Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/00 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для регистрации угловых перемещений объектов Е; цифровой форме, удобной для визуального аблюдеНИЛ.

Целью изобретенияявляется расширение области применения преобразователя.

На фиг.1 приведена блок-схема соединения диско. оедукторов, а также расположение чуви . вительных элементов относительно дисков; на фиг,2 - электрическая схема преобразователя; на фиг.3 - выполнение дисков и расположение чувствительных элементов относительно кодовых дорожек; на фиг.4 - электрическая схема второго блока формирования сигналов; на фиг.5 - схема первого блока формирования сигналов; на фиг.6 - схема третьего и четвертого блоков формирования сигналов.

Преобразователь содержит диски l-Sy вал А, редукторы 5 и 6, чувствительные элементы 7 - 25, пороговый элемент 26, формирователи 27 - 29 импульсов и блоки 30 - 33 формирования сигналов, диски 1 и 2 содержат синхронизирующие кодовые дорожки из активных, участков 34, диск содержит дополнительную кодовую дорожку из активных участков 35, диски 1 и 2 содержат основные кодовь е дорожки из активных участков 36, диск 3 содер- (ит синхронизирующую кодовую дорожку из активных участков 37, дополнительные ,кодовые дорожки из активных участков 38, основную кодовую дорожку из активного участка 39, блоки . 30 - 33 формирования сигналов содержат соответственно элементы И-НЕ 40 49, 50 - 59, 60 - 69 и 70 - 73 и имеют выходы 74 - 83, 84 - 93, 94 - 103 и 104 - 107 соответственно,, кроме того, преобразователь содержит чувствительные элементы 108 - 112,

Диски 1 и 2 соединены редуктором с передаточным отношением 1/N, а диски 2 и 3 с передаточным отношением 1/18. За один оборот диска 3 отсчет осуш;ествляется от О до 35. Диск 1 имеет W/2 чувствительных элементов 21 25, установленных против двух

активных участков 36 , выполненных с угловыми размерами, определяемыми выражением 2 Dt , . Ы.-, i 4d,, где d , - дискретность преобразования этой кодовой дорожки. Дорожка из N участков

5

0

5

35 имеет один чувствительный элемент 18, угловые размеры d, активных участков 35 равны d. , где d - дискретность преобразоваттия этой дорож-- ки. 1увсттштельные элементы 19 и 2.0 установлены против синхронизирующей дорожки с активным участком 34, который имеет угловой размер ( , равный 10d| , что обеснечивает различие четного и нечетного значения угла более старшего разряда преобразователя.

Диск 2 имеет чувствительные элементы 16, 17, 108- 112 и отличается от диска 1 тем, что в нем отсутствует дорожка из активных участков 35 и чувствительный элемент 18.

Диск 3 имеет чувствительные элементы 7 - 0, 11 - 15 и выполнен из активных участков 37 с угловыми размерами, равными oi , из активных участков 38, угловые размеры oi, которых определяются из выражений з Д Ъ

дискретность преобразования этих дорожек, из активного участка 39 с угловым размером о определяемым из

d

2d,

где d.

дискретность преобразования этой дорожки. Чувствительные элементы 7 и 8 раз- 30 несены вдоль дорожки с участками 37 на расстояние d и смещены относительно чувствительных элементов 10 - 14 на dj/Z.

Количество активных участков 38 определяет неременное основание счис35

ления,

Преобразователь работает следуюшкм образом.

При вращении диска 1 на выходе чув

ствительного элемев:та 18 сохраняется сигнал логической 1 в пределах прохождения одного из активных участков 35 в зоне действия этого элемента. Х1лина участка 35 определяет величину

дискрета преобразователя. При наличии сигнала на прямом выходе порогового элемента 26 и 1 на выходе чувствительного элемента 19 или 1 на инверсном выходе элемента 26 и 1

на выходе чувствительного элемента 20 на прямом выходе блока 29 присутствует сигнал логической 1, при отсутствии сигналов с чувствительных элементов 19 или 20 на прямом выходе

блока 29 формируется сигнал логического 0

Аналогично работают блоки 27 и 28. Сигналы чувствительных элементов 10 - 14 преобразуются в блоке 32 элементами И-НЕ 60 - 69 в код 1 из N причем их сигналы определяют основание системы счисления данного разряда. Так, на участке углового положения вала от О до 300° N 10 на каждой сотне градусов от О до 300°, N 6 на участке от 300 до 360° ,

Процессы формирования сигналов на выходах 74 - 83 блока 30, выходах 84 - 93 блока 31 и выходах 94 - 103 блока 32 аналогичны; Рассмотрим работу преобразователя на примере р.аботы блока 32.4

Если одна из участков 38 находится только против одного из чувствительных элементов 10 - 14, например 12, сигнал 1 поступает на первые входы элементов И-НЕ 64 - 65. На выходах всех остальных элементов И-НЕ не присутствует сигнал 1, на их входы подаются сигналы от невозбужденных чувствительных элементов 10, 11, 13 и 14, поэтому и на третьи входы элементов И-НЕ 64 и 65

так как О

подаются сигналы 1 с выходов сосед-25 И-НЕ 64 и на него поступает сигнал них элементов И-НЕ 66 и 63.

Если при этом прямой выход блока 27 находится в состоянии 1, то сигнал I подается на второй вход , запрещая появление сигнала О на выходе элемента И-НЕ 68, поэтому сигнал О присутствует только на в ходе элемента И-НЕ 64. Таким же обр зом осуществляется однозначное счит вание и в диапазоне углового положе ния вала О - 10°.

ных элементов И-НЕ 60 - 69, т.е. и на второй вход элемента И-НЕ 64, на выходе которого появляется сигнал О, так как на всех его трех входах присутствуют сигналы 1. Если инверсный выход блока 27 находится в состоянии I, то сигнал О появляется на выходе нечетного элемента И-НЕ 65. При повороте диска 3 участки 38 могут оказаться перед двумя соседними чувствительными элементами 10 - 14, например 12 и 13, что приводит к появлению сигнала 1 на всех первых входах элементов И-НЕ 62-65 блока 32. На вторые входы элементов И-НЕ 60 - 69 сигналы 1 с блока 27 могут быть поданы, например, на элементы И-НЕ 65 и 63. На третий вход элемента И-ЕЕ 63 поступает сигнал 1 с элемента И-НЕ 61, вход которого соединен с невозбужденным чувстви тельным элементом 14. Таким образом, на все три выхода элемента И-НЕ 63

де появляется сигнал О, который, воздействуя на третий вход элемента И-НЕ 65, устанавливает на его выходе сигнал 1. При изменении состояния блока 27 сигнал 1 подается на вторые входы элементов И-НЕ 62 и 64.

О

5

0

На выходе элемента И-НЕ 64 появляется О, так как на его третий вход подается сигнал 1 с выхода элемента И-НЕ 66, соединенного входом с невозбужденным чувствительным элементом 1 1 .

При дальнейшем повороте диска 3 в диапазоне угловых положений 350 - 0° участки 38 могут оказаться перед двумя чувствительными элементами 10 и 12, что приводит к появлению сигнала 1 на первых входах элементов И-НЕ 64, 65, 68 и 69. На вторые входы этих элементов И-НЕ, связанных с выходами блока 27, сигнал I может быть подан одновременно на входы элементов И-НЕ, например, 64 и 68. На третьи входы элементов И-E-iE 64 и 68 поступают сигналы 1 с выходов элементов И-НЕ 66 и 60 соответственно, входы которых соединены с невозбужденными чувствительными элементами 11 и 14. Четвертый вход элемента И-НЕ 68 соединен с выходом элемента

И-НЕ 64 и на него поступает сигнал

О, запрещая появление сигнала О на выходе элемента И-НЕ 68, поэтому сигнал О присутствует только на выходе элемента И-НЕ 64. Таким же образом осуществляется однозначное считывание и в диапазоне углового положения вала О - 10°.

При всех угловых положениях диска 3 в.озбуждается один или два чувствительных элемента 10 - 14. Сигнал О появляется только на выходе одного из элементов И-НЕ 60 - 69 по описанному алгоритму,

В блоке 33 преобразователя при.одновременном возбуждении чувствительных элементов 15 и 9 на входах элементов И-НЕ 71-72 появляется сигнал 1, который в сочетании с сигна- лом 1 с выхода блока 28 определяет О на выходе элемента И-НЕ 71 или 72. При отсутствии сигнала I с выходов чувствительных элементов 15 и 9 на выходах элементов И-НЕ 71 и 72 появляется сигнал I, который, воздействуя на вторые входы элементов И-НЕ 70 и 73, в сочетании с сигналом 1 с одного из выходов блока 28 определяет О на выходе элементов И-НЕ 70 или 73.

Таким образом, формируются сигналы старшего разряда преобразователя на выходах 104 - 107.

Формула изобретения

1, Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий первый, второй и третий диски с основными дорожками, при этом первый диск выполнен с дополнительной дорожкой, а третий диск - с первой дополнительной дорожкой, основные и дополнительные дорожки первого и второго дисков выполнены из равномерно череду1оЙ1ихся пассивных и активных участков $ угловые размеры активных участков основной и дополнительной дорожек первого диска, равны соответственно 2d , - oi., « -iAdj trdj, где d, -- дискретность преобразования основной дорожки первого /диска, против основных дорожек первого, второго и третьего дисков

N

установлено по - чувствительных элементов, расположенные с шагом 360/N, где N - основание системы счисления, выход первого чувствительного элемента соединен с входом порогового элемента, прямой и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым входами соответственно первого блока формирования сигналов, выходы N/2 чувствительных элементов, установлен ных против первого диска., соединены с группой входов первого блока формирования сигналов, выходы второго и третьего чувствительных элементов соединены с первым и вторым входами соответственно первого формирователя импульсов, и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым входами соответственно второго блока формирования сигналов, группа входов второго блока формирования сигналов соединена с вызюдами N/2 чувствитель ных элементов, установленнъ Х против второго .диска, первый и второй, второй и третий диски кинематически сое дннены между собой первым и вторы 1 соответственно редуктораьш, передаточное отношение первого редуктора равно /N,, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения преобразователя, в него введены третий и четвертый блоки фор мирования сигналов, второй и третий формирователи импульсов, девять чув ствительных элементов, первый, второй и третий диски выполнены с синхронизирующими дорожками из равномер но чередующихся активных и пассивных участков, основная дорожка первого

выполнена с двумя активными участками, основная дорожка второго диска выполнена с двумя активными участками с угловым размером

-i 4d ,, основная дорожка третьего диска выполне;на с одним активным участком с угловым размером d - oi, 2.й, где dj - дискретность .преобразования основной дорожки третьего диска, третий диск выполнен с второй дополнительной дорожкой из чередующихся активных и пассивных участков, первый чувствительный элемент устан ов- лен против дополнительной дорожки

первого диска, активные участки первой и второй дополнительных дорожек третьего диска выполнены с угловыми

размерами 2d,, (

4d

3 5

где d,

0,1 против первой и второй допол- 20 нительных дорожек третьего диска рас- ноложены соответственно с четвертого по шестой и седьмой чувствительные элементы с шагом 2d, синхронизирующие дорожки первого и второго дисков 25 содержат по одному активному участку с угловым размером . 10 d , против которых расположены соответственно второй и третий, девятый и десятый чувствительные элементы с шагом 30 d. ., которые смещены относительно

N

чувствительных элементов основных

дорожек соответствующих дисков на

d,

;5 , синхронизирующая дорожка третьеI

го диска выполнены из двух активных

участков с. угловым размером о. , против которой размещены одиннадцатый и двенадцатый чувствительные элементы с шагом dj, смещенные относительно чувствитапьных элементов первой доdjполнительНОИ дорожки на - , второй

редуктор выполнен с передаточным отношением 1/18, выход1з1 девятого и десятого чувствительных элементов соеди- не ны с первым и вторым входами второго формирователя импульсов, выходы

N

у чувствительных элементов, установленных против основной дорожки третьего диска, соединен1з с группой входов третьего блока фор; шрования сигналов,

выходы четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого чувствительных элементов соединены с группой входов четвертого блока формирова1дая сигналов, выходы одиннадцатого и двенадца

того чувствительных элементов соединены с первым и вторым входами третьего формирователя импульсов, прямо и инверсный выходы порогового элемента соединены с третьим и четвертым входами соответственно первого фооми рователя импульсов, прямой и инверсных выходы первого формирователя импульсов соединены с третьим и четвертым входами соответственно второго формирователя импульсов, прямой и инверсный выходы второго формирователя импульсов соединены с третьим и четвертым входами соответственно третьего формирователя импульсов и первым и вторым входами четвертого блока формирования сигналов, прямой и инверсный выходы третьего формирователя импульсов соединены с первым и вторым входами третьего блока формирования сигналов, выходы всех блоков

, формирования сигналов являются выходами преобразователя.

2. Преобразователь по п.1, о т- личающийся тем, что первый второй и четвертый блоки формирования сигналов содержат по десять элементов И-НЕ, первые входы четных элементов И-НЕ объединены и являются

первым входом каждого из блоков, пёр- вые входы нечетных элементов И-НЕ объединены и являются вторым входом каждого из блоков,, вторые входы каждых четного и нечетного элементов И-НЕ попарно объединены и являются группой входов каждого из блоков, выходы всех элементов И-НЕ являются выходами каждого из блоков, в каждом блоке выход первого элемента И-НЕ соединен , с третьим входом девятого элемента И-НЕ, выход второго элемен

8

20

fO15

зо -зс JQ

та И-НЕ - с третьим входом четвертого элемента И-НЕ, выход третьего эле-- мента И-НЕ - с третьим входом первого элемента И-НЕ, выход четвертого элемента И-НЕ - с третьим входом шестого элемента И-НЕ, выход пятого элемента И-НЕ - с третьим входом третьего и четвертым входом девятого элемента И-НЕ, выход шестого элемента И-НЕ - с третьим входом восьмого элемента И-НЕ,выход седьмого элемента И-НЕ - с третьим входом пятого элемента И-НЕ, выход восьмого элемента И-НЕ - с третьим бходом десятого эле- ментй И-НЕ, выход девятого элемента И-НЕ - с третьим входом седьмого элемента И-НЕ, выход десятого элемента И-НЕ - с третьим входом второго и четвертым входом четвертого элементов И-НЕ.

3.Преобразовтель по п.1, отличающийся тем, что третий блок формирования сигналов содержит первый, второй, третий и четвертьй

25 элементы И-НЕ, первые входы первого и третьего, второго и четвертого элементов И-НЕ попарно объединены и являются вторым и первым входами блока соответственно, вторые входы третьего и второго элементов И-НЕ являются группой входов блока, выходы второго и третьего элементов И-НЕ соединены с вторыми входами четвертого и первого элементов И-НЕ соответственно.

4.Преобразователь по п.1, о т- личающийся тем, что первый, второй и третий формирователи импульсов вьтолненные на элементах 2-2И- ИЛИ с прямым и инверсным выходами каждый.

1Э(16)

20(17

23&S)

mai

10 / /

11 7 8 3 Фиг.З

Id 22(27

71(26}

15

Щ

ФМ.11

™-4----T ™ I

ГП

15Т

t

11

ш

fTI

j

Ш

t

28

055

1

L

-ГЛ

iHr

Wfo

да

-0101

7

.Я76

0/Й

H&t

107

Om андерснаго выхода 29 От прямого быкода 29 Фиг. 6

Изобретение относися к автоматике и вычислительной технике и предназначено для регистрации угловых перемещений объектов в цифровой форме, удобной для визуального наблюдения. Целью изобретения является расширение области применения преобразователя. Для этого в преобразователь, содержащий три диска, чувствительные элементы, два редуктора, два блока формирования сигналов, формирователь импульсов, пороговый элемент, введены шесть чувствительных элементов, два блока формирования сигналов, два формирователя импульсов, диски выполнены с синхронизирующими дорожками, активные участки которых совместно с активными участками, основных и дополнительных дорожек дисков, против которых расположены чувствительные элементы, позволяют получить на выходе значения кода с переменным основанием счисления. При врашении дисков свет от источника проходит через активные участки дорожек дисков и попадает на соответствующие чувствительные элементы. Освещенные и не- освеп1енные чувствительные элементы образуют на своих выходах сигналы, которые поступают на входы блоков формирования сигналов. Управление работой этих блоков осуществляется от чувствительных элементов, расположенных против активных участков синхронизирующих дорожек дисков. В блоках формирования сигналов входные, информационные сигналы преобразуются в сигналы десятичного кода, удобного для визуального считывания. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. СЛ to to 4 Со

Составитель М. Сидорова Редактор И. Николайчук Техред А.Кравчук Корректор С. Черни

Заказ 2878/55

Тираж 901Подписное

ВИдаШЕ Государственного комитета СССР

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

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