Реверсивный импульсный датчик перемещения Советский патент 1987 года по МПК G01B7/00 H03M1/24 

134

состояния считывающих элементов, например, при включении датчика. При перемещении кодирующего элемента 1 относительно считывающих элементов 2,3, сдвинутых один относительно другого на расстояние п±1/4 шага кодирующего элемента, на выходах элементов И 4,5,6,7 появляются последовательности сигналов в комбинациях, зависящих от направления перемещения кодирующего элемента. Указанные сигналы поступают на входы триггеров 16-19 и первые входы элементов И 8- 15, на вторые входы этих элементов поступают сигналы с выходов триггеров 16-19, В зависимости от направления перемещения кодирующего элемента 1 появляются сигналы на входах

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и регулирования ,гщя измерения линейных и угловых перемещений

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения появления на выходе устрой- ства ложных импульсов при установлении исходного состояния считывающих элементов, например, при включении датчика.

На чертеже представлена блок-схема датчика.

Датчик содержит кодирующий элемент 1, считывающие элементы 2 и 3, отстоящие один от другого на расстоянии п±1/4 щага кодирующего элемента двенадцать элементов И 4-15,, четыре триггера 16-19, шесть элементов ИЛИ 20-25, реверсивный счетчик 26, Кроме того, устройство содержит триггер 27 и элемент ИЛИ 28, Первые четы- ре элемента И 4-7 и связаны своими первыми и вторыми входами соответственно с первым и вторым считывающими элементами. Выход первого элемента И 4 подключен к первым входам пятого и девятого элементов И 8 и 12 и к единичному входу первого триггера 16, выход второго элемента И 5 подключен к единичному входу третьего

052

элементов ИЛИ 20 или 25, поступающие с выходов, соответственно элементов И 8-11 или 12-15, При этом реверсивный счетчик 26 подсчитывает число импульсов, пропорциональных перемещению. Одновременно сигналы с выходов элементов И 8-15 поступают на входы соответствующих элементов ИЛИ 21-24, а с них на сбрасывающие входы соответствующих триггеров 16-19, подготавливая их к дальнейшей работе и обеспечивая формирование на входах элементов ИЛИ 20,25 коротких импульсов. Триггер 27 и элемент ИЛИ 28 служат соответственно для указания направления перемещения и выработки сигнала Запрет считывания со счетчика 26 в процессе счета. 1 ил.

о

„

5

триггера 8 и к первым входам седьмого и десятого элементов И 10 и 13, выход третьего элемента И 6 связан с единичным входом второго триггера 17 и первыми входами шестого и одиннадцатого элементов И 9 и 14, выход четвертого элемента И 7 подключен к единичному входу четвертого триггера 19 и первым входам восьмого и двенадцатого элементов И 1 и 15, Выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов И 8 - 11 подключены к со- ответствз ющим входам первого элемента ИЛИ 20 и первым входам соответственно второго, третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ 21-24, выходы девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов И 12-15 подключены к соответствующим входам шестого элемента ИЛИ 25 и вторым входам соответственно четвертого, второго, пятого и третьего элементов ти 23,21,2,22. Выход первого элемента ИЛИ 20 соединен с прямым входом реверсивного счетчика 26, а выход шестого элемента ИЛИ 25 - с реверсивным входом счетчика 26, кроме того, выход элемента ИЛИ 20 соединен с одним из входов триггера 27 и элемента ИЛИ 28, а выход элемента 25 ИЛИ- с другими входами триггера 27 и элемента ИЛИ 28.

Устройство работает следукхцим об-. разом.

Кодирующий элемент 1, перемещаясь относительно считывающих элементов 2 и 3, расположенных для обеспечения разрешающей способности в 1/4 шага кодирующего устройства на расстоянии tit 1/4 шага кодирующего устройства, изменяет их состояние. Эти изменения воспринимаются дешифратором, состоящим из элементов И 4,5,6 и 7, причем если обозначить элемент 2 через А, а элемент 3 - через В, то приняв за перемещение вперед такое, при котором первым возбуждается элемент 2, можно представить изменение состояний считывающих элементов при ходе вперед в виде АВ , а при реверсе обратное. Триггеры 16 - 19 в исходном положении находятся в нулевом состоянии. Цепи сброса дпя простоты не показаны.

Предположим, что исходное состояние считывающих элементов АВ, т.е. оба считывающих элемента не возбуждекоторых присутствуют О, поступающие соответственно с выходов элементов 4 и 5. Совпадения нет, и по этим цепям сигнал не проходит. Кроме того, 1 с выхода элемента И 6 поступает на первые входы элементов 14 и 9. На втором входе элемента 14 присутствует О, поступающий с выхода тригге 10 ра 16, а на втором входе элемента 9 - 1, поступающая с триггера 18, на котором хранится информация о предыдущем состоянии считывающих элементов. Совпадение сигналов на входе

15 элемента 9 устанавливает 1 на его выходе. Этот сигнал поступает на один из входов элемента ИЛИ 20 и на прямой вход реверсивного счетчика 26. Кроме того, 1 с выхода элемента 9

20 поступает на первый вход элемента

ИЛИ 22, выходной сигнал которой, воздействуя на нулевой вход триггера 18, сбрасывает его в О, подготавлины. При этом сигнал 1 появляется

вая триггер для дальнейшей работы, 25 Единичный сигнал от триггера 18, поступавший на второй вход элемента 9, исчезает, устанавливается в О, и на выходе элемента И 5, регистрирую- элемент 9, на входе которого сигналы щего это состояние. На выходах осталь- перестают совпадать, прекращает вы- ных элементов И 4,6 и 7 - О. Сигнал ЗО давать 1 на элемент ИЛИ 20 и пря- с выхода элемента 5 поступает с выхо- мой вход счетчика 26.

Длительность импульса весьма мада триггера 18 на вторые входы элементов 9 и 15, но так как в этот момент на первых входах этих элементов установлены О, поступающие соответственно с выходов элементов 6 и 7, то далее сигнал по этим цепям не распространяется .

Кроме того, 1 с выхода элемента 5 поступает на первые входы элементов 13 и 10, но так как на вторых входах этих элементов И присутствуют сигналы О, поступающие с выходов соответствующих триггеров 17 и 19, то

ла, так как определяется временем срабатывания элемента ИЛИ 22, тригге2g ра 18 и элемента И 9. Таким образом, при перемещении вперед на 1/4 шага в счетчик датчика записывается 1, что однозначно соответствует перемещению кодирующего устройства.

4Q При дальнейшем движении вперед

1 устанавливается на выходе элемента И 4 (состояние АВ) и, попав на первый вход элемента И 8, совпадает с 1, хранящейся в- триггере 17 с

и здесь сигнал далее не распространя- g предыдущего такта. Единичный сигнал ется. Таким образом, во время уста- поступает на вход элемента ИЛИ 20,

новления исходного состояния устройство не пропускает на вход счетчика никаких импульсов, способных привести к ошибке в счете,

При движении кодирующего элемента вперед наступает состояние считывающих элементов, соответствующее АВ. При этом 1 появляется на выходе элемента 6, на выходах элементов 4,5, 7 - О. Сигнал элемента 6 устанавливает триггер 17 в 1, Этот сигнал триггера поступает на вторые входы элементов 13 и 8, на первых входах

которых присутствуют О, поступающие соответственно с выходов элементов 4 и 5. Совпадения нет, и по этим цепям сигнал не проходит. Кроме того, 1 с выхода элемента И 6 поступает на первые входы элементов 14 и 9. На втором входе элемента 14 присутствует О, поступающий с выхода триггера 16, а на втором входе элемента 9 - 1, поступающая с триггера 18, на котором хранится информация о предыдущем состоянии считывающих элементов. Совпадение сигналов на входе

элемента 9 устанавливает 1 на его выходе. Этот сигнал поступает на один из входов элемента ИЛИ 20 и на прямой вход реверсивного счетчика 26. Кроме того, 1 с выхода элемента 9

поступает на первый вход элемента

ИЛИ 22, выходной сигнал которой, воздействуя на нулевой вход триггера 18, сбрасывает его в О, подготавлила, так как определяется временем срабатывания элемента ИЛИ 22, триггера 18 и элемента И 9. Таким образом, при перемещении вперед на 1/4 шага в счетчик датчика записывается 1, что однозначно соответствует перемещению кодирующего устройства.

При дальнейшем движении вперед

1 устанавливается на выходе элемента И 4 (состояние АВ) и, попав на первый вход элемента И 8, совпадает с 1, хранящейся в- триггере 17 с

0

5

прямой вход счетчика 26 и на первый вход элемента ИЛИ 21, который обнуляет триггер 17, завершив тем самым формирование счетного импульса.

При реверсе (например,из исходного состояния АВ)- получают следующее. Единичный сигнал на выходе элемента 4 устанавливает триггер 16 в 1, которая поступает на вторые входы элементов И 11,14, так как на первых входах .этих элементов присутствуют О, поступающие соответственно с выходов элементов 6 и 7, то сигнал

513

далее не распространяется. Единичные сигналы, поступающие с выхода элемента 4 на первые входы элементов И 8 и 12, также далее не распространяются, так как на вторые входы этих элементов поступают от соответствующих триггеров 17 и 19 сигналы О, Таким образом, при установлении

исходного состояния считывающих эле-

ментов передача счетного импульса в счетчик не происходит, исключая, таким образом, возможность ошибки в счете. При. дальнейшем реверсе 1 появляется на выходе элемента И 6, соответствующей состоянию АВ. Устанавливается в 1 триггер 17, подав I на вторые входы элементов И 8 и 13, но так как на первых входах этих элементов О, то сигнал не распро- страняется далее. Единичный сигнал с выхода элементов И 6 поступает на первьй вход элемента И 9, но на ее втором входе О, и далее сигнал не распространяется, Поступает 1 с выхода элемента 6 и на первый вход элемента И 14, на втором входе которого 1, поступающая с триггера 16, хранящего информацию о предыдущем состоянии считывающих элементов. Сиг- нал с выхода элемента 4, на входах которого сигналы совпали, поступает на один из входов элемента ЕПИ 25 и через него - на реверсивный вход счетчика 26, Кроме того, он поступает на второй вход элемента ИЛИ 2 и, пройдя его, сбрасывает триггер 16 в О, закончив тем самым формирование счетного импульса, В счетчик записы

вается I , Дальнейший ход реверса аналогичен и также осуществляется без ошибок в счете импульсов,

Группа элементов И 11,9,8,10 осуществляет сравнение при ходе вперед передает сформированные импульсы через элемент ИЛИ 20 на прямой вход счетчика. Группа элементов И 14,15, 13,12 осуществляет сравнение при реверсе и передает сформированные импульсы через элемент ИЛИ 25 на ре- версный вход счетчика 26,

Триггеры 16 - 19 совместно с элементами ИЛИ 24,22,21,23 образуют элементы памяти, хранящие информацию О текущем состоянии считывающих элементов до момента формирования счетного импульса, являющегося результатом сравнения предыдущего и наступившего состояний считывающих элементов

05

g

g n 5 п

5

0

5

0

5

6

т.е. результатом выбора направления перемещения. Триггер 27 предназначен дщя представления информации о направлении перемещения кодирующего элемента, а элемент ИЛИ 28 служит для выработки во время прохождения прямых и реверсных счетных импульсов сигнала Запрет считывания, позволяя избежать считывание информации из счетчика в момент перезаписи.

Формула изобретения

Реверсивный импульсный датчик перемещения , содержащий кодирующий элемент, считывающие элементы, отстоящие один от другого на расстоянии nil/4 шага кодирующего элемента, где п - целое натуральное число, реверсивный счетчик, десять элементов И, четыре элемента ИЛИ, два триггера, выход первого считываюо;его элемента соединен с первыми входами первого, второго, третьего и. четвертого элементов И, выход второго считывающего элемента соединен с вторыми входами этих элементов И, первый из которых имеет оба входа прямые, второй - оба входа инверсные, третий - первый вход прямой, второй инверсный, четвертый - первый вход инверсный, второй прямой, выходы первого и третьего элементов И соединены соответственно с единичными входами первого и второго триггеров и с первыми входами пятого и шестого элементов И, выходы второго и четвертого элементов И соединены соответственно с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, выходы первого и второго тр иггеров соединены соответственно с вторыми входалми восьмого и пятого элементов И, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов И соединены с соответстующими входами первого элемента ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, устройство снабжено третьим и четвертым триггерами, одиннадцатым и двенадцатым элементами И, пятым и шестым элементами ИЛИ, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены соответственно с первыми входами девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцато- I o элементов И, выходы второго и четвертого элементов И соединены с оот- ветственно с единичными входами тре7 1345052S

тьего и четвертого триггеров, выходыдесятого, одиннадцатого и двенадцапервого и второго триггеров соедийе-того элементов И соединены с соответны соответственно с вторыми входамиствующими входами шестого элемента

одиннадцатого и десятого элементовИЛИ и соответственно с вторыми вхоИ, выходы третьего и четвертого дами четвертого, второго, пятого и

триггеров соединены соответственнотретьего элементов ИЛИ, выходы кос вторыми входами шестого, двенад-торых соединены соответственно с нуцатого и седьмого, девятого элемен-левыми входами четвертого, второго,

тов И, выходы пятого, шестого, седь- д первого и третьего триггеров, а вы- мого и восьмого элементов И соедине- ходы первого и шестого элементов ИЛИ

ны соответственно с первыми входамисоединены соответственно с прямым и

второго, третьего, четвертого и пя-реверсивным входами реверсивного счеттого элементов ИЛИ, выходы девятого,чика.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и регулирования для изме- рения линейных и угловых перемещений, Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения появления на выходе устройства ложных импульсов при установлении исходного (Л