Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1983 года по МПК G08C9/06 

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления для преобразования углов поворота вала в код. Известен фотоэлектрический: преобразователь, содержащий осветитель, индикаторный и кодированный диски, фотоприемники и блок интер. поляторов Ij . Недостатком данного преобразователя является его сложность. Наиболее близким к изобретению техническим решением является фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащи осветитель, оптически соединенный через индикаторный и кодированный диски с фотоприейниками точного и. грубого отсчётов, выходы которых через усилители соединены с йходами первого и второго интерполяторов, на индикаторном диске выполнены щелевые диафрагмы точного отсчета и .две щелевые диафрагмы грубого отсче та, сдвинутые друг относительно дру га на 3 преобразователе дорожка грубого отсчета выполнена прозрачной и имеет эксцентриситет, а фотоприемники грубого отсчета размещены попарно в двух точках дорожки грубо го отсчета кодированного диска чере 90° 2 . Недостатками известного преобразователя являются относительно боль шие габариты, связанные с наличием двух дорожек и.межразрядной- перемыч ки между ними, и его сложность. Целью изобретения является умень шение габаритов и- упрощение констру ции преобразователя. Поставленная цель достигается те что в фотоэлектрический преобразова тель угла поворота вала в код, содержащий осветитель, оптически соединенный через индикаторный и кодир ванный диски с фотоприемниками точного и ,грубого отсчетов, выходы которых соединены через усилители с входами первого и второго интерполя торов, на индикаторном диске выполнены щелевые диафрагмы точного отсчета щелевые диафрагмы грубо го -отсчета, сдвинутые одна относительно другой на 90°, введены первы 1и второй компараторы, первый и втор .блоки сложения по модулю два, блок согласования отсчетов, внутренний край кодовой дорожки выполнен эксцентрично по отношению к центру вра щения кодированного диска, на индикаторном диске выполнены две дополнительные щелевые диафрагмы грубого отсчета, которые сдвинуты друг отно сительно друга на и сдвинуты относительно соответствующих щелевых диафрагм грубого отсчета на 90 наибольший и наименьший радиусы щелевых диафрагм грубого отсчета н дополнительных щелевых диафрагм грубого отсчета равны соответственно радиусу наименьшей и радиусу наибольшей ширины кодовой дорожки, а их ширина кратна двум .квантам кодовой дорожки .выходы первого и второго интерполяторов соединены с входами первого и второго компараторов, соответственно выход первого компаратора, соединен через блок согласования отсчет ов с входами первого блока сложения по модулю два, выход второго компаратора соединен с входагли второго блока сложения по модулю два, один из -выходов которого соединен с дополнительньлу входом блока согласования, выходы блоков сложения по мадулю два являются выходами преобразователя. На фиг.1 показан кодированный . диск с кодовой шкалой и взаимн-ым расположением щелей точного и грубого отсчетов на индикаторно.м диске, на фиг.2 - функциональная схема прег; образователя/ на фиг.З и 4 - диаграммы сигналов, поясняющие работу преобразователя. Преобразователь содержит кодированный диск 1 с дорожкой 2 точного отсчета и эксцентричным краем 3, индикаторный диск с четырьмя щелевыми диафрг1гма.ми 4 и 5 грубого и точного отсчетов, фотоприемники б и 7 грубого и точного отсчетов, канал грубого отсчета (ГО),содержащий усилители 8, интерполятор 9, KOi naраторы 10, блок 11 согласования отсчетов и блок 12 сложения по модулю два и канал точного отсчета (то), содержащкгй усилитель 13, интерполятор 14, компараторы 15 и блок 16 сложения по модулю два.. Цифрами- 17-20 показаны сигналы,, получаемые на выходах фотоприемников б, а цифрами 21-24 - сигналы на выходах фотоприемников 7. На индикаторном диске четыре щелевьте диафрагмы 4 с шириной, кратной шагу деления кодовой дорожки, которые разнесены друг относительно друга на 90° и расположены таким образом, что лучистый поток, оформи- . рованный ими, модулируется эксцентричным краем 3 кодовой дорожки 2, На фиг.1 кодированный вал и осветитель условно не показаны. Преобразователь работает следущим образом. При повороте кодированного вала на один оборот (фиг.1) лучистый поток, сформированный диафрагмами 4 грубого отсчета, в основном модулируется эксцентричным краем 3 кодовой дорожки 2. Так как край 3 выполнен эксцентрично, а четыре щелевые диафрагмы 4 грубого отсчета

разнесены в пространстве друг относительно друга на 90, то на выходах соответствующих фотоприемников б грубого отсчета генерируются четыре синусоидальных сигнала 17-20, сдвинутые по фазе друг относительно друга на- четверть периода (фиг. 3| Период этих сигналов соответствует одному обороту вала. Эти сигналы через усилители 8 канала грубого отсчета поступают на вход соответствующего интерполятора 9, в котором формируются сигналы с фазовым сдвигом, равным2 (2т , соответствующим кванту деления кодовой дорожки 2 точного отсчета, где m - коэффици.ент интерполяции интерполятора 9 грубого отсчета. Эти сигналы компа,раторами 10 преобразуются в прямо угольные и поступают на вход бло ка И сргласова ния отсчетов, в котором происходит согласование грубого отсчета с точным ; Канал точного отсчета работает следующим образом. Лучистый поток, прошедший Через четыре щелевые диафрагмы 5 точного отсчета, разнесенные в пространстве на 90, сдвинутые друг относительно друга на четверь шага деления кодовой дорожки и расположенные на ее среднем диаметре, модуЛиуётся делениями дорожки 2 точного отсчета при ее вращении и поступает на соответствующие фотоприемники 7 точного отсчета. Таким образом, на выходах фотоприемников 7 за один ша поворота вала генерируются четыре сигнала 21-24 (фиг.4) , сдвинутые на четверь периода. Период этих сигналов равен ifiary и деления дорожки 2. Этл сигналы через усилители 13 поступают на интерполятор 14, в котором формируются промежуточные сигналы с фазовым сдвигом / ,где П - коэффициент интерполяции интерполятора 14 точного отсчета. Эти сигналы компараторами 15 формируются в прямоугольные и поступают на блок 16 сложения по модулю два, в котором преобразуются в двоичный код соответствующих разрядов ( mr ж п) ,

Управление блоком 11 согласования

0 осуществляется сигналом старшего разряда точного отсчета. Принцип работы схемы согласования отсчетов аналогичен принципу согласования по. двойной щетке.

5

Согласованные сигналы канала грубого отсчета поступают на блок 12 сложения по модулю 2, в котором преобразуются в двоичный код с ti -1 до первого разряда.

Таким образом, предложенное уст0ройство позволяет выполнить позиционный преобразователь.с одной кодовой дорожкой, что уменьшает габариты кодированного вала и упрощает преобразователь. Уменьшается также

5 момент инерции подвижной части преобразователя, его вес и число градаций маски, что улучшает технологичность изготовления кодированного диска и всего преобразователя.

0

А устранение влияния погрешностей преобразователя, связанных с радиальным биением кодированного диска, позволяет также повысить разрешающую способность преобразо5вателя без усложнения его конструкции и технологии изготовления.

Экономический эффект от исполь , зования изобретения обусловлен его техническими особенностями, приве0денными выше.

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий осветитель, оптически соединенный че1рез индикаторный и кодированный диски с фотоприемниками точного и грубого отсчетов, выходы которых соединены через усилители с входами первого и второго интерполяторов, на индикаторном диске выполнены щелевые диафрагмы точного отсчета и две щелевые диафрагмы грубого отсчета, сдвинутые одна относительно другой на ,отличаю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и упрощения преобразователя, в него введены первый и второй компараторы, первый и второй блоки сложения по модулю два, блок согласования отсчетов, внутренний край кодовой дорожки выполнен эксцентрично по отношению к центру вращения кодированного диска, на индикаторном диске выполнены две дополнительные щелевые диафрагмы грубого отсчета, которые сдвину-, ты одна относительно другой на 90 и сдвинуты относительно соответствующих :целевых диафрагм грубого отсчета на 90°, наибольший и наименьший радиусы щелевых диафрагм и дополни- тельных щелевых диафрагм грубого от,счета равны cooTBeTCTBeliHo радиусу наименьшей и радиусу наибольшей ширины кодовой дорожки; а их ширина . . кратна двум квантгм кодовой дороАки, выходы первого и второго интерполяторов соединены с входс1М11 первЬ- го и второго компараторов, соответственно выход первого компаратора соединен через блок согласования отсчетов с входами первого блока сложения по модулю два, выход второго компаратора соединен с входами второго блока сложения по мо:л дулю два, один из выходов которого соединен с дополнительным входом з блока согласования отсчетов, выходы блоков сложения по модулю два являND |ются выходакш преобразователя. 4;; :с