Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/06 

четыре раза меньшей угловой величины, но противоположных секторов сдвинуты чем штрихи предыдущего сектора, а по- на величину половины своего кванта следовательности штрихов диаметраль- один относительно другого, п

1115082

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий излучатели, оптически соединенные с фотоприемниками через индикаторный и кодовый диски с нанесенными на последнем дорожками грубого, среднего и точного отсчетов, коммутатор среднего отсчета, управляющие входы которого соединены с выходами дешифратора грубого отсчета, интерполятор .точного отсчета, входы которого соединены с вьгходами фотоприемников дорожки точного отсчета, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия преобразователя, в него введены шесть сдвоенных компараторов, восемь элементов ЙСКЛЮЧАЩЕЕИЛИ, источник пороговых напряжений, первый выход которого соединен с объединенными первыми инверсными, а второй выход - с объединенными вторыми инверсньп-и входами сдвоенных компараторов, прямые входы каждого из которых объединены и соеД11нены с соответствующим фотоприемником, выходы первого, второго, третьего и четвертого сдвоенных компараторов соединены с входами коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИДИ, к вторым входам которых подключены нечетные выходы коммутатора среднего отсчета, .четные выходы которого и.выходы первого и второго элементов ИСКПЮЧАЮЩЕ.Е ИЛИ являются выходами среднего отсчета преобразователя, выходы пятого и шестого сдвоенных компараторов соединены с входами дешифратора грубого отсчета, выходы которого являются выходами грубого отсчета преобразователя, выходы нечетных сдвоенных компараторов соединены с первыми входами третьего, четвертого и пятого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробируемыми входами четных компараторов, выходы которых подключены к первым входам шестого, седьмого и восьмого .элементов ИС ШЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробирут eNibB«i входами н1ечетных сдвоенных компараторов, вторые входы всех элемен:л тов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены и соединены с выходом старшего разряда X интерполятора точного отсчета, выходы N9 которого являются выходами точного отсчета преобразователя, дорожка сред него отсчета преобразователя разделена на 2 одинаковыхпо величине секторов, где п 1,2,3..., причем первый сектор и его диаметрально противоположный сектор содержат одинаковое число штрихов с угловой величиной в два раза меньшей величины кванта мпадшего разряда грубого отсчета, каждый последующий и.его диаметрально проти-, воположный секторы содержат штрихи в

Изобретение относится к автоматик и вычислительной и может быть использовано в системах програм много управления станками, в система управления оптическими и радйотелескопами. Известны преобразователи,угла поворота вала в код, содержащие излучатели, индикаторный и кодовый диски фотоприемники и схему преобразования сигналов с фотоприемников в цифровой код, В них число дорожек кодовой маски и габариты преобразователя в целом определяются оТ способа кодирования lj л 2j . . Недостатком этих преобразователей является невысокое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий излучатели, оптически соединенные через индикаторный и кодовый диски с нанесенными иа пос леднем дорожками грубого, среднего и точного отсчетов с фотоприемниками, коммутатор среднего отсчета, управляющие входы которого соединены с выходами дещифратора грубого отсчета интерполятор Точного отсчета, входы которого соединены с выходами фотоп риемников дорожки точного отсчета, сумматоры по модулю два, причем дешифратор грубого отсчета и интерполя тор точного отсчета объединены .в регистр з. Недостатком известного преобразователя является сравнительно низкое быстродействие, обусловленное тем, что согласование отсчетов и формирование кода осуществляется последовательным суммированием по модулю два сигналов на выходе регистра всех разрядов. Цель изобретения - повьпиение быст родействия преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий излучатели, оптически соединенные с фотоприемииками через индикаторный и кодовый диски с нанесенными на последнем дорожками грубого, среднего и точного отсчетов, коммутатор среднего отсчета, управляющие входы которого соединены с выходами дешифратора грубого отсчета, интерполятор точного отсчета, входы которого соединены с выходами фотоприемников дорожки точного отсчета, введены шесть сдвоенных компараторов, восемь зленентов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, источник пороговых напряжений, первый выход которого соединен с объединенными первыми инверсными, а второй выход - с объединенными вторыми инверсными входами сдвоенных компараторов, прямые входы каждого из сдвоен.ных компараторов объединены и соеди- иены с соответствующим фотоприемником, выходы первого, второго, третьего и четвертого сдвоенных компарато-г ров соединены с входами коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к вторьм входам которых подклю|чены нечетные выходы коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого и выходы первого и второго элементов ИСКЛННАЩЕЕ ИЛИ являются выходами среднего отсчета преобразователя, выходы пятого и шестого сдвоенных компараторов соединены с входами дешифратора грубого отсчета, выходы которого являются выходами грубого отсчета преобразователя, выходы нечетных сдвоенных компараторов соединены с первыми входами третьего, четвертого и пятого элементов ИСКЛКЬ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробируемыми входами четных компараторов, выходы которых подключены к первым входам шестого, седьмого (и восьмого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых coeди eны со стробиру.емыми входами нечетных сдвоенных компараторов, вторые входы всех эле-; ментов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены и соединены с выходом старшего разряда интерполятора точного отсчета, выхот ды которого являются выходами точного отсчета преобразователя, дорожка среднего отсчета преобразователя разделена на 2 одинаковых по величине секторов, гдап 1,2,3..., причем первый сектор и его диаметрально противоположный сектор содержат одинаковое число штрихов с угловой величиной в Два раза меньшей величины кванта млад ;Шего разряда грубого отсчета, каждый .последующий и его диаметрально противоположный секторы содержат штрихи в; че;гыре раза меньшей угловой величины, чем штрихи предьдущего сектора, а последовательности штрихов диаметрально противоположньк секторов сдвинуты на величину половины своего кван та один относительно другого. На фиг.1 представлена кодовая маска преобразователя для случая, когда дорожка среднего отсчета разбита на четыре сектора; на фиг.2 - функциональная схема преобразователя. Фотоэлектрический преобразователь .угла поворота вала в код содержит излучатели, индикаторный и кодовый диски (не показаны), фотоприемники 1-8 (1,2-дорожки грубого отсчета, 3-6 дорожки среднего отсчета и 7,8 - дорожки точного отсчета), интерполятор 9 точного отсчета, сдвоенные компараторы 10-15, источник 16 пороговых напряжений, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ t7-24, коммутатор 25 среднего отсче та и-дешифратор 26 грубого отсчета. Дорожка грубого отсчета преобразователя выполнена по принципу кольцевого кодирования и считывается фотоприемниками 1 и 2 (фиг.Т), располо женными с интервалом 90 в пределах кванта дорожки, равного 180. Дорожка среднего отсчета содержит четыре сектора по 90°, которые считываются фотоприемниками 3-6, расположенными через 90°. Первый сектор (между фотоприемниками 3 и 5) содержит два кванта с угловой величиной 360 С/2. Диаметрально противоположный сектор (между фотоприемниками 6 и 4) .содержит два кванта такой же угло вой величины, но расположенных в последовательности 0,5-1-0,5 кванта. Второй сектор (между фотоприемниками 5 и 4) содержит восемь квантов с угловой величиной 360°/2, а его диаметрально противоположный сектор содержит восемь квантов, расположенных в последовательности 0,5т7-0,5 кванта. Преобразователь работает следующим образом. При вращении вала преобразователя, кинематически соединенного с кодовым диском, на фотоприемниках 1 и 2 грубого отсчета вьщеляются сигналы, пропорциональные падающему на них световому потоку от излучателей. Эти сигналы поступают на дешифратор 26, на выходе которого формируются два старших разряда преобразователя. Дешифратор 26 в простейшем случае может состоять из элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. На выходах сдвоенных компараторов 10-13 образуются сигналы, которые поступают на входы коммутатора 25 среднего отсчета, на управляющие входы которого поданы сигналы двух старших разрядов, сформированные в грубом отсчете. Переключения в коммутаторе 25 происходят таким образом, что на каждый из его выходов поступает сигнал с одного и того же сектора в пределах полного оборота вала. На двух выходах коммутатора 25 Образуются сигналы 2 и 2 разрядов и два сигнала, смещенные на половину относительно этих разрядов. Прямые и смещенные сигналы попарно поступают на входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23 и 24, на выходах которых образуются сигналы 2 и разрядов, т.е. формирование кода в среднем отсчете преобразователя происходит попарно параллельно. На фотоприемниках 7 и 8 точного отсчета вьщеляются квадратурные сигналы и поступают на интерполятор 9, например потенциометрического типа, где происходит формирование разрядов с по первый. Согласование среднего и точного отсчетов преобразователя осуществляется переключением выходов сдвоенных компараторов 10-13 прямыми инверсным сигналами старшего разряда точного отсчета, которые поступают с выходов элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17-20 на стробируемые входы сдвоенных компа раторов 10-13. Дпя этого каждый из фотоприемников 3-6 подклГочается к обоим прямым входам соответствующего компаратора 10-13, на один из инверсных входов которого подается пороговое напряжение 1 от источника 16 пороговых напряжений, не превышаклцее половины амплитуды сигнала, а на другой инверсный вход - пороговое напряжение U 2, превьшающее половину амплитуды сигнала, но меньше целой амплитуды, При положениях кодового диска, когда амплитуда сигнала какого-либо из фотоприемников З-б не превышает пороговое напряжегше 111, по обоим парам входов соответствующего сдвоенного компаратора 10-13 формируется низкий уровень и сигнал на выходе не зависит от состояния стробируемого входа. Когда величина сигнала на фотоприемнике 3, 4, 5 или 6 находится в интервале между напряжениями Ul и 112, по одной паре входов (с более низким пороговым напряжением U1) формируется высокий потенциал,, а по второй паре входов (с более высоким уровнем 1)2) - низкий потенциал. При этом сигнал на выходе сдвоенного компаратора 10, 11, 12 или 13 определяется состоянием стробируемого входа. При смене значения кода в старшем разряде точного отсчета происходит переключение уровня сигнала на выходе соответствующего сдвоенного компаратора 10-13, т.е. происходит формирование фронта.

Задние фронты сигналов среднего отсчета формируются аналогично с той разницей, что стробирование выхода соответствующего сдвоенного компаратора 10-13 осуществляется инвертированным сигналом старшего разряда точотсчета.

Таким образом, смена значений кода в среднем отсчете происходит одновременно со сменой значения кода в точном отсчете.

Согласование грубого и точного отСчетов осуществляется аналогично.

Рассмотренный вариант преобразбвателя позволяет получить шесть старших разрядов на двух дорожках при liiec ти считывающих элементах и дорожке точного отсчета с квантом равным .

Экономический эффект определяется описанными вьш1е техническими преимуществами. . ного отсчета, для чего в промежутках между задним и передним фронтами сигналов среднего отсчета производится переключение сигнала старшего разряда точного отсчета на инверсный элементами ИСКДЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 17-20, на,входы которых подаются с фотоприемников через сдвоенные компараторы 10-13, сдвинутые по отношению к сигналам среднего отсчета на половину кванта в каждом секторе Элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17-20 управляются таким образом, что при разноименных сигналах на обоих их входах на выход проходят прямые сигналы старшего разряда дорожки точного отсчета, а при одноименных - инверсные сигналы. Такое управление элементами ИСКЛЮЧАНЙЦЕЕ ИЛИ 17-20 позволяет получить для одних одноименных фронтов согласуемых сигналов одной последовательности прямые согласующие сигналы старшего разряда точного отсчета, а для других одноименных фронтов - инверсные согласующие сигналы точного