Многоразрядный кодовый датчик угловых перемещений на герконах

 

О Il И С А Н И Е ()936073

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Соизэ Советскик

Социапистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 16.07 80 (2I ) 2961970/24-07 с присоединением заявки J%(23) ПриоритетОпубликовано 15.06.82. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 15. 06. 82 (53)M, Кл.

Н 01 Н 36/00

Гооударстввииый комитет.СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.

° 56(088,8) (72) Авторы изобретения

А А Мироненко и В.А.Иосуное ! т тр1, г.

1,: - * т

Ю

Уральский ордена Трудового Красного намеку, . политехнический институт им. С.М.Киро (71) Заявитель (54)МНОГ РАЗРЯДНЫЙ КОДОВЫЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХ

П .РЕМЕЩЕНИЙ НА ГЕРКОНАХ

Изобретение относи- ся к электротехнике и автоматике, предназначено для преобразования угловых перемещений вала в цифровую форму и может быть использовано в позиционных системах числового управления технологическим оборудованием.

Известен многоразрядный (на

3600 отсчетов) кодовый датчик положений на герконах.

В любом многоразрядном кодовом датчике положений необходимо согласование отсчетов соседних разрядов для исключения грубых ошибок, равных весу единицы старшего разряда.

Наиболее распространен метод логического выбора считывающих элементов старших разрядов, в частности метод двойной линии считывания. Он заключается в том, что на каждой позиции всех разрядов, кроме младшего, имеется по два считывающих элемента вместо одного. Эти элементы смещены в обе стороны от положения заменяемого ими одного считываю щего элемента и объединены соответственно в две группы опережающих и отстающих считывающих элементов.

Допуск на расположение этих эле5 ментов является самым жестким в кон" струкции датчика, его величина определяет и габариты датчика, и его технологичность. то

В каждом старшем разряде сйимают сигналы с опережающих или отстающих .считывающих элементов в зависимости от информации, снимаемой в младшем разряде. При переключении !

5 в нем считывающих элементов с кодовой комбинации, соответствующей цифре "9", на кодовую комбинацию, соответствующую цифре "0", подается сигнал на переключение групп считывающих элементов в старшем разряде с отстающих на опережающие. При переключении в младшем разряде с "0" на

"9" в старшем разряде происходит переключение с опережающих считы073 ных переключающих герконов соединены с группОй опережающих основных герконов в следующем разряде и через замыкающие контакты последнего по отсчету угла основного геркона в своем разряде соединены с выходом 0" этого же разряда, размыкающие контакты указанных переключающих герконов соединены с группой отстающих

10 основных герконов следующего разряда и через размыкающие контакты следующих по ходу отсчета угла основных герконов своего разряда, исключая последний, соединены с выходом

1з 9" своего разряда.

Соединение элементов согласования соседних старших разрядов, начиная со второго, выполнено через дополнительно введенные разделительные диор0 ды °

На фиг. 1 представлена электрическая схема первого и второго разрядов; на фиг. 2 — шкалы кодовых дисков первого и второго разрядов по схематичным указаниям расположения герконов, на фиг.. 3 - конструкция одного разряда, на фиг. 4 - разрез А-А на фиг.3, на фиг. 5 — разрез

Б-Б на фиг.4.

В датчике использованы шкалы на десять уровней квантования. Герконы расположены равномерно вокруг кодового диска с шагом, равным двум уровням квантования. Первый разряд имеет пять основных герконов 1-5

35 и четыре дополнительных 2д — 5g. Герконы, занимающие одно и тоже место на шкале, имеют одинаковое цифровое обозначение. В старших разрядах (на фиг. 1 и 2 показан только один

40 из них - второй, остальные старшие разряды не отличаются от лего), есть две группы герконов - опережающие и отстающие. Отстающие герконы имеют обозначения со штрихами, опережающие - без штрихов. Таким образом, в старшем разряде имеется пять равномерно расположенных по окружности кодового диска групп герконов (по четыре геркона в каждой), Цель изобретения - .увеличение быстродействия, надежности и упрощение конструкции многоразрядного кодового датчика угловых перемещений на герконах.

Поставленная цель достигается тем, что в кодовом датчике в качестве герконов, размещенных на указанных первых по началу отсчета угла позициях, в каждом разряде использованы переключающие герконы, выполняющие одновременно функции упомянутых элементов согласования разрядов, причем замыкающие контакты указан3 936 вающих элементов на от ст ающие . Р еализует это переключение электромагнитное реле, которое снижает быстродействие датчика, усложняет его кон» струкцию, так как требует отдельного источника питания, и существенно снижает надежность всего устройства(1).

Известен многоразрядный кодовый датчик угловых перемещений на герконах, содержащий в каждом разряде поворотный кодовый диск с установленными на нем постоянными магнитами, считывающие элементы в виде герконов, причем одни из них - основ)ные герконы, размещены на всех позициях вдоль траектории перемещения магнитов, а другие - дополнительные герконы размещены на всех позициях, кроме первой, по началу отсчета угла, каждая из позиций всех разрядов, кроме первого, содержит отстающие и опережающие герконы, переключаемые элементом согласования разрядов.

Элементы согласования в известном многоразрядном кодовом датчике представляют собой электромагнитные реле, которыми управляют герконы предыдущего разряда, считывающие кодовые комбинации, соответствующие цифрам "0" и "9"12).

Недостатки такого датчика заключаются в том, что быстродействие его ограничено быстродействием электромагнитных реле, которое не может быть высоким, надежность системы в целом заметно снижается, так как при выходе из строя любого из этих реле датчик полностью выходит из строя, усложняется конструкция датчика, так как реле согласования имеют значительные габариты в срав.нении с кодовыми дисками и требуют отдельного питания. 0 кроме и рвой группы, где только два геркона, обозначенные позициями 6 и 6 . В первом разряде (фиг.1 и 2)

1 девять герконов: 1,2 и 2, 3 и 3,4 и4Д, 5 и 5g, в каж дом старшем разряде восемнадцать герконов: 6 и 6, 7 и 7 „ 7 « 7g, 8 и 8Д,З и 8д,9и9д,9иба, 10 и 100 и 10 и 103 .

936073 6

Соединение герконов между собой представлено на фиг, 1. Если датчик имеет более двух разрядов, то соединять герконы, выполняющие функции переключения групп считывающих эле" 5 ментов с последующими разрядами, надо через разделительные диоды (см.фиг.1). Активный участок кодово» го диска реализуется постоянными магнитами, считывающие элементы располо- >о жены вокруг равномерно пятью группами. При вращении кодового диска герконы считывают коды один и два из пяти, которые преобразуются этими же считывающими элементами в pac" пределительный. Для осуществления этого преобразования непосредственно считывающими элементами в датчике применены герконы переключающего типа. Основные герконы 1,6 и 6, 20

1 которые считывают кодовые комбинации, расшифровываемые на выходах 11-20, соединены одновременно с последующим разрядом, они служат и для согласования отсчетов, и для считывания 25 информации.

Учитывая, что герконы переключающего типа имеют входной вывод - перебрасываемый сердечник и два выходных - 6 неподвижные сердечники 1,размыкаемый и замыкаемый) а также, что к каждому основному геркону, кроме первого, есть дополнительный, схему соединения герконов первого разРяда мож- 35 но описать следующим образом.

Первый основной геркон 1 замыкающим контактом соединен с входом основного геркона 5 и входом основного геркона 6 группы опережающих считывающих элементов следующего разряда, а Размыкающим контактомс входом второго основного геркоIна 2 и входом основного геркона 6 группы отстающих считывающих элементов следующего разряда, пятый основной геркон 5 замыкающим контактом соединен с выходом 11 Разряда, а размыкающим - с входом второго дополнительного геркона 2д, который подсоединен размыкающим контактом к выходу 12 разряда, а замыкающим контактом к выходу 13 разряда; второй основной геркон 2 замыкающим контактом подсоединен ко входу тре55 тьего дополнительного З,который размыкающим контактом соединен с выходом 14 разряда, а замыкающим с выходом 15 разряда, размыкающий контакт второго основного геркона 2 соединен со входом третьего основного геркона 3, который замыкающим контактом соединен со входом четвертого дополнительного геркона 4g, размыкающий контакт которого соединен с выходом 1 6 разряда, а замыкающийс выходом 17, размыкающий контакт третьего основного геркона 3 соединен с входом четвертого основного геркона 4, замыкающий контакт которого соединен со входом пятого дополнительного геркона 5Д, размыкающий контакт которого соединен с выходом 18 разряда, а замыкающий - с выходом 19; размыкающий контакт четвертого основного геркона 4 подклю" чен к выходу 20 разряда.

В старшем разряде герконы каждой группы соединены между собой таким же образом, причем замыкаемые контакты герконов первых позиций через разделительные диоды соединены с входом основного геркона первой пози" ции группы опережающих считывающих элементов следующего разряда, а размыкающие - также через разделитель" ные диоды с входом основного геркона первой позиции группы отстающих считывающих элементов следующего разряда.

Многоразрядный кодовый датчик угловых перемещений представляет собой ряд одинаковых секций на десять отсчетов, соединенных механическими передачами. Каждая секция состоит из двух дисков 21 и 22, соединенных винтами 23 со стойками 24.

В дисках 21 и 22 в подшипниках установлен вал - шестерня 25, на котором укреплены зубчатое колесо 26, втулка с пружиной шайбой 27 и по свободной посадке - кодовый диск 28.

В держателях 29, укрепленных в дисках 21 и 22, впаяны герконы 30.

Активный участок реализуется постоянными магнитами 31, по краям активного участка установлены компенсирующие магниты 32, полярность которых противоположна полярности основных магнитов.

Датчик работает следующим образом.

При вращении кодового диска герконы яереключаются, считывая коды.

Герконы соединены по схеме, представленной на фиг.1, которая является дешифратором этого кода. На вы7 936073 8 ходе секции получается единичнодесятичный код. При вращении кодового диска в сторону увеличения угла поворота входного вала, когда в младшем разряде появится цифра семь, то в пределах угла, соответствующего повороту младшего разряда от цифры семь до цифры восемь, в старшем разряде. опережающие считывающие элементы начинают считывать следующую цифру, но выход старшей секции снимается с отстающих считывающих элементов. Как только в младшем разряде происходит переключение с цифры девять на ноль, напряжение через замыкающий контакт первого .геркона 1 подается на группу опережающих считывающих элементов в старшем разряде, и на выходе его, одновременно с нуля в младшем разряде появляется следующая цифра. г Предложенный датчик имеет более простую конструкцию, так как нет необходимости в отдельном источнике питания и освобождается значительное пространство, занимаемое прежде реле согласования. Надежность возрастает благодаря уменьшению числа элементов датчика, причем исключаются элементы, имеющие самую малую надежность. Быстродействие датчика становится наибольшим (при данных считывающих элементах . Быстродействие возрастает не менее., чем на 5 10зс, надежность увеличивается пропорционально числу разрядов, число реле в датчике или других элементов согласования уменьшается на п-1, где ичисло разрядов.

Формула изобретения

1.Многоразрядный кодовый датчик угловых перемещений на герконах, содержащий в каждом разряде поворотный кодовый диск с установленными на нем постоянными магнитами, считывающие элементы в виде герконов, причем одни из них — основные герконы размещены на всех позициях вдоль

5 о

2О

45 траектории перемещения магнитов, а другие - дополнительные герконы размещены на всех позициях, кроме первой, по началу отсчета угла, каждая из позиций всех разрядов, кроме первого, содержит отстающие и опережающие герконы, переключаемые элементами согласования разрядов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, быстродействия и упрощения конструкции, s нем в качестве герконов, размещенных на указанных первых по началу отсчета угла позициях, в каждом разряде использованы переключающие герконы, выполняющие одновременно функции упомянутых элементов согласования разрядов, причем замыкающие контакты указанных переключающих герконов соединены. с группой опережающих основных герконов в следующем разряде и через замыкающие контакты последнего по отсчету угла основного геркона в своем разряде соединены с выходом "0 этого же разряда, размыкающие контакты указанных переключающих герконов соединены с группой отстающих основных герконов следующего разряда и через размыкающие контакты следующих по ходу отсчета угла основных герконов своего разряда, исключая последний, соединены с выходом "9" своего разряда.

2. Датчик по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в нем соединение элементов согласования соседних старших разрядов, начиная со второго, выполнено через дополнительно введенные разделительные диоды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мироненко А.А., Шарин Ю.С.

Цифровой репитер. Деп. рук. в ЦНИИТЭИ приборостроения. Реферат РЖ ВИНИТИ

"Кибернетика", 1975, У 9, реф.9Г224.

2. Мироненко А.А. Методика проектирования цифраторов перемещений на герконах. "Изв.вузов. Приборостроение", 1978, У 2.

936073

Составитель В.Шибанов

Редактор Л.Веселовская Техред А. Бабинец Корректор А.ференц

Заказ 4227/58 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открь1тий l13035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д . 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4