Преобразователь угол-код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/06 

Изобретение относится к аналогоцифровым устройствам предназначенны для преобразования перемещений в циф ровую форму, в частности к преобразователям угол-код с переменнь1м счет ным интервалом, и может использовать ся, например, в астрономических и навигационных приборах, при контрольно-юстировочных работах, для угл измерительных столов и зубофрезерных станков с коррекцией в делительной цепи. Известны преобразователи уголкод, содержащие вращающийся кодовый диск с равномерно расположенными штрихами, часть из которых удли нена и образует дополнительные нулевые штрихи, подвижное считывающее устройство, жестко связанное с входным валом и соединенное с устройство управления счетом, счетчиКом и блоком коррекции, неподвижное считывающее устройство, соединенное с управляемым генератором, нуль-орган, расположенньй на входном валу, ,неподвиж ный нуль-орган 1 J. Недостатком таких преобразователе является то, что на кодовом диске нанесены дополнительные нулевые штрихи, для считывания которого необходимо иметь подвижную и неподвижную оптическую систему, что снижает надежность работы преобразователя. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угол-код, содержащий вращающийся кодовый диск с равномерно расположенными штрихами один из которых удлинен и является нулевым подвижное считывающее устройство, жестко связанное с входным валом, неподвижный считывающий элемент, управляемый генератор, счетчик прямого счета, счетчик обратного счета, блок коррекции, сумматор 2j Однако данный преобразователь имеет на кодовом диске дополнительный нулевой штрих, для считывания которого необходимо иметь неподвижную оптическую систему и подвижную оптическую систему, связанную с вход ным валом, что снижает надежность преобразователя, так как содержит дополнительные подвижную и неподвиж ную оптические системы. Цель изобретения - повьппение надежности преобразователя угол-код. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угол-код 47J содержащий вращаюшийся кодовый диск с равномерно расположенными штрихами, кинематически соединенный с двигателем, подвижный считывающий элемент, закрепленный на входном валу, неподвижный считывающий элемент, управляемый генератор, выход которого соединен с первым входом блока управления счетом, второй вход которого соединен со счетным входом счетчика прямого счета и с первым выходом блока коррекции, выход - с первым входом счетчика, третий вход - со счетным входом счетчика обратного счета, с установочным входом блока ключей, с первым входом блока коррекции и с третьим входом счетчика, выходы которого соединены с входами младших разрядов блока ключей, выходы которого подключены к входам регистра, входы старших разрядов которого соединены с выходами сумматора, с входами которого соединенй выходы счетчика прямого счета, счетчика обратного счета и выход переполнения счетчика, второй вход которого соединен с вторым выходом блока коррекции вход управляемого генератора соединен с вторым входом блока коррекции, введены два формирователя стробов, четьфе блока запрета, два элемента НЕ, выход подвижного считывающего элемента соединен с первыми входами первого и второго блоков запрета и с входом первого формирователя стробов, выход которого соединен с вторым входом первого блока запрета и с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого блока запрета, выход которого соединен со счетным входом счетчика обратного счета, выход первого блока запрета соединен с установочным входом счетчика обратного счета, выход неподвижного считывающего элемента соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков запрета и с вторым входом второго формирователя стробов, выход которого Соединен с вторьм входом третьего блока запрета и с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом четвертого блока запрета, вькод которого соединен с вторым входом блока коррекции, выход третьегоблока запрета соединен с установочным входом счетчика прямого счета, а на кодовом диске нанесен дополнительный штрих. расположенный между основными штрихами. На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого преобразователя уголкод, на фиг. 2 - временная, диаграмма работы блоков 8,9,11 и 12,13,15. Устройство содержит кодовый диск 1, вращаемый электродвигателем 2, представляницйй собой стеклянный лимб с дорожкой 3 пропускающих свет штрихов, между двумя из которых нанесен дополнительный штрих 4, являющийся опорным с входным валом 5, угловое положение которого/измеряется и на котором укреплен подвижньй считыванщий элемент 6, нёподвижный считывающий элемент 7, формирова тель 8 стробов, блок 9 запрета, элемент НЕ 10, блок 11 запрета, формирователь 12 стробов, блок 13 запрета элемент НЕ 14, блок 15 запрета, блок 16коррекции, состоящий из элемента 17сдвига, элемента И 18, триггера 19, формирователя 20 импульсов коррекции, счетчик 21, блок 22 управления счетом, счетчик 23 обратного счета, счетчик 24 прямого счета, сум матор 25, блок 26 ключей, выходной Iрегистр 27, управляемый генератор 28 состоящий из преобразователя 29 напряжение-частота, фильтра 30, фазово го детектора 31 и делителя 32 частот На временной диаграмме работы бло ков 8,9,11 и 12,13,15 (фиг.2) изобра жены напряжение U на выходе подвиж ного считывающего элемента 6 (или неподвижного считывающего элемента 7), напряжение U2 на выходе формирователя 8 стробов (рши формирователя 12 стробов), напряжение U, на выходе блока 9 запрета (или блока 13 запрета), напряжение ( на выходе блока 11 запрета (или блока 15 запрета). Преобразователь угол-код работает следующим образом. При вращении кодового диска 1 на выходе считывающих элементов 6 и 7 формируются импульсы причем их часто та завися от скорости вращения кодо вого диска 1 и количества штрихов на дорожке 3. Импульсы с неподвижного считывающего элемента 7 поступают на вход формирователя 12 стробов на выходе которого возникает импульс положительной полярности по заднему фронту входного импульса Формирователь 12 стробов регулируется так, чтобы длительность импульса на его выходе бьша меньше периода импульсов, поступающих на его вход, но больше времени, на которое отстоит импульс, соответствующий дополнительному штриху 4 от импульса, соответствукяцего штриху дорожки 3 на кодовом диске 1, ближайшего к штриху 4 против направления вращения. До прихода заднего фронта импульса с выхода неподвижного считывающего элемента 7 на выходе формирователя 12 стробов имеется запрещающий (нулевой) потенциал, а на выходе элемента НЕ 14 соответственно.разрешающий (единичный) потенциал. Таким образом, каждый импульс, соответствующий штрихам дорожки 3, проходит на выход блока 15 запрета. Так как импульс, соответствующий штриху 4, отстоит от заднего фронта ближайшего к нему импульса,. соответствующего штриху дорожки 3 на время, меньшее длительности импульса на выходе формирователя 12 стробов, то в момент его прихода на втором входе блока 13 запрета имеется разреЩающий потенциал, а на втором входе блока 15 запрета - запрещающий, т.е. импульс, соответствующий штриху 4 на кодовом диске 1, проходит на выход блока 13- запрета и не про ходит на выход .блока 15 запрета. Таким образом, на выходе блока 15 запрета имеются импульсы, соответствующие штрихам равномерной дорожки 3, а на выходе блока 13 запрета импульс, соответствующий штриху 4, который нулевьгм или опорным для счетчика 2А прямого счета. Блоки 8,9,10,11 работают аналогично блокам 12,13,14,15. На выходе блока 11 запрета имеются и пIyльcы, , соответствующие штрихам дорожки 3, а на выходе блока 9 запрета - импульс, соответствующий штриху 4, который является нулевым или опорным для счетчика 23 обратного счета. При прохождении штриха 4 около считывающего элемента 7 на выходе блока 13 запрета формируетсяимпульс, и счетчик 24 прямого счета устанавливается в О, после этого счетчик 24 считывает число штрихов вращающегося кодового диска 1 от О до К. При прохождении штриха 4 около считывающего элемента 6 на выходе блока 9 запрета формируется импульс, и в счетчике 23 обратного счета устанавливается код К, после чего из содержимого счетчика 23 при поступлении на его счетный вход импульсов с выхода блока 17 сдвига (блок 17 в отключенном состоя нии пропускает без преобразования . импульсы с выхода блока 15 запрета, соответствующие штрихам дорожки 3, а во включенном состоянии сдвигае каждый из них на определенный интервал времени tr) последовательно вычитается число от О до К. Выходные коды счетчиков 23 и 24 складываются в сумматоре 25, образуя грубый отсче угла поворота. Блок 22 управления сч том формирует в интервале между стар импульсами (соответствуют импульсам с выхода блока, 15 запрета) и стоп-им пульсами (соответствуют импульсам с выхода блока 11 запрета) пачки из импульсов с выхода управляемого гене ратора 28, которые подсчитываются счетчиком 21, образуя точный отсчет угла поворота. Максимальный код счетчика 21 равен периоду между соседними старт-импульсами, что обеспе чивается автоматической подстройкой частоты преобразователя 29 напряжение-частота при возможном изменении частоты старт-импульсов, вызванном нестабильностью скорости вращения двигателя 2. i Управляемый генератор 28 работает следующим образом. , Преобразователь 29 напряжениечастота настраивается на частоту в 2 раз больше частоты старт-импульсов. Импульсы с выхода преобразователя 2Q подаются на делитель 32, коэффициент деления которого равен 2,так что на его выходе частота импульсов приблизительно равна часто те старт-импульсов. На фазовый детек тор 31 подаются импульсы с выхода делителя 32 и старт-импульсы. На его выходе получается напряжение, пропор циональное разности фаз между импульсами на его входах. Это напряжение запоминается на фильтре 30 и воздействует на частоту преобразоват ля 29, котора я устанавливается разной частоте старт-импульсов. При совпадении старт-импульса со стоп-импульсои на выходе элемента И-18 формируется импульс, который переводит триггер 19 в другое устойчивое состояние, при этом включается элемент 17 сдвига, сдвигая следующий старт-импульс на величину f. Одновременно с триггера 19-подается разрешающий сигнал на формирователь 20 импульсов коррекции, с выхода которого по приходу стоп-импульса на счетчик 21 подаются импульсы в количестве, необходимом для компенсации сдвига t2. При включенном элементе 17 сдвига и формирователе 20 импульсов коррекции счетчик может переполниться, и на его выходе появится импульс переполнения, который складывается в сумматоре 25 с результатом грубого отсчета. Стоп-импульс с задержкой, необходимой для установле„ия всех элементов схемы, воздействует на управляющие входы блока 26 ключеи, осуществляя перенос кодовой информации с выходов сумматора 25 (грубый отсчет) и счетчика 21 (точный отсчет) на выходной регистр 27. По мере изменения угла поворота входного вала 5 наступает момент следующего совпадения старт-импульса и стоп-импульса. При этом триггер 19 переводится в первоначальное состояние, отключая элемент 17 сдвига и формирователь 20 импульсов импульс ов коррекции. Таким образом, к приходу каждого стоп-импульса в сумматоре 25 образуется код, соответствукнций углу поворота входного вала 5 со считывающего элемента 6 относительно считывающего элемента 7 на целое число штрихов, а на счетчике 21 образуется код, соответствующий углу поворота на часть расстояния между двумя штрихами. Полный код угла обновляется в регистре 27 по приходе каждого стоп-имйульса, т.е. К раз за один оборот кодового диска. Применение предлагаемой схемы позволит исключить из конструкции два считывающих элемента, что существенно повысит надежность преобразователя.

Д V

11

16

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ-КОД, содержащий вращающийся кодовый диск с равномерно расположенными штрихами, кинематически соединенный с двигателем, подвижный считываю ций элемент, закрепленный на входном валу неподвижный считывающий элемент управляемый генератор, выход которого соединен с первым входом блока управления счетом, второй вход которого соединен со счетным входом счетчика прямого счета и с первым выходом блока коррекции, выход - с первым входом счетчика, третий вход - со счетным входом счетчика обратного счета, с установочным входом блока ключей, с первым входом блока коррекции и с третьим входом счетчика, выходы которого соединены с входами младших разрядов блока ключей, выходы которого подключены к входам регистра, входы старших разрядов которого соединены с выходами суммато- . ра, с входами которого соединены выходы счетчика прямого счета, счетчика обратного счета и выход переполнения счетчика, второй вход которого соединен с вторым выходом . блока коррекции, вход управляемого генератора соединен с вторым входом блока коррекции, отличающийс я тем, что, с целью повьшения надежности, в него введены два формирователя стробов, четыре блока запрета, два элемента НЕ, выход подвижного считывающего элемента соединен с первыми входами первого и второго блоков запрета и с входом первого формирователя стробов, выход которого соединен с вторым входом первого блока запрета и с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго блока запрета, выход которого соединен со сл счетным входом счётчика обратного счета, выход первого блока запрета соединен с установочным входом счетчика обратного счета, выход неподвижного считывающего элемента соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков запрета и с входом второго формирователя стробов, выход VI которого соединен с вторым входом третьего блока запрета и с входом второго элемента НЕ;г выход которого соединен с вторым входом четвертого блока запрета, выход которого соединен с вторым входом блока коррекции, выход третьего блока запрета соединен с установочным входом счетчика прямого счета, а на кодовом диске нанесен дополнительный штрих, расположенный между основными штрихами.