Оптоэлектронный преобразовательугла поворота вала b код

 

В.Я. Анахов и В.M. Шаповалов / - .,, "-".р

/ Р,-, -С,. ч-., - а . ,и

:д/ уральский электромеханический институт инненерои / железнодорожного транспорта. изобретения (71) Заявитель (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

IIOP0POTA ВАЛА В КОД

Изобретение относится к измерительной информационной технике и может быть использонано в системах автоматического управления и телемеханики.

Известен фотоэлектрический преобразователь, работающий по Методу

V-считывания, c многодорожечной кодовой маской, двумя источниками света на каждый разряд, кроме младшего, световодами и одним фотоприемником (1) .

К недостаткам преобразователя относятся: сложность кодовой шкалы, большое число источников света, сложность электронной схемы управления ими. Кроме этого, по данной схеме нельзя строить преобразователи, формирующие многопозиционные коды (с основанием m > 2), при использовании которых можно уменьшить число дорожек кодовой шкалы, а значит и число источников света.

Наиболее близким по технической сущнОсти к предла1аемОму изОбретению является аналого-цифровой преобразоВатель, в котором квантование перемешения светового луча осуществляется входным дуговым торцом волоконнооптического устройства, образованным полированными торцами жгутов гибких светопроводящих волокон, кодирование угловых координат светового луча производится благодаря соответствующей раскладке выходных торцов волокон, а устранение неоднозначности кодирования при одновременной засветке двух смежных торцов волокон производится с помощью двух волоконно-оптических элементов ИЛИ, входы которых образованы частью входных торцов кодирующих элементов волоконно-оптического устройства с четными и нечетными номерами, и электронно-логической схемы (2) .

Недостатками такого преобразователя являются сложность волоконнооптического устройства (она возрастает с увеличением объема кода), большое число фотоприемников (по числу разрядов кода — n), невозможность применения многопозиционных кодов (щ>2) .

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности работы преобразователя.

Постанленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный преобразователь угла поворота нала в код, содержащий фотоприемники, оптически соединенные с фоконами, соединенными с одними

832570 концами световодов, вторые концы которых расположены по окружности, образуя кодовую маску, источник света и вал, введены барабан, якорь, возвратная пружина, и электромагнит с подпружиненным якорем, который жестко соединен с валом, якорь жестко оединен с барабаном,в котором выполнены отверстия на равном угловом расстоянии друг от друга и которые смещены друг относительно друга вдоль образующей барабана, барабан расположен между источником света и кодовой маской.

На фиг. 1 показана конструкция преобразователя; на фиг. 2 — развертка барабана преобразователя со 15 считывающими отверстиями; на фиг.З кодовая маска, образования соответствующей укладкой световодов; на фиг. 4 — графики, иллюстрирующие цикл работы преобразователя по сигналу gQ опрос ; на фиг. 5 — логическая схема дпя устранения неоднозначности считывания.

Преобразователь содержит волоконнооптическое устройство 1 (Фиг. 1) с входным торцом, образованным световодами, уложенными в обойму 2 вплотную друг к другу. Входной торец разделен на участки в соответствии с кодовой маской (фиг.3). На кодовой маске участки, соответствующие символу 0 кода — светлые, символу 1 — зачернены, символу †2 заштрихованы. Световоды, торцы которых обрузуют участки одного качества (например 0 ), объединены в жгут и соединены с одним из фоконов 3, оптически связанным с одним из фотоприемников 4 — б. На входном валу 7 преобразователя закреплен барабан 8 с четырьмя отверстиями, смешенными в 40 осевом направлении так, чтобы они не перекрывали друг друга (фиг.2) .

Радиальный угол между смежными отверстиями барабана равен углу между соседними считывающими элементами 45 кольцевого кодирующего устройства (фиг. 3). Отверстиям условно присвоены номера 9 — 12 соответствующих считывающих элементов. Благодаря наличию скользящей шпонки барабан 8 может пе- 5О ремещаться по валу 7 в осевом направлении. На барабане закреплен якорь 13 электромагнита 14. При подаче сигнала на электромагнит барабан с якорем перемещается вправо, при отключении электромагнита — возвращается обратно с помощью пружины 15. Источником света и преобразователем может служить, например, кольцевая люминесцентная лампа . 6.

Преобразователь работает следую- 60 щим образом.

При подаче сигнала опроса (считывание) включается источ> ик света 16 и электромагнит 14. Барабан 8 смещается вправо, при этом свет от лам- 65 пы 16 к торцам световодов сначала, ° проходит через отверстия 9, затем через 10, 11 и, наконец, через 12.

В зависимости от того, на какой участок световодов попал свет, выдает сигнал тот или иной фотоприемник. После прекращения сигнала опроса лампа 16 включается, а барабан 8 возвращается пружиной 15 в исходное положение. На фиг. 4 приведены графики: сигнала опроса (0)работы источника света 16 (E) и эпекторомагнита 14 (F) сигналов фотоприемников

4 †. 6 (G) при формировании кодовой комбинации 0010 (на фиг. 3 показан момент начала формирования этой комбинации в кольцевом кодирующем устройстве при указанном направлении вращения шкалы). ,Неоднозначность считывания, которая может возникнуть при расположении двух ипи более отверстий барабана в момент считывания против границ участков кодовой маски устраняется применением такого кольцевого кодирующего устройства, которое формирует трехпозиционный однопеременный код !

m = 3, n = 4, число комбинаций N=72), При вращении считывающих эле(лентов вокруг шкалы в направлении стрелки последовательно формируются комбинации 0010, 0210, 0200, 1200...., поэтому в любой момент считывания против границы двух участков кодовой маски можеr оказаться только одно отверстие.

Для устранения неоднозначности считывания при одновременной засветке одним отверстием двух соседних световодов,между которыми расположена граница участков кодовой маски, используется логическая схема (фиг. 5).Пусть, например, свет через одно из отверстий барабана 8 и световоды 1, принадлежащие участкам 0 и 1 кодовой маски, попал на фотоприемники 4 и 5. При этом сигнал с фотоприемника 4 свободно проходит на выход схемы и параллельно — на вход элемента И. Сигнал с фотоприемника 5 поступает на вход логической схемы сложение по модулю два и параллельно — на второй вход схемы И. Сигнал с выхода схемы И поступает на второй вход схемы сложение по модулю два . На выходе этой схемы сигнала не будет, следовательно получен однозначный сигнал 0 .

Аналогично работает схема при одновременной засветке фотоприемников 4 и 6,5 и б. Для устранения ложных цепей в схему введены два диода.

B предлагаемом преобразователе используется 3 фотоприемника (m=3) .

С помощью, известных преобразователей можно формировать только двоичный код (m=2), причем число фотоприемников равно длине комбинаций кода п.

Следовательно, для формирования кода с N=72 потребуется 7 фотоприемников

8325 70 фиг. Я фиг.4. (2" < 72 (2 ) и связанных с ними электронных схегл усиления и формирования сигнала.

Формула изобретения

Оптоэлектронный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фотоприемники, оптически соединенные с фоконами, соединенными с одними концами световодов, вторые концы которых расположены по окружности, образуя кодовую маску, источник света, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения его надежности, в него введены барабан, возвратная пружина и электромагнит с подпружиненным якорем, который жестко соединен с валом, якорь жестко соединен с барабаном, в котором выполнены отверстия на равном угловом расстоянии друг.от друга и ксторые смещены друг относительно друга вдоль образующей барабана, барабан расположен между источником света и кодовой маской.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 444233, кл. G 08 С 9/06, 01.02 ° 73.

2. Авторское свидетельство СССР

9 462282, кл. Н 03 К 13/175, 041 172 (прототип).

832570 фиг.

Заказ 3334/38

Тираж 691 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Иазаркина

Редактор С. Патрушева Техред С. Мигунова Корректор С. Цомак