Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/22 

тования по положению. Цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий генератор 1, счетный триггер 2, элементы И 3 и 4, реверсивный счетчик 5, регистр 6, дешифратор 7, датчик 8, компаратор 9, элемент 18 задержки, введены одновибраторы 10-12, элементы И 13 и 14, элементы ИЛИ 15 и 16, RS-триггер. Появление сигнала на выходе датчика 8 фиксируется компаратором 9. По срабатыванию компаратора 9 фиксируется код счетчика 5 в выходном регистре 6, а через элемент 18 задержки и счетный тригИзобретение относится к элементам систем автоматического регулирования и контроля и может быть использовано в качестве дискретного датчика угла, например, в системах числового прог- paMMiJoro управления роботами, станками и другими обьектами.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения погрешности квантования по положению.

На фиг.1 изображена схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг.2 - временная диаграмма напряжений .в наиболее существенных узлах преобразователя.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор I импульсов, счетный триггер 2, элементы И 3 и 4, реверсивный счетчик 5, регистр 6, дешифратор 7, датчик 8 (угла поворота), компаратор 9, одновибраторы 10-12, элементы И 13 и 14, элементы ИЛИ 15 и 16, RS-триггер 17, элемент 18 задержки. Датчик 8 содержит статорные обкладки 19 в виде узких проводников, параллельных оси датчика 8, количество которых соответствует диапазону преобразования преобразователя, роторную обкладку 20, параллельную статорным, узел 21 съема сигнала с роторной обкладкой 20, например, емкостного типа.

Преобразователь угла поворота вала в Ko;v работает следующим образом.

гер 2 реверсируется работа счетчика 5. В преобразователе появилась возможность выделить угловое положение ротора датчика 8, в котором роторная обкладка 20 находится между статор- ными обкладками 19, т.е. когда компаратор 9 срабатывает при возбуждении двух соседних статорнь х обкладок 19. При этом обеспечивается срабатывание RS-триггера 17, а также считывание соответствующего кода в выходной регистр 6 со счетчика 5 незави - симо от направления счета. 2 ил.

Импульсы и, (фиг.-2а) от генератора 1 через один из элементов И 3 или 4 в зависимости от состояния счетного триггера 2 поступают на один из

входов, например суммирующий, счетчика 5, состояние которого, а следовательно, и выходов дешифратора 7 изменяется. При этом поочередно подается напряжение на статорные обкладки 19

датчика 8. При изменении напряжения на статорной обкладке 19, ближайшей к роторной обкладке 20, на последней вследствие наличия емкостной связи наводится напряжение, достаточное

для срабатывания компаратора 9, на который оно поступает через узел 21 съема сигнала.

Порог срабатывания компаратора 9 выбирается таким, что, если роторная обкладка 20 находится под одной из статорных обкладок 19, компаратор 9 срабатывает на время поступления напряжения только на эту статорную обкладку 19, если же роторная обкладка 20 находится между статорными обкладками 19, компаратор 9 срабатывает на время подачи напряжения на обе ближайшие к роторной 20 статорные обкладки 19-, т.е. сигнал Uj (фиг.2в) на выходе компаратора 9 будет вдвое длиннее.

По переднему фронту импульса компаратора и, одновибратор 10 формирует короткий импульс U4 (Фиг.2г), ко- торым производится сброс RS-триггера

17. Под действием этого же сигнала на выходе второго элемента HJDi 16 вырабатывается сигнал U (фиг.2ж), который производит запись в регистр 6 кода счетчика 5, соответствующего старшим разрядам выходного кода преобразователя. Одновременно запускается и одновибратор 1 1 , формирзтощий импульс Uj (фиг.2д), длительность которого несколько больше периода сигналов и, генератора 1.

По заднему фронту импульса U запускается одновибратор 12, формирующий короткий импульс и (фиг.2е), который дальше не проходит, так как закрыт элемент И 13. На время срабатывания компаратора 9 и одновибрато- ра 11 на выходе элемента ИЛИ 15 формируется импульс и, (фиг.2и) запрета считывания кода с преобразователя, запускающий элемент 18 задержки и поступающий на выход преобразователя. Рассмотренные процессы происходят при появлении на выходе компаратора 9 импульса U, независимо от длительности последнего.

Если импульс и формируется коротким, состояние RS-триггера 17 после сброса импульсом U не изменяется (левая часть диаграммы, фиг.2) и младший разряд выходного кода преобразователя будет представлен логическим О.

Через некоторое время, определяемое переходными процессами в элементах, формируется сигнал и,и (фиг.2к) на выходе элемента 18 задержки, который переводит счетный триггер 2 в другое состояние. Производится реверсирование счетчика 5 и через некоторое время, близкое к времени задержки, вновь происходит срабатывание компаратора 9 и весь цикл повторяется.

Если с выхода компаратора 9 появится импульс Uj увеличенной длительности (средняя часть диаграммы, фиг.2), произойдет следующее.

Поскольку во время появления на выходе одновибратора 12 импульса Ug импульс и, на выходе компаратора 9 еще не кончился, на выходе элемента И 13 также появляется короткий импульс . Этот импульс устанавливает выход RS-триггера 17, т.е. младший разряд выхода преобразователя, в состояние логической 1, а при работе счетчика 5 на вычитание, т.е. когда

сигнал и (фиг.2б) соответствует логической I, поступает через элементы И 14 и ИЛИ 16 на управляющий вход регистра 6 и осуществляет повторную запись в него на единицу меньшего кода со счетчика 5. Это обеспечивает формирование одинакового кода на выходе преобразователя независимо от

10 направления счета счетчика 5, т.е. от последовательности возбуждения статорных обкладок 19.

Таким образом, в преобразователе угла.,поворота вала в код погрешность 15 квантования по положению равна половине расстояния между центрами соседних статорных обкладок 19, т.е. в два раза меньше, чем у известного устройства. Это позволяет без увели20 чения разрядности счетчика 5 и дешифратора 7 и количества статорных обкладок 19 датчика 8 увеличить разрядность преобразователя за счет добавления младшего разряда, формируемо25 го RS-триггером 17. КрсЭме того, в преобразователе по сравнению с известным устройством отсутствует неоднозначность формируемого кода для разных направлений счета в счетчике

30 5 при положении роторной обкладки 20 между двумя статорными обкладками 19.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго

элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и

вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с информационными входами регистра и с входами дешифратора, выходы которого соединены с входами датчика, выход которого соединен с входом компаратора, элемент задержки, выход -которого соединен с входом счетного триггера, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, отличающийся тем, что, с целью повьшгения точности, в него введены первый, второй

третий одновибраторы, третий и четертый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ RS-триггер, выход комаратора соединен с первыми входами ретьего элемента И и первого элемента ИЛИ и с входами первого и второго одновибраторов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с входом третьего одновибрато- ра, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с S-входом RS-тригге- ра и с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подклю чей к второму выходу счетного триггера, а выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом регистра, а второй вход с R-ходом RS-триг- гера и с выходом первого одновибрато- ра, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом элемента за - держки.

Изобретение относится к элементам системы автоматического регулирования и контроля и может быть использовано в качестве дискретного датчика угла, например, в системах числового программного управления роботами, станками и другими объектами. Целью изобретения является повышение точности преобразователя за счет уменьшения погрешности кван00 05

CyMMupoSoHueвычитаниесуимирооание

/ ,ягтг 1 7гггллллг гг131гл

б)

А) (.jn.

г)

I

tJl

П

1

Редактор П.Гереши Заказ 6303/56

Составитель Е.Бударина

Техред М.Дидык Корректор И.Муска

Тираж 900Подписное

ВНРШПИ 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

Фиг.2