Устройство для преобразования перемещенийв код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинк

Социалистических

Реслублнк

««851439 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.11.79 (21) 2844516/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (51) М.К .

G 08 С 9/06

Гееударетееввй кемнтет (23) Приоритет— ае делам нзебретеннй н еткрытнй

Опубликовано 30.07.81. Бюллетень №28 (53) УДК 681.34 (088.8) Дата опубликования описания 05.08.81

Н. И. Васильев, О. А. Костюков, А. А. Смирнов, В. В; Травин, В. Е. Тырса и Д. А. Федотов

Г (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

В КОД

Изобретение относится к системам автоматического преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал, а именно к преобразователям линейных и/или угловых перемещений объекта, например, вала в код, с устранением погрешности эксцентриситета.

Известны преобразователи углового перемещения объекта в код, в которых уменьшение погрешности эксцентриситета осуществляется за счет обеспечения прецизионной кольцевой развертки, причем при прохождении одного цикла развертки выделяют старт-сигнал и измеряют временной интервал между указанным старт- и одним стоп-. сигналом, осуществляют множество аналогичных измерений относительно смещенных на равные интервалы старт- и стоп- сигналов и производят усреднение полученных замеров.

Эти преобразователи выполнены на базе электроннолучевой трубки, управляемой цифроаналоговым преобразователем,. и блока цифрового отсчета (1) .

Недостатками этих устройств являются низкая точность преобразования, принципиальная невозможность измерения пространственного положения исследуемого объек-

2 та одним устройством, так как возникающую при этом погрешность эксцентриситета при измерении углового перемещения нельзя компенсировать или исключить. Применекие двух и более преобразователей различного назначения (для измерения линейных и для определений угловых перемещений) требует дополнительные согласующие элементы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для преобразования перемещений в код, содержащее электроннолучевую трубку (ЭЛТ) с блоком питания, вход которого через делитель частоты импульсов соединен с генератором и с одним входом ключа, подвижный чувствительный элемент, связанный с валом и соединенный с одним входом триггера, выход которого соединен с другим входом ключа, выход которого подключен к счетчику, а выход делителя частоты импульсов связан со вторым входом триггера (2). © Недостатки этого устройства заключаются в том, что этим устройством невозможно измерять одновременно угловое и/или линейное перемещение объекта (вала).

851439

1О

Зо

3

Цель изобретения — повышение точности устройства для преобразования перемещений в код.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство для преобразования перемещений в код, содержащее электроннолучевую трубку, подключенную к цифроаналоговому преобразователю, вход которого подключен к выходу генератора импульсов,к одному входу первого ключа и ко входу делителя частоты импульсов, выход делителя частоты импульсов соединен с одним входом первого триггера, к другому входу которого подключен выход чувствительного элемента, выход первого триггера связан с другим входом первого ключа, выход которого соединен .с первым счетчиком, введены два арифметических блока, второй триггер, второй ключ и второй счетчик, чувствительный элемент выполнен в виде протяженного фотосчитывающего узла, соединенного с одним входом второго триггера, другой вход которого связан с выходом делителя частоты, выход второго триггера соединен с одним входом второго ключа, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход второго ключа соединен со вторым счетчиком, выходы которого подключены ко входам первого арифметического блока и к одной группе входов второго арифметического блока, к другой группе входов которого подключены выходы первого счетчика.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для преобразования перемещений в код; на фиг. 2 — принцип определения эксцентриситета; на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства, Устройство для преобразования перемещений в код содержит (фиг. 1): электроннолучевую трубку (ЭЛТ) 1, подключенную к цифроаналоговому преобразователю (ЦАП)

2, генератор 3 импульсов, делитель 4 частоты импульсов, первый и второй триггеры

5 и 6, первый и второй ключи 7 и 8, первый и второй счетчики 9 и 10, первый и второй арифметические блоки 11 и 12, чувствительный элемент 13, связанный с валом 14., ЭЛТ 1 и цифроаналоговый преобразователь

2 образуют блок 15 прецезионной, например, кольцевой развертки, а генератор 3 импульсов, делитель 4 частоты импульсов, первый триггер 5, первый ключ 7 и первый счетчик

9 образуют блок 16 цифрового отсчета угла dq (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

При наличии развертки 1(показана в виде окружности А), использующей любое физическое явление, например движение с постоянной скоростью по окружности светящегося пятна (точки) и соответствующего линейной протяженного чувствительного элемента (в виде прямой линии Б), пересекающей окружность развертки А в точках В и Г расположенного относительно оси D на4 чала отсчета под углом р и смещенного относительно центра О развертки А на величину Е искомый угол р углового положения исследуемого объекта (представленного линейно протяженным чувствительным элементом, показанного в виде прямой линии Б) однозначно определен независимо от положения центра вращения чувствительного элемента . (может находиться в любой точке на линии Б). Поэтому результат вычисления угла ф всегда будет свободен от погрешности эксцентриситета и может быть определен по соотношению центральных углов e(и с Смещение Е чувствительного элемента (линия Б) также будет определено через центральный угол ю4, заключенный между точками В и Г относительно центра О.

Для цифрового отсчета угла 4 введены последовательно соединенные второй триггер 6, второй ключ 8 и второй счетчик 10.

При этом на выходах арифметического блока 11 присутствуют коды линейного перемещения, а на выходах блока 12 — результаты преобразования углового перемещения в код. Линейно протяженный чувствительный элемент 13, прикрепленный к исследуемому объекту, например ко входному валу 14, расположен перез экраном ЭЛТ 1 параллельно плоскости развертки таким образом, чтобы линейно протяженный чувствительный элемент 13 пересекал создаваемую фигуру развертки (в данном примере окружность кольцевой развертки) в двух точках

В и Г. Выход чувствительного элемента 13 (фиг. 1) соединен со счетным входом второго триггера 6 и с R-входом первого триггера 5.

В качестве старт-сигнала в устройстве используется импульс генератора 3 (фиг. За), прошедший через делитель 4 частоты импульсов (фиг. Зб), соответствующий прохождению цикла кольцевой развертки, например, выделяющийся в момент прохождения через ноль одного и максимума второго развертывающих напряжений, созданных при помощи ЦАП 2. Указанный импульс переключает триггер 5 блока 16 цифрового отсчета угла 4 в единичное состояние, и импульсы генератора 3 поступают через открытый ключ 7 в счетчик 9, где измеряемому углу

et ставится в соответствие цифровой эквивалент, выраженный числом поступивших в счетчик 9 импульсов. Одновременно луч на экране ЭЛТ 1 движется под действием напряжений кольцевой развертки (фиг. Зв) и попадает первый раз в данном цикле на линейно протяженный чувствительный элемент 13. В результате этого формируется первый стоп-сигнал (фиг. 3 г), который фиксирует код угла 1 в счетчике 9 посредством выключения триггера 5 по входу R и закрывания ключа 5 (фиг. Зд). Одновременно первый стоп-сигнал включает по счетному вхо851439

Формула изобретения

L (Уиг. f

5 ду триггер 6, который до этого находился в нулевом состоянии в результате действия старт-сигнала на его R-вход. Триггер 6 открывает ключ 8, и импульсы генератора 3 поступают в счетчик 10 (фиг. Зе). Происходит измерение второго временного интервала, пропорционального центральному углу с(г. Появление второго стоп-сигнала на линейно протяженном чувствительном элементе

13 по счетному входу триггера 6 переключает указанный триггер в нулевое состояние, ключ 8 закрывается, счет в счетчике 10 10 прекращается. Результаты вычислений углов > и Ы хранящиеся в счетчиках 9 и 10 соответственно, обрабатываются в арифметических, блоках 11 и 12, где выполняются операции вычисления эксцентриситета. Таким образом, на выходе арифметического блока 11 присутствуют коды линейного перемещения чувствительного элемента 13, а на выходах блока 12 — код угла ф

В качестве фигуры для развертки может быть выбран также треугольник или другая 2о симметричная .геометрическая фигура. В этом случае изменяются - только уравнения для определения линейного перемещения и вычисления углового положения чувствительного элемента.

Устройство для преобразования перемещений в код, содержащее электроннолучевую трубку, подключенную к цифроанало6 говому преобразователю, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, к. одному входу первого ключа и ко входу делителя частоты импульсов, выход делителя частоты импульсов соединен с одним входом первого триггера, к другому входу которого подключен выход чувствительного элемента, выход первого триггера соединен с другим входом первого ключа, выход которого соединен с первым счетчйком, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены два арифметических блока, второй триггер, второй ключ и второй счетчик, чувствительный элемент выполнен в виде протяженного фотосчитывающего узла, соединенного с одним входом второго триггера, другой вход которого соединен с выходом делителя частоты, выход второго триггера соединен с одним входом второго ключа, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход второго ключа соединен со вторым счетчиком, выходы которого подключены ко входам первого арифметического блока и к одной группе входов второго арифметического блока, к другой группе входов которого подключены выходы первого счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 645191, кл. G 08 С 9/06, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 613355, кл. G 08 С 9/06, 1978 (прототип).

851439

Составитель В. Рыгалин

Редактор Н. Безродная Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Заказ 6363/71 Тираж 691 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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