Устройство для измерения угла поворота вала Советский патент 1984 года по МПК G08C9/06 

Изобретение относится к автомати ке и может быть использовано для из мерения текущего значения угла пово рота вращающегося вала с учетом воз можного изменения направления враще ния. Известно устройство для измерени угла поворота, содержащее диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками., светооптическую систему, фотоприемники, соединенные с cooTBeTCTByroiiyiNw усилителями, выходы которых через дифференцирующие элементы подключены к входам сумматора, выход которого подключен к фазоинвер тору, другой вход которого соединен с выходом фазочувствительного детектора. В устройстве угол поворота или перемещение преобразуется в пропорциональное ему число электрических импульсов l, Недостатком устройства является невысокое быстродействие из-за наличия элементов дифференцирования. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измер ания угла поворота вала, содержащее диск с чередующи1«ися прозрачными и непрозрачными участками, расположенными между источником света и двумя фотоприемниками, соединенными с формирователями импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с прямым входом первого тригге ра запоминания направления вращения и Первым входом первого элемента И, также второй триггер запоминания направления вращения, триггер, второй третий, четвертый, пятый элементы И, два инвертора,, два дифференцирующих элемента с фиксированной постоянной времени, два элемента ИЛИ, реверсивный счетчик t2. Недостатком известного устройства является то, что при увеличении скорости вращения вала за длительность дифференцированного импульса устройство может выдать не один счетный им пульс, а несколько импульсов. Таким образом, элементы дифференцирования, обладая инерционностью, ограничивают быстродействие устройства и снижают надежность его работы при относительно высокой сложности. Цель изобретения - упрощение устройства, повышение быстродействия и Нсщежности устройства в работе. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения угла поворота вала, содержащее диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, расположенными между источником света и двумя фотоприемниками, соединенными с формирователями импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с прямым входом первого триггера запоминания направЛенин вращения и первым входом эле.т мента И, триггер формирования импульсов сброса, второй триггер запоминания направлениявращения, реверсивный счетчик, введены четыре элемента И-НЕ, второй вход элемента И соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход - с прямым входом триггера формирования импульсов сброjca и первым входом первого элемента j И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера формирования импульсов сброса, который соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера запоминания направления вращения и с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямь 1 выходом второго триг- гера запоминания направления вращения, инверсный выход которого соединен с третьим входом второго элемента И-НЕ и с первым входом четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера запоминания направления вращения, инверсный вход которого соединен с инверсным входом второго триггера запоминания направления вращения и с выходом первого элемента И-НЕ, инверсный вход триггера формирования импульса сброса соединен с выходом второго элемента И-НЕ, выходы третьего и четвертого элементов И-НЕ подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выход второго формирователя импульсов соединен с прямым входом второго триггера запомининия направления вращения. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит фотоэлектрический преобразователь 1, состоящий из источника 2 света, диска 3 с прозрачными и непрозрачныки участками и двух фотоприемников 4 и 5, соединенных с формирователями 6 и 7 импульсов, выходы которых соединены с пpямы ш входами триггеров 8 и 9 запоминания направления вращения и входа ; элемент а И 10, выход элемента И 10 соединен с первым входом триггера 11 формирования импульсов сброса и с первым входом элемента И-НЕ 12 второй вход элемента И-НЕ 12 соединен с прямым выходом триггера 11 формирования импульсов сброса, выход элемента И-НЕ 12 соединен с инверсными; BXORatm триггеров 8 и 9 запоминания направления вращения, инверсный вход триггера 11 формирования импульсов сброса соединен с выходом элеента И-НЕ 13, два входа которого соеинены с инверсными выходами треггеов 8 и 9 запоминания направления | ращения, третий вход соединен с прямым выходом триггера 11 формирования импульсов сброса, один вход элемента И-НЕ 14 соединен с прямым выходом триггера 8 запоминания направления вращения, другой вход - с инверсным выходом триггера 9 запоминания направления вращения, один вхо элемента И-НЕ 15 соединен с инверсны выходом триггера 8 запоминания напра ления вращения, другой вход соединен с пряким выходом триггера 9 запоминания направления вращения/ выходы элементов И-НЕ 14 и 15 соединены соо ветственно с суммирующим и вычитающим входаьет реверсивного ечетчИка 16 Устройство работает следующим образом. При вращении диска 3 через прозра ные участки засвечиваются фотоприемн ки 4 и 5 и на выходах формирователей 6 и 7 появляются сигналы низкого потенциала, свйнутые по фазе на 1/4 периода. Предположим, что на прямой вход триггера 8 запоминания направления вращения низкий потенциал поступает раньше чем, на прямой вход триггера 9 запокмнания направле ния вращения. На npHNbix выходах триг геров 8 и 9 устанавливается высокий потенциал и на выходе элемента И-НЕ 14 появляется сигнал с низким потенциалом, длительность которого равна разности фаз входных сигналов. Этот -сигнал поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 16. Сигналы низкого потенциала поступают с. формирователей 6 и- 7 также на входы элемента И 10, на выходе которого формируется сигнал низкого потенциала, длительность которого равна суммарному времени засветки фотоприемников 4 и 5, который устанавливает на прямом выходе триггера 11 формирования импульсов сброса высокий потенциал. На выходе элемента. И-НЕ 12 устанавливается низкий потенциал при совпадении-высоких потен циалов на выходе элемента И 10 и пря мом выходе триггера И, который пост пает на инверсные входы триггеров 8 и 9 запоминания направления вращения и устанавливает на прямых выходах этих триггеров низкий потенциал. Таким образом, на выходе элемента И-НЕ 13 формируется низкий потенциал, который устанавливает на прямом выходе триггера 11 формирования импульсов сброса низкий потенциал. Устройство готово к приему следующего сигнала счета так как на выходе элемента И И-НЕ 12 установился высокий потенциал, который разрешает прием тригге- / рами 8 и 9 очередного сигнала с низким потенциалом с формирователей 6 и 7. Низкий потенциал на выходе элемента И-НЕ 12 сохраняется до тех пор, пока не происходит сброс триггеров 8 и 9 запоминания направления вращения и триггера 11 формирования импульсов сброса. Следовательно, чем быстрее происходит сброс элементов 8, 9 и 11, тем скорее кончается действие импульса сброса, тем скорее схема готова к приему очередных сигналов с формирователей 6 и 7, т.е. выше быстродействие устройства. Применение в устройстве взаимосвязи дает возможность получить оптимальную длительность импульса сброса на выходе элемента И-НЕ 12. Эдемент И-НЕ 15 не участвует в работе устройства (на его выходе сохраняется высокий потенциал) при данном направлении перемещения. При обратном перемещении работа устройства происходит аналогично, причем импульс |Счета (Низкий потенциал) поступает через элемент И-НЕ 15 на вычитающий вход реверсивного счетчика 16, а элемент И-НЕ 14 в работе устройства не участвует. Так как при работе устройства используются оба сигнала с формирователей 6 и 7, а именно разность их фаз, то повышается надежность работы устройства по сравнению с известным устройством. Замена диска рейкой с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками дает возможность с помощью предлагаемого устройства измерять линейные возвратно-поступательные перемещения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА, содержащее диск с чередующимися прозрачными И непрозрачными участками, расположенны1«и между .источником света и двумя фотоприемниками, соединенными с формирователями импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с прямым входом первого триггера запоминания направления вращения и первым входом элемента И, триггер формования импульсов сброса, второй триггер эапоивянания направления вращения, реверсивный счетчик, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, повышения быстродей ствия и надежности его в работе, в него введены четыре элемента И-НЕ, второй вход элемента И соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход - с входом триггера формирования импульсов сброса и первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера формирования импульсов сброса .который соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера запоминания направления вращения и с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго триггера запоминания направления вращения, инверсный выход которого соединен с третьим входом второго элемента И-НЕ и с первым входом четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с пря-§ мым выходом первого триггера запоми(П нания направления вращения, инверсный вход которого соединен с инверсным входом второго триггера запоминания направления вращения и с выходом первого элемента И-НЕ, ииверсный вход триггера формирования им пульса сброса соединен с выходом вто,рого .элемента И-НЕ,выходы третьего и четвертого элементов И-НЕ подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам реверсивного чика, выход второго формирователя импульсов соединен с прямым входом второго триггера запоминания направления вращения. О