Преобразователь угла поворота вала в код

 

(1ц773669

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 15.02.79(21) 272 6288/18-24 (51)М. Кл.

8 08 С 9/06 с присоединением заявки ¹

Гоеудеротеенный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 23.10.80. Бюллетень М 39 по долам изобретений и открытий (53) УДК 681. . 335 (088.8) Дата опубликования описания 26.10.80

Н. Д. Махотин, B. В. Титов, A. М. Кочетков и А. A. медведев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

{54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования, а именно к преобразоватеттям угловых перемещений в код.

Извес сен фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий подвижный кодовый диск, линзы с анализирующими диафрагмами, два источника света и фотоприемник, подключенные к формирователю выходного кода с

10 логическими элементами (1J.

Недостаток этого устройства состоит в сравнительно низкой точности работы и в ограниченной разрешающей способности.

Наиболее близким по своему техническому решению к предложенному является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий последовательно расположенные светодиод, коллимадионную линзу, подвижный, связанный с входным валом, и неподвижный растры фотоприемники сдвинутые относительно друг друга на

1/4 шага растра и подключенные попарно противофазно ко входам дифференпиалт

2 ных усилителей, сигналы с которых поступают на первые входы двух множительных устройств, на вторые входы которых подаются сигналы с генератора опорной ч астоты.

В множительных устройствах происходит операпия перемножения информапионых сигналов с сигналами опорной частоты, а результирующие сигналы поступают ,на фазосдвигаюптую пень, на выходе которой выделяется сигнал, фаза которого является точной мерой пространственной фазы муаровой полосы, которая изменяется на 360 эл. град. при перемещении подвижного растра на один шаг. Изменение фазы выходного сигнала с помощью блока преобразований сигнала в код в дальйейшем преобразуется в цифровой код P2g.

Недостатком этого устройства являет ся ограниченная разрешающая способность и точность. Разрешающая способность его, при одном и том же коэффициенте интерполяции, определяется числом штрн3669 4 тора 29 и конденсатора 30, блок 31 прсобразования сигнала в код.

Преобразоватепь угла поворота вала в код работает следующим образом.

При вращении подвижного растра 5, световые потоки от источников света l и 2, пройдя коппимационные линзы 3, 4 и растровое сопряжение из растров 5, 6, возбуждают фототоки в фотоприемниках 7, 1@ 8, 9, 10 и 11, 12. 13, 14, которые подключаются попарно и противофазно, соответственно, ко входам дифференциапь ных усилителей 15, 16 и 17, 18.

Сигнапы с дифференциапьных усилитепей 15, 16 пос.упают попарно на первые входы соответственно блоков 22, 24 и

21, 23 умножения сигналов, а с дифференпиапьиых усипитепей 17, 18 попарно на вторые входы бпоков 22, 23 и 21, 24 умножения сигналов, Сигнапы с блоков 21 и 22 поступают на соответствующие входы блока 25 вычитания сигнапов, а сигналы с блоков 23 и 24 поступают на входы бпока 26 суммирования сигнапов.

Сигнал с выхода блока 26 суммирования сигналов поступает в блок 27 выравнивания амплитуд сигналов, который обеспечивает равенство амплитуд сигнаЗп пов О„и 02 поступающих на вторые входы блоков 19 и 20 умножения сигнапов. Как фаза, так и амплитуда этих сигналов не зависят от эксцентриситета рас ров.

На первые входы бпоков 19 и 20 подаются сигналы опорной частоты от генеоатора 28, в результате чего на выходах блоков 19 и 20 умножения сигналов напряжения сигнапов имеют вид

u U э пы,т. саьы

0 0 Ъ|пы с 6п2Е

"= со М Ф- ).

3 77 хов на растре. Точность преобразования всегда ограничивается влиянием инструментальных погрешностей, которые ненз= бежны в реальных конструкциях преобразоватепей. Значительная ошибка вносится также эксцентриситетом растров. цепь изобретения — повышение разрешающей способности и точности фотоэпектрического цреобразоватепя угла поворота вала в код.

Поставпенная цепь достигается за счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код введены блоки суммирования и вычитания сигналов, блок выравнивания амплитуд сигналов и четыре допопнитепьн ых блока умножения сигналов, выход первого дифференииапьного усилители подключен к первым входам второго и четвертого дополнительных блоков умножения сигналов, выход второго дифференциального усипитепя подкпючен к первым входам первого и третьего дополнительных блоков умножения сигнапов, выход третьего дифференциапьного усилителя подключен к вторым входам второго и третьего дополнительных бпоков умножения сигналов, выход четвертого дифференциального усилители соединен со вторыми входами первого и четвертого дополнительных блоков умножения сигнапов, выходы первого и второго допоппитепьных блоков умножения сигналов соединены с входами блока вычитания сигналов, выход которого соединен со вторым входом одного основного блока умножения сигналов, выходы третьего и ,четвертого дополнительных бпоков умножения сигналов соединены с входами блока суммирования сигнапов, выход которого через блок выравнивания амппитуд сигьапов соединен со вторым входом другого основного блока умножения си напов.

На чертеже приведена блок- схема преобразователя угла поворота вапа в код.

Преобразоватепь содержит источники света 1, 2, коппимационные линзы 3, 4, подвижный растр 5, неподвижный растр

6, фотоприемники 7 — 14, дифференциапьные усилители. 15 - 18, основные блоки 19 и 2О умножения сигналов, допопнительные блохи 21 — 24 умножения сигналов, блок 25 вычитания сигналов, блок 26 суммирования сигналов, блок 27 выравнивания амплитуд сигналов, генератор 28 сигналов опорной частоты, фазосдвигающую цепочку,. состоящую из резис

Так как фазосдвигающая К вЂ” С-цепочка выбрана из условия ИСК = 1, то

45 напряжение выходного сигнала со средней точки С-цепочки на резисторе 29 и конденсаторе 30 равно.

Выходной сигнал со средней точки

%C .-цепочки подается на вход блока

31, в котором производится операция npeS5 образования фазы выходного сигнапа в цифровой код.

Из приведенного соотношения дпя выходного напряжения видно, что при относитепьном перемещении подвижного раст69 б полнительных блока умножения сигналов, выход первого дифференциального усилитела подключен к первым входам второго и четвертого дополнительных блоков умножения сигналов, выход второго дифференциального усилителя подключен х первым входам первого и третьего дополнитель ных блоков умножения сигналов, выход третьего дифференциального усилителя подключен к вторым входам второго и третьего дополнительных блоков умножения сигналов, выход четвертого дифференциального усилителя соединен со вторыми входами первого и четвертого дополз ннтельных блоков умножения сигналов, выходы первого и второго дополнительных блоков умножения сигналов соединены с входами блока вычитания сигналов, выход которого соединен со вторым входом одного основного блока умножения сигналов, выходы третьего и четвертого дополнительных блоков умножения сигналов соединены с входами блока суммирования сигналов, выход которого через блок выравнивания амплитуд сигналов соединен со вторым входом другого основного блока умножения сигналов.

5 7738 ра 5, в пределах шага O/ на величину

=* 2 ®.Х/%, где Х вЂ” относительное смещение растра в пределах шага, фазовый сдвиг выходного сигнала изменяется на величину двойного угла 2 с» что эквивалентно увеличению, штрихов на растрах в два раза.

Таким образом, преобразователь угла поворота вала в код обладает повышенной в два раза разрешакнпей способностью, а щ также повышенной точностью за счет ус| ранения ошибок от влияния эксцентриситета растров.

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий подвижный и неподвижный растры, с одной стороны которых расположены коплимационные линзы и источники света, с. другой стороныфотоприемники, сдвинутые друг относительно друга на 1/4 шага растра и подключенные попарно противофазно ко входам дифференциальных усилителей, и генератор сигналов опорной частоты, выход которого подключен к пер.ым входам блоков умножения сигналов, выходы которых через фазосдвигающую цепь подключены к блоку преобразования сигнала в код, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блоки суммирования и вычитания сигналов, блок вырав35 нивания амплитуд сигналов и четыре до5

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при екснертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И. 2541367/18-24, кл. 5 08 С 9/06, 1 977.

2. Авторское свидетельство СССР

М 62 31 03, кл. Q 01 В 9/08, 1 9 77 (прототип).