Преобразователь угла поворота вала в код

 

О Il И С А Н И Е <щ942090

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистические

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 18,11.80 (2l) 3007872/18-24 с присоединением заявки J% (23)прнорнтет(51)M. Кл.

G08 С 9/00

9еударстеенкый комитет

СССР до демам нэобретеиий н открытий

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25 (53) ДК681.325 (088.8) Дата опубликования описания 10.07.82 (72) Автор изобретения

Л. Я. Новиков (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам, преобразующим угловое или линейное перемещение в цифровой код, и может быть использовано для контроля величины перемещения механизмов на станках и установках, предназначенных для обработки крупногабаритных и длинномерных изделий.

Известно устройство для преобраэова1о ния перемещений в цифровой код, содержащее генератор, делитель частоты, фазорасщепитель, фазовращатель, преооразователь фаза-код цифровое вычислительУ ное устройство, преобразователь код-наt5 пряжение, устройство сравнения напряжений, усилитель, тахогенератор, электродвигатель и механический редуктор, соединяющий фазовращатель с электродвигателем (1 j, 20

Известно также устройство для преобразования перемещений в цифровой код, содержащее генератор, делитель частоты, фазорасшепитель, фазовра чатель, нуль2 орган, регистр и звено кинематической связи фазовращателя с перемещающимся механизмом E2)

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для преобразования перемещений в цифровой код, содержащее генератор, два делителя частоты, счетные входы которых соединены с выходом генератора и каждый из которых содержит последовательно соединенные масштабирующий и основной делители частоты, фаэорасщепитель, вход которого соединен с выходом первого делителя частоты, фазовращатель, вход которого соединен с выходом фаэорасщепителя, звено кинематической свяэи вала фазовращателя с перемещающимся механизмом, квантователь, первый вход которого подключен к выходу фазовращателя, а второй вход — к первому входу второго делителя частоты, регистр, информационный вход которого соединен с вторым выходом второго делителя частоты, вход синхронизации соединен с выходом кван- I

942090 тОВателя, а ВыхОд - с кодоВОЙ шинОЙ, и формирователь импульсов сброса, вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, а выход к входу сброса второго делителя частоты P3g . S

Известные устройства имеют ограниченный диапазон преобразования переме щений в цифровой код, определяемый ко» личес твом дискрет перемещения, прихоI дящихся на один оборот вала фаэовращателя. Данное ограничение обусловлено тем, что в известных устройствах преобразование перемещений в масштабированный цифровой код осуществляется однозначно только в пределах одного оборота вала фазовращателя, т..е. от 0 до 360 без одной угловой дискреты перемещения. !

Цель изобретения - расширение диапазона преобразования перемещений.

Указанная пель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала 8 код, содержащий генератор импульсов, подключенный через последовательно соединенные первый делитель частоты и

25 фазорасщепитель к входу фазовращателя и непосредственно к первому входу второго делителя частоты, первый выход которого соединен с первым входом квантователя, второй вход которого соединен с фазовращателем, выход первого делитезо ля частоты соединен е первым входом формирователя импульсов сброса, выход которого соединен с вторым входом вто« рого делителя частоты, второй выход которого соединен с первым входом выход- ного регистра, введены вычислитель, элемент памяти и элемент 2 И, первый вход, которого соединен с выходом квантователя, второй вход - с выходом вычислителя, а выход - с вторым входом выходного

40 регистра и с первым входом элемента памяти, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов сброса, а выход - с вторым входом формирователя импульсов сброса, второй выход 4 второго делителя частоты соединен с первым входом вычислителя, второй вход которого соединен с выходом выходного регистра.

На чертеже представлена блок-схема so предлагаемого преобразователя.

° Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, первый 2 .и второй 3 gemтели частоты, счетные входы которых соединены с выходом генератора 1 им- 55 пульсов, фазорасщепитель 4, вход которого подключен к выходу первого делителя 2 частоты, фаэовращатель 5, вход которого соединен с выходом фазорасщепителя 4, звено 6 кинематической связи вала фаэовращателя 5 с перемещающимся механизмоМ, квантователь 7, второй вход которого подключен к выходу фазовра« щателя 5, а первый вход - к первому выходу второго делителя 3 частоты, выl ходной регистр 8, первый вход которого соединен с вторым выходом второго деI лителя 3 частоты, а выход - с выходной кодовой шиной 9, формирователь 10 импульсов сброса, первый вход которого подключен к выходу делителя 2 частоты, а выход - к второму входу сброса второго делителя 3 частоты, вычислитель 11, элемент 2И 12 и элемент 13 памяти.

Первый вход вычислителя 11 соединен с первым входом выходного регистра 8„ второй вход - с выходом выходного регистра 8, а выход — с вторым входом элемента 2И 12, первый вход которого подключен к выходу квантователя 7, а выход - к второму входу выходного регистра 8 и к первому входу элемента 13 памяти, второй вход элемента 13 памяти соединен с выходом формирователя 10 импульсов сброса, а выход ««с вторым входом формирователя 10 импульсов сброса.

Вычислитель 11, элемент 2И 12 и элемент 13 памяти могут быть реализованы на базе широко распространенных элементов схемотехники, например интегральных микросхем серии 155 (технические условия 0,348.006 ТУ), в частности, вычислитель 11 может быть выполнен на микросхемах типа К155ИПЗ, элемент

2И 12 - на микросхеме типа К155ГИ1 и элемент памяти - на микросхеме типа

К 155TN2.

Преобразователь работает следующим образом.

Импульсы тактовой частоты поступают с выхода генератора 1 импульсов на делители 2 и 3 частоты. Первый делитель

2 частоты вырабатывает сигналы кодовой развертки для фазорасщепителя 4, формирующего двухфазную или трехфазную сис« тему питающих напряжений для фазовращателя 5 типа Вращающегося трансформа» тора или сельсина. Иа выходе фазовращателя 5 образуется сигнал, фазовый сдвиг которого относительно опорного сигнала (одной иэ фаэ питания фазовращателя 5) пропорционален угловому перемещению вала фазовращателя 5, а следовательно, и перемещению механизма, связанного с валом фазовращателя 5 через звено 6.

Этот сигнал поступает на второй вход квантователя 7, на первый вход которого приходят импульсы с первого выхода второго делителя 3 частоты, которые исполь зуются для квантования по фазе выходного сигнала фазоврашателя 5. На выходе кван- Ю тователя 7 формируются узкие квантованые цо фазе импульсы, которые поступают на первый вход элемента 2И 12, на второй вход которого поступает с выхода вычислителя 11 сигнал, вырабатываемый последним из кодовых сигналов на первом входе и выходе выходного регистра 8 и разрешающий прохождение на выход элемента 2И 12 определенного квантованного импульса. На первый вход выходного регистра 8 приходят сигналы кодовой развертки с второго выхода второго делителя частоты„имеющего коэффициент деления, равный произведению arts, где — количество дискрет перемещения, приходящихся на один оборот вала фазовращателя 5, М вЂ” максимальное количеств

so оборотов вала фаэоврашателя 5, соответствующее контролируемому перемещению. Кодовая комбинация, образующаяся на втором выходе второго делителя 3 частоты в момент прихода квантованного по фазе импульса с выхода элемента 2И

12, записывается в выходной регистр 8 и поступает с его выхода на кодовую шину

9, с которой считывается цифровой код, отображающий в заданных единицах величину перемещения мех низма, связаного с валом фазовращателя 5 через звено 6.

Согласование системы измерения с пе- . 35 ремещающимся механизмом обеспечивается эа счет электрической редукции, реализуемой при помощи первого 2 и второго 3 делителей частоты. Отношение коэффициентов деления этих делителей часто- 40 ты соответствует передаточному отношению звена 6 кинематической связи вала фазоврашателя 5 с перемещающимся механизмом умноженному на число й, и может быть выполнено с любой степенью уточнения. аз

Синхронизация работы второго делителя 3 частоты относительно опорного . сигнала и установка начала отсчета перемещения обеспечиваются формирователем 10 импульсов сброса, который вы50 дает импульсы при единичной сигнале на втором входе и при определенной (заданной) кодовой комбинации на выходе первого делителя 2 частоты. Сигнал, разрешающий работу формирователя 10 импулт сов сброса, появляется на выходе элемента 13 памяти после прихода с выхода элемента 2И 12 импульса, осуществляю942090 6 щего запись кода в регистр 8, и списывается импульсом сброса с выхода формирователя 10.

Сигнал, разрешающий прохождение импульсов с выхода квантователя 7 на вы ход элемента 2И 12, формируется вычислителем 11, который выполняет вычисление разности ЬВ между кодом g на выходе регистра 8 и кодом Е на его первом входе (ЬР L - 0 ), сравнение модуля величины Ьf с кодовой установкой Ly, которая ограничивает максимальную величину приращения выходного кода на шине 9, причем величина кодовой установки выбирается иэ условия V tp (< «, где Ч„„ - максимальная скоростЬ перемещения механизма; Qp- период кодовой развертки на первом входе регистра 8; формирование логического сигнала по результату сравнения модуля величины С с кодовой установкой Ь> (при /ьЦ7 L> на выходе вычислителя формируется нулевой сигнал, а при / /< — единичный сигнал) .

При появлении на выходе вычислителя

11 единичного сигнала очередной квантовый импульс, прошедший на выход элемента 2И 12, записывает в выходной регистр

8 код Ь, соответствующий положению механизма в заданных единицах измерения относительно установленного начала отсчета в И-ый момент времени, и разрешает формирование импульса сброса, устанавливающего в исходное (нулевое) состояние второй делитель 3 частоты и элемент 13 памяти. Повторно единичный сигнал на выходе вычислителя 11 появляется тогда, когда величина на первом входе выходного регистра 8 отличается от значения Ьд не более чем на величину при этом в выходном регистре 8 фиксируется код L>+, величина которого находится в пределах значений L Ущ р, так как за время р механизм не может изменить своего положения более чем на Ящер дискрет перемещения.

Поскольку 4> — эа время формирования единичного сйгнала на втором входе элемента 2И 12 на его выход приходит только один квантованный импульс, что обеспечивает однозначность отсчета положения механизма независимо от числа оборотов вала фазоврашателя 5 в процессе контроля величины перемещения.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон преобразования перемещений в смасштабированный цифровой код благодаря у-величению

7 9420 диапазона изменения фазы квантовых импульсов, осуществляющих выборку кода из сигналов кодовой развертки второго делителя частоты и перенос его в выходной регистр, за счет ограничения величины S приращения выходного кода, В известных устройствах этот диапазон ограничен on ним оборотом вала фазоврашателя. В предлагаемом устройстве при его относителен йой простоте диапазон контролируемого перемещения более чем на порядок вьпде и может регулироваться в широких пределах соответствующим выбором .величин

H p.

1$

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, 20 подключенный через последовательно соединенные первый делитель частоты и фа» зорасшепитель к входу фазовращателя и непосредственно к первому входу второго делителя частоты, первый выход которого соединен с первым входом квантователя, второй вход которого соединен с фазоврашателем, выход первого делителя частоты соединен с первым входом формирователя импульсов сброса, выход которого 30 соединен с вторым входом второго дели90 8 теля частоты, второй выход которого соединен с первым входом выходного регистра, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения диапазона преобразования перемещений, в преобразователь введены вычислитель, элемент памяти и элемент 2И, первый вход которого соединен с выходом квантователя, второй вход — с выходом вычислителя, а выход элемента 2И соединен с вторым входом выходного регистра и с первым входом элемента памяти, второй вход ко- торого соединен с выходом формирователя импульсов сброса, а выход - с вторым входом формирователя импульсов сброса, второй выход второго делителя частоты соединен с первым входом вычислителя, второй вход которого соединен с выходом выходного регистра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ахметжанов А. А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М., "Энергия", 1975, с. 207, рис. 10-5.

2. Зверев А. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код.

Л., "Энергия", 1974, с. 156, рис. 80.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2848966/18-24, кл. 508 С 9/00, 1979 (прототип).

Составитель И. Назаркина

Редактор Н, Чубелко Техред К.Мыцьо Корректор М, Пожо

Заказ 4847/43 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4