине ламели 4 триггер формирователь кода знака угла 7О постоянно находится в состоянии "0", а триггеры 7,— 7щ формируют код, соответствующий угловому положению входной оси 2, причем при нахождении подвижного контакта 3 на непроводящем участке на выходе преобразователя сохраняется код, соответствующий коду токоподводящего участка, на котором до этого момента находился подвижный контакт 3. Из рассмотренного вытекает, что ошибка преобразователя, лежит в пределах его разрешающей способности.

При прохождении подвижного контакта 3 в левой половине контактной ламели 4 код числа формируется по тем же цепям, так как симметричные участки левой половины ламели 4 связаны с участками правой половины через диоды

8„„— 8к, а код знака формируется триггером

7О, который при отрицательных значениях угла равен "1". Триггер 7О переводится в состояние

"1" при попадании подвижного контакта 3 на каждый токопроводящий участок левой половины контактной ламели 4. Сброс кода осуществляется аналогично с помощью дифференцирующей цепочки (6t — 5) и диода 8сб в моменты, когда подвижный контакт 3 попадает на токопроводящий участок.

Таким образом, переход подвижного контакта 3 на любой токопроводящий участок ламели 4 сопровождается изменением состояния одного или нескольких триггеров 7Π— 7m.

Очевидно, что действие любого импульсного возмущения, в том числе и наиболее распространенного искрения между подвижным контактом

3 и контактами ламели 4, приводит в конечном

5 итоге к изменению состояния одного или нескольких триггеров 7Π— 7щ, и соответственно к установлению на выходе преобразователя первого результата.

В указанных случаях на дифференцируюших выходах триггеров 7Π— 7m будут возникать импульсы напряжения.

Рассмотрим теперь работу преобразователя в целом при отсутствии помех и при наличии помех.

При отсутствии помех переход подвижного контакта 3 на любой токопроводяший участок, как уже отмечалось, приводит к изменению состояния хотя бы одного из триггеров 7Π— 7щ и появлению на соответствующих дифференцирующих выходах положительных импульсов напряжения, которые через соответствующие дополнительные диоды 1„„,„поступают на вход одновибратора 10 и возбуждают его. При переходе одновибратора 10 в возбужденное состояние на его выходе возникает скачок напряжения, который поступает на дифференцирующую цепь !3, Дифференцируюшая цепь 13 выделяет из скачка напряжения положительный импульс, соответствующий его переднему фронту. Этот короткий положительный импульс через диод 12 поступает на управляющий вход ключа 9 и закрывает его на время действия импульса. Затем ключ 9 вновь открывается. Закрывание ключа 9 эквивалентно переходу подвижного контакта на нетокопроводящий участок ламели 4, а это,как уже рассматЗ ривалось не приводит к изменению состояния

2 триггеров 7Π— ? щ. Открытие же ключа приводит к сбросу триггеров 70 — 7m в нулевое состояние и затем к установлению на выходе соответствующего кода. При этом на дифференцирующих выходах триггеров вновь появляются положительные импульсы и эти импульсы подаются на вход одновибратора 10. Но в это время одиовибратор 10 находится в возбужденном состоянии и не реагирует на них. Затем одновибратор

4 спонтанно возвращается в исходное положение.

При этом на его выходе скачком устанавливается исходный уровень напряжения. Дифференцирующая цепь 13 выделит из него отрицательный импульс напряжения, но он не окажет воздействия иа ключ 9, так как не пройдет через диод

12.

Таким образом, при отсутствии помех переход подвижного контакта 3 на любой новый токопроводяший участок ламели 4 приводит к установлению нового значения кода на выходе преобразователя путем изменения состояния триггеров 7о-7m и к закрыванию и открыванию

009 8 преобразователя "угол- код" достигается простым схемным решением.

649 ключа 9. Закрытие и открывание ключа сбрасывает код и вновь устанавливает era.

При наличии помех преобразователь работает аналогично рассмотренному. Однако, если причиной изменения состояния триггеров 7 — 7л, яв- 5 ляется воздействие помехи, то закрывание и открывание ключа 9 приводит к сбросу неверного значения кода и установлению правильного значения кода. Кроме того, закрывание ключа 9 приводит к снятию налряжения с подвижного контакта t0

3, что неизбежно приведет к устранению искрения контактов, если оно имеет место.

Таким образом, из рассмотрения работы преобразователя следует, что в нем за короткий отрезок времени осуществляется сброс неверного и значения кода, возникшего лод действием возмущений независимо от места приложения и характера возмущений и установление правильного значения кода. Кроме того, в преобразователе в процессе устранения ошибки происходит снятие напряжения с контактов ламели. Это дает возможность, с одной стороны, исключать искрение контактов как наиболее вероятную причину появления ошибки в преобразователе, а с другой стороны, исключить разрушение контактов из-за

1 искрения.

Таким образом повышенная помехоустойчивость и надежность работы предлагаемого

Формула изобретения

Преобразователь "угол — код" по авт. свид..

М 402898, î r п и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости преобразователя, в него введены одиовибрагор, управляющий ключ, дополнительные дифференцирующая цепочка и диоды, дифференцирующие выходы триггера-формирователя кода знака утла и триггеров-формирователей кода величины угла через дополнительные дйоды объединены и подключены через последовательно соединенные одновибратор, дополнительные дифференцирующую цепочку и диод к входу управляющего ключа, подвижный контакт ламели через управляющий ключ подключен к источнику питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР М 309385, кл. G 08 С 9/00, 04.01.1970.

2. Патент США М 3588887, кл. 340 — 347, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР Р 402898, кл. 6 08 С 9/08; 1971.

ЦНИИПИ Заказ 563/47

Тираж 709 Подписное ла

Филиал ППП "Па тент",, r. Ужгород, ул, Проектная, 4