Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/24 

вала преобразователя на выходе преобразователя 15 кода формируются три старших разряда грубого отсчета. На выходе коммутатора 16 формируются сигналы среднего отсчета. Управлет ние его работой осуществляется сигналами грубого отсчета таким образом, что на каждый из его выходов поступает сигнал с одного и того же секИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и може быть использовано в .системах программного управления станками, в системах управления оптическими телеско пами.

Целью изобретения является упрощение преобразователя. На фиг. 1 представленыкодовый диск преобразователя и расположение фотоприемников грубого, среднего и точного отсчетов для случая, когда дорожк.а среднего отсчета разделена на восемь секторов, из которьгх деления нанесены только в шести с екто- pax;, на фиг. 2 - функциональная схема преобразователя; на фиг. 3 - функциональные схемы различных вариантов выполнения пороговых фррмирова- телей; на фиг. 5 - функциональная

.схема преобразователя кода.

Фотоэлектрический преобразователь

угла поворота вала в код содержит излучатели, индикаторный и кодовый диски (на фиг. 2 не показаны), фотопри- емники 1-14 (1-4 - грубого отсчета, 5- 12 - среднего отсчета и 13-14 - точного отсчета), преобразователь 15 кода, коммутатор 16, интерполятор 17, источник 18 пороговых напряжений, по- роговые формирователи I9-24, элементы 25-33 ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЖ, пороговые формирователи 19-24 содержат компараторы 34 и 35, -элемент 2И-ШШ 36, инвертор 37 (фиг. ЗА) или компаратор 38, элементы И 39 и 40, инвертор 41 (фиг. 3S) преобразователь 15 кода содержит пороговые формирователи 42- 4.5.и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 46-52.

Дорожка грубого отсчета прео бра- зователя выполнена по принципу кольтора кодового диска в пределах одного оборота- вала. От источника 18 . пороговых напряжений на входы порого- вых формирователей 19-24 подаются напряжения и и и, с помощью которых осуществляется согласование отсчета. Формирование выходного кода осуществляется элементами ИСКЛЮЧАЮ-- ЩЕЕ ИЛИ 25-33. 3 з.п. ф-лы, 3 ил..

цевого кодирования и считывается фотоприемниками 1-4 (фиг. 1), расположенными с интервалами 45 в пределах кванта ДорОжки, равного

180° .

Дорожка среднего отсчета содержит шесть секторов по 45, которые считываются фотоприемниками 5-12, расположенными через 45°. Первый сектор (между-фотоприемниками 5 и 7 содержит два кванта с угловой вели.- чиной 360/2. Диаметрально противо положньй сектор (между фотоприемниками 6 и 8.) содержит два кванта такой же угловой величины, расположенных в последовательности 0,5-1-0,5 кванта. Второй.сектор (между фото- приемниками 7 и 9) содержит восемь, квантов с угловой .величиной 360°/2 а его диаметрально противополож- ный сектор (между фотоприемниками 8 и 10) содержит восемь квантов, райположенных в последовательности 0,5-7-0,5 кванта. Третий сектор (между фотоприемниками 9 и 11) содержит 32 кванта с угловой величиной 360 /2 , а его диаметрально про тивоположньй сектор (между фотоприемниками 10 и 12) содержит восемь квантов, расположенных в последовательности 0,5-31-0,5 кванта. Дорожк точного отсчета преобразователя (на фиг. 1 показана условно) выполнена равномерной и содержит деления с уг ловйй величиной кванта, равной 360 /2 , и считывается фотоприемниками 13 и 14. .

Преобразователь работает следующим образом.При вращении вала преобразовател кинематически соединенного с кодо3

вьш .диском, на фо топриемниках 1-4. вьщелйются сигналы, пропорциональные падающему на них световому потоку от излучателей. Эти сигналы поступают н преобразователь 15, на выходе которого формируются три старших разряда выходного кода. ;

Преобразователь 15 содержит четыре пороговых формирователя 42-45 и семь элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 46-52 Информационные входы пороговых формирователей являются информационными входами преобразователя 15 кода и подключены к фотоприемникам 1-4 грубого отсчета (фиг. 4).

На фотоприемниках 5-12 среднего отсчета образуются сигналы, которые поступают на входы коммутатора 16, на управляющие входы которого поданы сигналы трех старших разрядов, сформированных в грубом отсчете. - Переключение ъ коммутаторе 16 происходит таким образом, что на каждый из его выходов поступает сигнал с одного ,и того же сектора в пределах полного оборота вала. Эти сигналы с выходов коммутатора.16 поступают на информационные входы пороговых формирователей 19-24 среднего отсчета. На выходах формирователей 19, 21, 23 образуются м+6, h+4 и м+ 2 разряды выходного кода, а на выходах пороговых формирователей 20, 22, 24 - сигналы, смещенные на половину кванта относительно сигналов этих разрядов.

Прямые и смещенные сигналы .попарно поступают на входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31-33, на выходах которьк образуются сигналы h +5, fi +3 и И +1 разрядов.

На фотоприемниках 13 и 14 точного отсчета выделяются квадратурные сигналы и поступают на интерполятор 17, например потенциометрического типа, где происходит формирование разрядов с к по первый Согласование среднего и точного отсчетов преобразователя осуществляется ут1рав- лением пороговыми формирователями 19-24 сигналами старшего разряда точного отсчета, которые поступают с выходов элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ .25-30 на управляющие входы порого- вьпс формирователей 19-24. Для этого на один ИЗ входов пороговых формирователей 19-24 подается пороговое напряжение U от источника 16 поро0

3823-74

говых напряжений, не превьш1ающее по- . ловимы амплитуды сигнала, а на другой вход - пороговое напряжение Ц,, превьшающее половину сигнала, но 5 меньше целой амплитуды.

Управление пороговыми формирователями 19-24 осуществляется таким образом, что при считывании 1 в

0 старшем разряде точного отсчета формирование выходного сигнала осуществляется по верхнему пороговому уровню и,, чем обеспечивается отстаивание кода. При считывании О в

5 старшем разряде точного отсчета формирование выходного сигнала осуще- ствляе.тся по нижнему пороговому уровню и, чем обеспечивается опережение кода. При положении кодового диска, когда величина сигналов фотоприемников 5-12 среднего отсчета - находится в интервале между напряжениями и, и Uj. изменение кода в старшем разряде точного отсчета с

5 1 на О приводит к изменению выходного кода среднего отсчета с отстающего на опережающий, чем достигается согласование отсчетов.

Формирование задних фронтов сигналов среднего отсчета осулествля- ется инверсным сигналом старшего разряда точного отсчета, для чего в промежутках между задним и передним фронтами сигналов среднего отсчета производится переключение сигнала старшего разряда, точного отсчета на инверсный элементами ИСКПЮЧАНЩЕЕ ИЛИ 25-30, на вторые входы которых ,поступают сигналы с выходов пороговых формирователей 19-24, сдвинутые на половину своего кванта ло отношению к согласуемым-сигналам.

Пороговые формирователи 19-24 могут быть выполнены в виде сдвоенных компараторов со стробируемым выходом.

На фиг. За приведена функциональная схема порогойого формирователя, : вьшолн-енного на двух компараторах 34 и 35, выхо;ц 1 которых объеда1нены через элемент 2И-ИШ 36, который управляется согласующими сигналами, поступающими на один вход элемента 2И-ИЛИ 36 непосредственно, а на другой - через инвертор 37.

5 На.неинвертирующие входы компараторов 34 и 35 поступает сигнал от одного из фотоприемников 1-4, а на . инвертирующие - пороговые напряже0

5

0

5

0

кия и,, и ид,41ринцип работы cxeNW, приведенной на фиг. 3q, такой же, как И у сдвоенного компаратора со стробируемым выходом.5

На фиг. 3$ представлен другой вариант построения пороговых формирователей , при котором использован один компаратор 38, на один из входов которого поступает сигнал Ю от соответствующего фотоприемника 1-2, а на второй вход через элементы 39 и 40 - noiJoroBoe напряжение U, или Uj. Элементы И 39 и 40 управлятся согласующими сигнала:ми, посту- 15 пающими на элемент И 40 непосредственно, а на элемент .И 39 - через инвертор 41.

Схема работает следующим образом.

При положениях кодового диска, 20 соответствующих низкому уровню сигнала на выходах фотоприемников 1-4, не превьшающему U., независимо от наличия согласующего сигнала, на выходе пороговых формирователей 19-24 25 имеется О. При считывании же фоториемниками 1-4 сигналов, превьппаю- йх по величине пороговое напряжена выходе пороговых формирователей 19-24 имеется 1.30

При перемещении кодового диска, вызывающем изменение сигналов фотоприемников 1-4 с низкого уровня на высйкий в областях, где U,, i U, U., запирается элемент И 40 и отпирается элемент И 39 прямым и инвертированным согласующими сигналами. Происходит скачкообразное изменение порогового напряжения с верхнего уровня U,j на низкий и . При этом напряжение на выходе пороговьпс формирователей 19-24 скачкообразно меняется с О на т.е. осуществляется согласование отсчетов.

Преобразователь позволяет получить девять старших разрядов на двух дорожках при двенадцами фотоприемниках 1-12 идорожке точного отсчета с квантом, равным 360°/2 .

50

Формула изобретения

1. Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий излучатели, оптически соеди- ненные через индикаторный диск, кодо- вь диск с нанесенными дорожками грубого, среднего и точного отсче5

5

0 5 0

тов, с -фотоприемниками грубого, среднего и точного отсчетов, выходы фотоприемников грубого отсчета соединены с информационными входами преобразователя кода, выходы преобразователя кода являются выходами грубого отсчета преобразователя, интерполятор, входы которого соединены с выходами фотоприемников точного отсчета, а выходы являются выходами точного отсчета преобразователя, источник пороговьпс напряжений, первьй выход которого соединен с первыми управляющими входами преобразователя кода и пороговых формирователей, второй выход источника пороговь1х напряжений соединен с, вторыми управляющими входами преобразователя кода и пороговых формирователей, выходы нечетных пороговых формирователей соединены с первыми входами первой группы элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с третьими управлякицими- входами соответствующих четных пороговых формирователей, выходы которых соединены с первыми . входами второй группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с третьими управляющими входами соответствзтощих нечетных порогоЬ вых формирователей, выход старшего разряда интерполятора соединен с вторыми входами элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ и третьим управлякнцим входом пре образователя к ода, отличаю-, щ, и и с я тем, что, с целью упрощения преобразователя, в него введена третья группа элементов ИСКПЮЧА1ЙЦЕЁ ИЛИ, а коммутатор выполнен аналоговым, выходы фотоприемников среднего отсчета соединены с информахщонными входами коммутатора, выходы которого Ьоединены с информационными входами пороговых формирователей, выходы нечетных пороговых формирователей соединены с первыми входами третьей группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выходы четных пороговых формирователей соединены с вторыми входами третьей группы элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, выходы которых и выходы нечетных пороговых формирователей являются выходами среднего отсчета преобразователя.

2. Преобразователь по п. 1, о т- личающийся тем, что преобразователь кода содержит первый.

второй, третий и четвертый пороговые формирователи и семь элемен-тов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы пороговых формирователей являются информационными входами преобразователя кода, вторые входы объединены и являются первым управляющим входом, входы объединены и являются вторым управляющим входом преобразователя кода, выходы первого и третьего пороговых формирователей соединены с первыми входами соответственно первого и второго, третьего и четвертого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ РШИ, выход второго порогового формирователя соединен с первым входом пятого и вторым входом второго элементов ИС- КПЮЧАНЯЦЕЕ ИЛИ, выход четвертого порогового формирователя соединен с первым входом шестого и вторым входом четвертого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИДИ., выходы пятого, первого, шестого и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ .соединены с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого пороговых формирователей соответственно, выходы второго и четвертого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединеш 1 с входами седьмого элемента ИСЮБО- ЧАЩЕЕ ИЛИ, выходы первого порогового формирователя, второго и седьмого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются выходами преобразователя кода, а вторые входы первого, третьего, пятого и шестого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены и являются третьим

2382378

управляющим входом преобразователя . кода.

3. Преобразователь по п. 1, о т- личающийся тем, что поро- 5 говый формирователь содержит два компаратора, инвертор и элемент 2И- ИЛИ, первые входы компараторов объе-f.; динены и являются информационным входом порогового формирователя, а вторые входы - первым и вторым управляющими входами порогового формирователя соответственно, выходы компараторов соединень с первым И вторым входами элемента 2И-Ш1И, третий вход которого является третьим управляющим входом порогового формирователя и через инвертор соединен со своим четвертым входом, выход элемента 2И-Ш1И является выходом третьего формирователя.

10

fS

20

4. Преобразователь по п. 1, о т- личающийся тем, что норого- вьм формирователь содержит компаратор, два элемента И и инвертор, пер- вьш вход компаратора является информационным, входом порогового формирователя, а вьгсодь соединены с вторьп4 входом компаратора, выход которого является выхЬдом порогового формирователя, вход инвертора является третьим управляющим входом порогового формирователя и соединен с вторым входом первого элемента И, а выход инвертора соединен с вторьт входом второго элемента И,

}2

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для систем программного управления станками, оптическими телескопами. Целью изобретения является упрощение преобразователя. С этой целью коммутатор 16 выполнен аналоговым и введены три элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 31-33. При вращении (Л

но

Редактор М. Циткина

Заказ 3304/58Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная , 4

сривЛ

Составитель Ю. Котов Техред М.Ходанич ,

Корректор И. Муска