Фотоэлектрический преобразовательугла поворота вала b число

 

О П И С А Н И Е ()849267

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социал истическик

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свил-sy (22) Заявлено 01,10,79 (2I ) 2839344/18 24 с присоединением заявки ¹ (23)llри6ритет

0публиковано2307 81 бюллетень ¹ 27 (ы)м. к.

508 С 9/06

Государстееиный комитет до делам иэобретеиий и открытий (53) УДК 681 325 (088,8) Дата опубликования описания 23 07 81

N. А. Габидулин А, Ю. Дирвяли= и А. Б-.Кщаков

i

Московский институт радиотехники, ектронйки и. автомвтатки .1 с.,:,1 у

/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА В ЧИСЛО

Изобретение относится к автоматике и. вычислительной технике и может быть использовано в шкррсвых следящих сист мах управления объективами, содержащих

UBM .

Известны цифровые преобразователи угла (ЦПУ), основанные на использова- . нии механической развертки квантуюшей шкалы. Их особенностями являются наличие опорного и сигнального чувствитель10 ных элементов, которые во взаимодействии с квантуюшим элементом, связанным с приводом, осушествляют преобразование квантованной величины в электрическую величину (1 j.

Недостаткам изв естных БПУ является низкая точность преобразования угла в код, обусловленная трудностями изготовления квантуюшей шкалы с малой дискретностью. 20

Наиболее близким по технической cymности к предлагаемому является фотоэлек1 рический преобразователь угла поворота . вала в число, содержащий корпус, при2. вод, измерительный индексные: неподвижный и подвижный диски с радиальными растрами и реперными штрихами, на измерительном диске расположены )тт реперных штрихов, нанесенных через рав-. ные интзюалы по длине его окружности, а один из них выполнен по отношению к другим удлиненным, на индексных дисках расположены по два реперных штриха, которые нанесены один над другим, фазовые растровые датчика угла, фазсвый и реперные выходы которых соединены с входами блоков формирования "Старт" и

Стоп импульсов, блок квантования фаакы, блок задержки импульсов, vH триггеров и элементов И, блок управления, блок сбора импульсов и блок тперровой индикадин (2).

Недостатком изв естного фотоэлектрического преобразователя является относительно невысокая точность, обусловленная случайной и систематической погреш« ностями от неточности сформирования

3 8492

"Старт и «Стоп импульсов и неточ- ности изготовления радиального растра.

Пель изобретения — повышение точности фотоэлектрического преобразования угла поворота вала в число.

Поставленная цель достигается тем, что, в фотоэлектрическсхч преобразоват ле угла поворота вала в число, содержащем корпус, в котором жестко закреплен неподвижный индексный диск. с радиальным растром, привод, на валу. которого расположен измерительный диск с радиаль ным растром и щ реперными штрихами, нанесенными через равные интервалы по длине его окружности, а один иэ них вы15 полнен по отношению к другим удлиненным, подвижный индексный диск с радиальным растром, установленный на измеряемом валу на индексных дисках расположено

20 по два коротких реперных штриха, которые нанесены один над другим, первый фазовый растровый датчик угла, включающий осветительную и ф топриемную системы измерительный и неподвижный индексЭ

25 ный диски, а второй — осветительную и фотоприемную системы, измерительный и подвижный индексный диски, фазовый и реперные выходы первого и второго фазовых растровых датчиков угла соедине30 ны с соответствующими входами блоков формирования Старт и Стоп«импульсов соответстэенно, выходы которых соединены с соотэетстэующими входами блока управления выхолы которого соединены с е

35 соответствующими входами и триггеров, прямые выходы которых соединены с первы. ми входами элементов И соотэетсп енно выходы которых подключены к соотэетст вующим входам блока сбора импульсов, выход которого соединен со входом счетчика импульсов, выходы которого подключены к соответствующим входам блока шаровой индикации, фазовый выход первого фазового растрового датчика угла через 45 блок квантования фазы соединен со входом блока задержки счетных импульсов, соответствующие выходы которого соедине» ны со вторыми входами элементов И, на индексных дисках нанесены Ж (и - 1) коротких реперных штрихов и радиальных растров через равные интервалы по длине .окружности, и дополнительно введены )м ()м — 1) триггеров и элементов И, первый и второй фазовые растровые датчики угла дополнительно содержат и (М -l) выходов, которые соединены с дополнитель ными входами блоков формирования Старт и «Стоп» импульсов, блок управления до67 4 полнительно содержит Ф (Ю вЂ” 1) выходов, которые подключены к соответствующим входам N (N — 1 ) триггеров, прямые выходы которых соедин ны с первыми входами дополнительных элементов И, выходи которых подключены к соотэетстэующим дополнительным входам блока сбора импульсов, блок .задержки счетных импульсов дополнительно содержит tel (и4 — 1) выходов, которые соединены со вторыми входами дополнитель ных элементов И.

На фиг. 1 схематично изображена конструкция преобр азователя, общий вид, на фиг. 2 и 3 - часть иэмерительного диска и часть неподвижного и подвижного индексных дисков, на фиг. 4 — структурная схема преобразователя.

Фотоэлектрический преобр азов атель угла поворота вала в число содержит корпус

1, привод 2, вал 3 привода, измерительный диск 4, неподвижный индексный диск 5, подвижный индексный диск 6 с радиальным растром, вал 7, угловое полэжение которого преобразуется в код, осветительную систему 8, фотоприемную систему 9, и:-мерительный радиальный растр 10, индексный радиальный растр

11, короткие реперные штрихи 12, измерительного диска, удлиненный реперный штрих 13, короткие реперные штрихи 14 индексных дисков, одиночные короткие реперные штрихи 15 индексных дисков, фазовые растровые датчики 16 и 17, блоки 18 и 19 формирования Старт и

"Стоп" импульсов, блок 20 квантования фазы 21 задержки счетных импульсов, блок 22 управления, триггеры 23 ... 23,„,,элементы И 24... 24,,блок 25сбораимпульсов, счетчик 26 импульсов, блок 27 цифровой индикации.

На фиг, 1,2,3 4 введены следующие обозначения:

0У вЂ” угловой шаг штрихов радиального растра 10, /II f H p, ф„- соответственно угловые положения измерительного, неподвижного и подвижного индексных дисков 4,5 и 6, Чд. 1,2 - соотэетственно фазовые выходы датчиков 16 и 17, Мр .. М и Vp . ° Ф - соответственно реР4 ° "i pj> "> перные выходы датчиков 16 и 17.

V >I старт, Ч стоп - соотэетстэенно

I Н I II

«Старт», «Стоп импульсы.

lhs устранения погрешности от экспентриситета дисков 4,5 и 6 фазовые выходы датчиков 16 и 17 выполнены с двухсторонним считыванием (фиг.1).

849267 ь

Угловое расстояние между репер— ными штрихами 12 лиска 4 и реперными штрихами 14 дисков 5 и 6 равны ЯТс((л и, ?И(fg 4 соответственно. Осветительная

8 и фотоприемная 9 системы, диски 4, 5 в совокупности представляют собой датчик 16, а осветительная 8 и фотоприемная 9 системы, диски 4,6 — дат чик 17, которые содержат фаэовые и реперные выходы съема информации (фиг.1, 2 и 3)

Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в число работает следующим образом.

При постоянном вращении приводом 2 диска 4 с фазовых выходов датчиков 16 и.

17 снимаются напряжения Ц, фазы

KoTopblx равны соответственно

2йч Ч > (ПР НР11 (д. (0 ((Р ПР 20 и линейно зависят в пределах шага Ф от разностей угловых положений дисксв 4, 5 и 4,6 соответственно. Эти напряжения поступают на блоки 18 и 19 формирсва25 ния Старт . m Стоп«сигналсв и на блок 20 квантования фазы. Последний формирует один счетный импульс на каждое приращение фазы, равное 214(H, что coom ветствует шагу квантования угла на вели30 чину И2(И

В момент, когда уллиненный реперный штрих 13 диска 4 проходит мимо реперных штрихов 14 и 15 неподвижного индек сного диска 5, на двух реперных выходах датчика 16 вырабатываются напряжении

U p4 и IJ ð которые поступают на блок 18 формирования Старт«сигналов, в котором U< IJ ;, для боже точной

Р1 I и фиксации углового положения. В результа

40 те на выходах блока 18 вырабатываютси импульсы 0 старт и U старт, посту (л пающие на входы блока 22 управления, Последний запускает триггер 23,в стар» товое "единичное" состояние. При этсы

45 открывается элемент И 24,(, и счетные импульсы с первого выхода блока 21 задержки счетных импульсов проходят через элемент И 244 и блок 25 сбора импульсов на вход счетчика 26 импульсов.

После это о произойдет л ((и — 1)- 1 совмещений реперных штрихов 12 и 14 осуществляющих поочередно запуски в стартовое состояние соопзетственно тригrepos 23р " g, и каждый paa co cheap- 55 том очередного триггера 23 счетчик 26, продолжая подсчет счетных импульсов, вызванных стартами предыдущих триггеров

23 начинает дополнительно подсчет счеъ ных импульсов, снимаемых со следующего по порядку выхода блока 21 задержки счетных, импульсов. В момент, когда удлиненный реперный штрих 13 диска 4 прс ходит мимо реперных штрихов 14 и 15 подвижного лиска 6, на двух реперных выходах датчика 1 7 вырабатываются напряжения U (и 0 и аналогичным обра(4 зом, как было описано выше, блок 19 формигнжания Стоп сигнала вырабачыв ает

U cToG 0 сТоп импульсы, Kotopbla, поступая на входы блока 22 управлении, устанавлич вают триггер 23,(в исходное состояние, а элемент И 244 при этом эакрываетси.

После этого происходит N (N — 1 )-1 совмещений реперных штрихов 12 и 14, осуществляющих последовательно возврат всех Vvl { щ - 1) триггеров 23,,...(, в исходное оссостояние и закрывайию

yn (и - 1) элементов И 24 ..., .

В момент, когда закроется йоследний из откры(ых элементов И 24,, подсчет счетных импульсов прекращается и счетчик 26 импульссв зафиксирует код, равный сумме колов М4 ..., <, каждый иэ которых является m@posbs4 эквивален: том углового положении подвижного индексного диска 6 относительно неподвижного индексного диска 5, т.е. Ч = 1 Ч р

4 iЯ

Среднеарй метический код М = — я М °

%41 1 является конечным результатсх4 преобразо вания угла поворота sana в число.

Таким образом, за два оборота иа4ервтельного диска, т.е. за один цикл меха. нической развертки квантующей шкалы, проиэводитсяс стандартных и стопных преобразований угла поворота вала в число, причем каждое из $ преобразсваний осуществляется использованием для формировании

«Старт«, Стоп" импульссв и счетных импульсов разных участков „,растрсвой дорожки (квантующей шкалы), имеющей погрешности, разные по величине и знаку на разных ее участках, что позволяет повысить точность преобразователя по срю нению с известным.

Формул а изобр етения

Фотоэлектрический преобраэаз атель угла поворота вала в число, содержащий корпус, в котором жестко закреплен непол вижный индексный диск с радиальным растром, привод, на валу которого расположен измерительный диск с радиальным растром и (и реперными штрихами, нанесенными через равные интервалы по длине

его окружности, а один из них выполнен по отношению к другим улпинен7 8492 ным, подвижный индексный диск с радиаль ным растрсвю, установленный на юмеряемом валу, на индексных дисках располо-, жено подва короткихреперных штриха, которые «аиесены один над другим, первый фазовый растровый датчик угла, включаю щий осветитель 7ю и ФОтоприемную сясте» му эмеритальный и неподвижный индекс » диски. второй — осветительную и фотопрйамную системы измерительный подвижный индексный диски, фазовый и реперные выходы первого и второго фа.зовых растровых датчиков угла соединеaai с соответствующими входами блоков формирования «Старт и Стоп«мчпуль сов соответс юенно., выходы которых соединены с соответствующими входами блока управления, выходы которого соединены с соответствующими входами 5и триггеpas, прямые выходы которых соединены с первыми входами элементов И соответственно, выходы которых подключены к соо ветсч ующмч входам блока сбора импул сев, выход которого соединен со входом счетчика ямлульсовв выходы которого под 25 ключены к сооаветствующвч входам блока ш@рсвой индикадия, фазовый выход пер-. вого фазового растрового датчика угла . через блок .квантованяя фазы соединен со входом блока задержки счетных ампул- зо ссв, соответствующие выходы которого соединены со вторыми входами элементов

И, отличающийся тем, что, с

8 целью повышения точности преобразователя, на индексных дисках нанесены ги (и- 1) коротких реперных штрихов и радиальных растров через равные интервалы по длине окружности и дополнительно введены и (М вЂ” 1) триггеров и элементов И, первый и второй .фазовые растровые дат чики угла дополнительно содержат >(И -1) выходов, которые соединены с дополнитель» ными входами блоксв формирования

«Craps« «С ния дополнительно содержит И1 (N l ) выходов, которые подключены к соответствующим входам 9 (1м - 1) триггеров, прямые выходы которых соединены с первыми входами дополнительных элементов

И, выходы которых подключены к соответ ствующим дополнительным входам блока сбора импульсов, блок задержки счетных импульсов дополнительно содержит

N (Ф- 1) выходов, которые соединены со вторыми входами дополнительных элементов И .

Источники йнформащщ принятые во внимание при экспертизе

1. Преснухин Л. Н. и др. Муаровые растровые даччики положения и их применение . М., Машиностроение", 1969, с. 93, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2778017/1824, кл.608С 9/06, 07.06.79 (лрототип).