Фотоэлектрический преобразовательугла поворота вала b число

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистическик

Респубики »849266 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01- 10. 79(2! ) 2824303/18- 24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23i07,81. бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23.07.81 (5f}Nl. Кл.

608 С 9/06

3Ъеударетвеннмй комнтет

СССР ао делам нзебретеннй н открытий (53) У@К 681, .325 (088.8) M. A. Гб щ»т, A. IO. Bspssmsc Ak,t. Kynm»:..

/,.::!

/ -,- / ., Московский институт радиотехники, электроники и автои и (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В ЧИСЛО

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть ж опьзовано в пифровых спедящих системах управления объектами, содержаптих

ШЗМ .

Известны паровые преобразоватепи угпа (БПУ), основанные на использовании механической развертки квантующей maaпы.. Их особенностями явпяются напичие опорного и сигнапьного чувствитепт, то ных элементов, которые во взаимодейс"з вии с квантующим элементом, связанным с приводом, осуществпяют преобразование квантованной вепи ины в эпектрическую величину fl). IS

Недостатком известных UIIY явпяется низкая точность преобразования угла в код, обусповпенная трудностями изготовленин квантующей шкалы с малой диск» ретнос тью. 20

Наиболее близким по технической суптности к предлагаемому является фотоэпекттзический преобразоватепь угла пово2 рота вала в число, содержащий корпус, привод.измеритепьный, индексные непед» вижный и подвижный диски с радиапьными рас трами и реперными штрихами, на измери- .тельном диске распопожены + репер ных штрихов, нанесенных через равныеинтервапы по дпине его охружности и две ходовые мюки, на индексных дисках распопожены по одному реперному и щепевые диафрагмы, размещенные по одной линии с реперными штрихами, фазовые растровые датчики угпа, фазовый и реперный выходы которых соединены с входами блоков формирования бпоков формирования импупьсов Старт и Стоп, а кодовые выходьт с входами дешифраторов, блок квантованин фазы, блок задержки импупьсов, триггеров и элементов И, дешнфраторы, бпок сбора импульсов,. счетчик импупьсов и блок пифрсвой индикапии (2)

Недостатком известного фотое ектрическсв о преобр азов атепя явпяется относитепьно невысокая точность, обусловленная спучайиой и систематической погрешно3 8492 стями от неточности формирования импульсов Старт и Стоп и неточности изготовления радиального растра.

Цель изобретения — повышение точнос ти фотоэлектрического преобразователя угла поворота вала в число.

Поставленная вель достигается тем, что в фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в . число, содержащий корпус, в котором жестко закреплен 10 неподвижный индексный диск с радиальным растром, привод, на валу которого рвспопожен измерительный диск с радиащ ным растром и щ реперными шчрихвми, нанесенными через равные интервалы по длине его окружности и две кодовые маски, подвижный индексный диск с радиаль. ным растром, установленный на измеряемом валу,.на индексных дисках расположены по одному реперному штриху и ще- 20 левые диафрагмы, размещенные по одной линии с реперными штрихами, первый фазовый растровый датчик угпа, включающий осветительную и фотоприемную системы, измерительный и неподвижный индек-25 сный диски, а второй фазовый растровый дйтчик угла - осветительную H фотоприемную системы, измерительный и подвижный индексные диски, фазовый и реперный выходы первого и второго фазовых рвстро30 вых датчиков угла соединены с входами блоков формирования импульсов "Старт и Стоп, соответственно, выходы ко— торых соединены с управляющими входами первого и второго деш фраторов соответ

Э5 слаженно, кодовые выходы первого и вто рого фазовых растровых датчиков угла соединены с соответствующими информапионными входами первого и второго дешифсвторов, выходы которых соединены

40 с соответствующими входами, и тригге— ров, прямые выходы которых соединены с первыми входами элементов И соответственно, выходы которых подключены к

45 соответствующим входам блока сбора импульсов, выход которого соединен со âõoдом счетчика импульсов, выходы которого подключены к соответствующим входам блока с пирровой индикащси, фазовый выход первого фазового растрового датчи50 ка угла через блок квантования фазы соединен со входом блока задержки счегных импульсов, соответствующие выходы, которого соединены со вторыми входами элементов И, на измерительном дис55 ке размещены Р щел евые диафрагмы по одной линии с реперными штрихами, а кодовые маски, которые содержат )и - 1

66 4 дискретных участков и $ дорожек расположены между реперными штрихами и щелевыми диафрагмами, на индексных джках нанесены кодовые маски и >- 1 реперных штрихов и радиальных растров через равные интервалы по длине окружности, по одной линии с реперными штрих.ами размещены >- 1 щелевых диафрагм, а кодовые маски содержат )н дискретных участков и 5 дорожек, и дополнительно введены (Ф - 2) 1м триггеров и элементы И, первый и второй фвзовые растровые датчики угла дополнительно содер.жат по rn- 1 речерных выходов, которые соединены с дополнительными входами блоков формировании импульсов Старт и Стоп соответственно и по $ кодовых выходов, которые соединены с дополнительными информапионными входами первого и второго дешифрвторов соответственно, дополнительные выходы которых сое; динены с соответствующими входами (Ф 2) Vn триггеров, прямые выходы которых соединены с первыми входами до» полнительных элементов И, блок задержки; счетных импульсов дополнительно содержит (уи — 2) rn выходов, которые соединены со вторыми входами дополнительных элементов И .

Нв фиг. 1 схематично изображена кон-. струкдия преобразователя, общий вид, на фиг. 2 и 3 - часть измерительного дис ка и часть подвижного и неподвижного индексных дисков, на фиг. 4 - структурная схема преобр азователя.

Фотоэлектрический преобр азов атель угла поворота вала в число содержит корпус 1, привод 2, ввл 3 привода, измерительный диск 4, неподвижный индексный диск 5, подвижный индексный диск 6, вал 7, угловое положение которого пре- образуется s код, осветительную систему 8, фотоприемную систему 9, измерительный растр 10, индексный растр 11, реперные штрихи 12, щепевые диафрагмы

13, кодовые маски 14 измерительного диска, реперные штрихи 15, щелевые диафрагмы 16, кодовые маски 17 индексных дисков, фазовые растровые датчики

18 и 19, блохи 20 и 21 формирования импульсов Старт" и Стоп", блок 22 квантования фазы, блок 23 задержки счет ных импульсов, дешифраторы 24 и 25> триггера 264 .... 26с, элементы

И 27, ... 27с, блок 28 сбора импульсов, счетчик импульсов 29, блок 30 цифровой индикаиии.

849266

На фиг. 1 - 4 введены следующие обозначения: у) — угловой шаг штрихов радиального растра 10, fttp р, — соответственно ra@posaae положения измерительного, неподвижного и подвижного индексных растровых джков

4,5и 6, - соответственно фазовые выходы дат-. чиков 18 и 19 t0

М-„ „. ttft 11/ -соответс именно реперные вы

Р4" . P ...tft-t ходы фазовых растровых датчиков 18 и

19, /, { — соответственно импульсы стщ Г стоп-, t$

Старт и Стоп, о g: Q" - соответственно кодовые выхо хг":Ь К Л ды фазснзоого растрового датчика 18(19), поедставляющие собой коды номеров совпавших реперных штрихов 12 и 15 .

Для устранения погрешности от экоцентрисисета дисков 4,5 и 6 фазовые каналы датчиков 18 и 19 выполнены с двухсторонним считыванием (фиг. 1).

Угловое расстояние между реперными штрихами 12 и щелевыми диафрагмами, 13 диска 4 равно 21фл, а между реперными штрихами 15 и диафрагмами 16 дисков 5 и 6 равно .2 р { . Осветительная

8 и фотоприемная 9 системы,диски 4 и 5

30 в совокупности представляют собой датчик.18, а осветительная 8 и фотоприемная 9 системы, диски 4 и 6 - датчик

18, которые содержат фазовый, реперный и кодовые выходы для съема информации (фиг. 1, 2 и 3).

Фотоэлектрический преобразователь уг ла поворота вала в число работает следу юппич обраэсм.

Hpg постоянном вращении приводом диска 4 с фазовых выходов датчиков 18 и 19 снимаются чапряжения Q<< <, фазы которых С .{ = 2K/ñÜ(×ttð - р )

Ц = J{g(Мир- ф ) линейно зависят в пределах одного шага Q) от разностей уг ловых положений измерительных 4 и индексных 5 и 6 дисков. Эти напряжения поступают на блоки 20 и 2l сигналов формирования "Старт и "Стоп и блок ,22 квантования фазы. Последний формирует один счетный импульс на каждое при ращение фазы, равное Qttt, что соответсч вует шагу квантовании угла на величину ну а ИВ момент, когда реперный штрих 12 измерительного диска 4 проходит мимо ре» перного штриха 15 неподвижного индекс» ного диска 5, на реперном выходе датчи1 ка 18 вырабатывается напряжение 0, 4 которое поступает на блок 20 формировании сигнала "Старт . Пля более точной фикса ни углового положения Старт, напряжение Up стробируется импульсом, вырабатываемым в момент Я = О.

В результате формируется U поступающий на управляющий вход деаифратора 24, на информационные входы которо(tf го подаются напряжения 0К „,4 Ох,„, кодирующие в двоичном коде номера совпав шик реперных штрихов 12 и 15 измерительного диска 2, и неподвижного индексного диска 5 .

С соответствующего этому номеру выхода дешифратора 24, например первого, снимается импульс, запускающий триггер

26 в стартовое (единичное) состояние.

При этом открывается элемент И 27{ и счетные импульсы с первого выхода блока 23 задержки импульсов поступают через элемент И 27{ и блок 28 сбора импульсов на вход счетчика 29 импульcas, После этого происходит И1 (At- 1)-1 совмещений реперных штрихов 12 и 15, осуществляющих поочередные запуски в стартовое состояние соответственно трит

repas 26,. Каждый раз со стартом очередного триггера 26 счетчик 29 wпульсов, продолжая подсчет импульсов, вызванных стартами предыдущих триггеров 26, начинает дополнительно подсчет счетных импульсов, снимаемых со следующего по порядку выхода блока 23 задержки импульсов.

В момент, когда первый, реперный штрих 12 измерительного диска 4 проходит мимо первого реперного штриха 15 подвижного индексного диска 6 вырабатывается напряжение Цр и аналогичным образсм, как было описано выше, блок 21 формирования сигнала Старт формирует " „который, пройдя через деши р атор 25, устанавливает триггер

26{ в состояние Стоп", элемент И 27 закрывается.

После этого происходит и (N- 1)-1 совмещений реперных штрихов 12 и 15, осуществляющих последовательно возврат всех tn (N- 1 триггеров 26 в состояние Стоп и закрыв анию

М (М - 1) - 1 элементов

И г7

В момент, когда закроется последний из открытых элементов И 27, подсчет счетных импульсов прекращается и счетчик 29 зафиксирует код, равный

849266 8 ми входами,щ триггеров, прямые выходы которых соединены с первыми входами элементов И соответственно, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сбора импульсов, выход которого соединен со входом счетчика импупьсов, выходы которого подключены к соответствующим входам блока цифровой индикации, фазовый выход первого фазового растрового датчика угла через бпок квантования фазы соединен со входом бпока задержки счетных импульсов, соответст вующие выходы которого соединены со вторыми входами элементов И, о т и и ч а ю шийся тем, что, с цепью повышения точности преобразования, на измерительном диске размещены М щепевые диафрагмы по одной линии с реперными штриха ми, в кодовые маски, которые содержат

1 дискретных участков и ф дорожек, расположены между реперными штрихами и щепевыми диафрагмами, на индексных дисках нанесены кодовые маскирн-1 реперных штрихов и радиальных растров

25 через равные интервалы по длине окружности, по одной линии с реперными штрихами размещены щ- 1 щепевых диафрагм, а кодовые маски содержат VN дискретных участков и 5 дорожек, и допоп,— нитепьно введены (>- 2 ). н триггеров и элементов И, первый и второй фвэовые растровые датчики угла дополнительно содержат по Ми-. 1 выходов, которые соеди. нены с дополнительными входами бпоков формирования импупьсов Старт и "Стоп соответственно и по 4 кодовых выходов, которые соединены с дополнительными информационными входами первого и второго дешифраторов соответственно, допопнитепь ные выходы которых соединены с соотBeTcTBóþmèìè входами (1М- 2) lfl тригге ров1 прямые выходы которых соединены с первыми входами дополнительных элементов И, блок задержки счетных импульсов дополнительно содержит (и - 2)% выходов, которые соединены со вторыми

axogaMH допопнитепьных элементов И . сумме кодов И,(, каждый из которых является ua@poari3 эквивалентом угпоaor положении подвижного индексного дис» ка 6 относительно неподвижного индексного диска 5, т.е. ф = Qrrp — 4HP

Средний врв метический код М = < g Я„.

4 1Ч явпяется конечным результатом преобразованияя угла поворота вала в число.

Таким образом, эа два оборота измери тельного диска 4, т.е. за один цикл меха- !О нической развертки квантующей,шкапы, производится + старчстопных преобразований угла в код. Причем каждое из преобразований осуществляется испопьзованием дпя формирования импульсов Старт и

Стоп" и счетных импупьсов разных учась ков растровой дорожки (квантующей шкалы), имеющей погрешности, разные по величине и знаку на разных ее участках, что позвопяет повысить точность предпа- ао гаемого преобразователя по сравнению с известным.

Фотоэлектрический преобразователь ут па поворота вала в число, содержащий корцус, в котором жестко закреплен непод вижный индексный диск с радиальным

30 растром, привод, на валу которого распопожен иэмеритепьный диск с радиальным растром и ИЧ реперными штрихами, нанесенными через равные интервалы по длине его окружности и две кодовые маски, не

35 подвижный индексный диск с радиальным растром, установленный на измеряемом вапу, на индексных дисках распопожены по одному реперному штриху, и meneвые диафрагмы, размещенные по одной пи- . нии с реперными штрихами, первый фазовый растровый датчик угла, включающий осветительную и фотоприемную системы, измеритепьный и неподвижный индексный диски, а второй фазовый растровый датчик угла — осветительную и фотоприемную системы, измеритепьный и подвижный индексный диски, фазовый и реперный выходы первого и второго фазовых растровых датчиков угла соединены с входами бпоков формирования импульсов "Старт" и

«Стоп соответсп енно, выходы которых соединены с упрввпяющими входами первого и второго дешифраторов соответственно, кодовые выходы первого и второго фазовых растровых датчиков угла соединены с .соответствующими информационными входами первого и второго дешифраторсв, выходы которых соединены с соответствующнФормула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Преснухин Л. Н., Шаньгин В, Ф и Шаталов Ю. A. Муаровые растровые датчики положения и их применение. М,, Машиностроение," 1969, с. 93 .

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2778016 /18-24, кп. GO8 С 9/06, 07.06.,79 (прототип).

849266

Состюитель Б. Барбораш

Редактор Г. Волкова Техред A. Ач Корректор Л. Иван

Закав 6098/66 Тираж 691 Подписное

ВНИИПИ Государственного ксмитета СССР по делам нэобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушскан наб., д. 4 5 филиал ППП «Патент«, r. Ужгород, ул. Проектнан, 4