Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1988 года по МПК H03M1/24 

(21)4153689/24-24

(22)28.11.86

(46) 30о04,88„ Бюл. № 16

(71)Институт радиофизики и электроники АН АрмССР

(72)А,П„Чибухчян

(53)68U325 (088,8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 480103, кл„ Н 03 М 1/28, 1974,

Авторское свидетельство СССР 1311023, кл„ Н 03 М 1/24, 06 02о86.

(54)ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

(57)Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления радиотелескопами Целью изобретения является повышение точности преобразователя Для

этого в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий два источника излучения, измерительный и индикаторный диски, четыре фотоприемника, два дифференциальных усилителя, два инвертирующих усилителя, два нуль-органа, два коммутатора, два компаратора, сумматор по модулю два, аналого-цифровой преобразователь, введень четьфе усилителя, два коммутатора, два делителя напряжения, компаратор и сумматор по модулю два. Поставленная цель достигается за счет того, что три старших разряда выходного кода формируются из первичных сигналов от фотоприемников, а остальные разряды выходного кода формируются аналого-цифровым преобразователем из начальных участков синусоидальных сигналов, 2 ил.

с

(Л

оо со

ГчЭ

а

1

139261(S2

вой дорожкой, то на них попадают немодулированные излучения„ Поэтому на их выходах генерируются постоянные электрические сигналы, поступающие на входы усилителей 10 и 12о Регулировкой коэффициента усиления усилителей 10 и 12 на их выходах устанавливаются напряжения, равные и 01 и Uoj - ветственноо

Сигналы с вькодов усилителей 9, 10 и 11,12 поступают на входы дифференциальных усилителей 13 и 14, на выходах которых формируются симмет10

UM, sine

,

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления радиотелескопами.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя„

На фиГо приведена функциональная схема преобразователя; на фиг,2 - диаграммы, поясняющие принцип работы.

Преобразователь содержит источники 1 и 2 излучения, измерительный

диск 3, индикаторный диск А, фотопри- 5 ричные относительно нуля сигналы емники 5-8, усилители 9 - 12, дифференциальные усилители 13 и 14, ин-U вертирующие усилители 15 и 16, нуль- органы 17 и 18, сумматоры 19 и 20 поU, модулю два, коммутаторы 21 - 24, де- 20 лители 25 и 26 напряжения, компаратор 27 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 28 о

Преобразователь угла поворота вала в код работает следуюпцгм обр дзом

При перемещении измерительного диска 3 относительно индикаторного диска 4 излучения излучателей 1 и 2 модулированные измерительной дорожкой измерительного диска 3 и щелями индикаторного диска 4, попадают на фотоприемники 5 и 7, на выходах которых генерируются гармонические электрические сигналы, поступающие на входы усилителей 9 и 11, Так как 1Челевые диафрагмы перед фотоприемниками 5 и 7 сдвинуты друг относительно друга на 90 в пространстве, то на выходах фотоприемников 5 и 7 и.

поступающие на входы инвертирующих усилителей 15 и 16, нуль-органов 17 и 18 и коммутаторов 21 и 22,, На выходах нуль-органов 17 и 18

25 формируются прямоугольные сигналы, сдвинутые друг „относительно друга на 90 (фиго2а,б)„ Сигнал (фиг,2а) с выхода нуль-органа 17 является старшим разрядом (1р) преобразова30 теля. Прямоугольные сигналы с выходов нуль-органов 17 и 18 (фиГо2а, б) поступают на входы сумматора 19 по модулю два, на выходе которого фор мируется второй разряд (2р) выходно

35 го кода (фиг,2в). Прямые и инвертирую ющие сигналы с выходов усилителей 13,15 и 14,16 поступают на входы коммутаторов 21 и 22 на управляющие входы которых поступают сигналы с

соответственно, усилителей 9 и формируются синусоидальные сиг

сдвинутые на

и, - и, Uo ,и

m

sin б;

о.

и ,С08 0,

де и

01

о«

постоянные составляющие сигналов;

Upii tni амплитуды, зависящие от интенсивностей источников 1 и 2 излучения, чувствительнос- тей фотоприемников 5 и 7 и коэффициентов усиления усилителей 9 и 11;

в угол поворота вала, В связи с тем, что фотоприемники и 8 сканируются прозрачной кольг1еUM, sine

ительно н

,

ительно ну

ричные относительно нуля сигналы U U,

поступающие на входы инвертирующих усилителей 15 и 16, нуль-органов 17 и 18 и коммутаторов 21 и 22,, На выходах нуль-органов 17 и 18

формируются прямоугольные сигналы, сдвинутые друг „относительно друга на 90 (фиго2а,б)„ Сигнал (фиг,2а) с выхода нуль-органа 17 является старшим разрядом (1р) преобразователя. Прямоугольные сигналы с выходов нуль-органов 17 и 18 (фиГо2а, б) поступают на входы сумматора 19 по модулю два, на выходе которого формируется второй разряд (2р) выходно

го кода (фиг,2в). Прямые и инвертирую ющие сигналы с выходов усилителей 13,15 и 14,16 поступают на входы коммутаторов 21 и 22 на управляющие входы которых поступают сигналы с

выходов нуль-органов 17 и 18 соответственно. Управление коммутаторами 21 и 22 производится таким образом, чтобы на их выходы проходили сигналы только положительной полярности

(фиг„2г,д).

Одновременно сигналы U(, Unii и Ufll и -2 с выходов усилителей 10 и 12 поступают на входы делителей 25 и 26 напряжения соответственно, у которых коэффициент передачи К равен

0,707, Напряжение с выхода делителя 25 напряжения, равное 0,707 и,„, поступает на первый вход компаратора 27, на второй вход которого подается сигнал с выхода коммутатора 22 (фиг,2г)о На выходе омпаратора 27 формируется сигнал (фиг.2е) прямоугольной форьвл,сдвинутый относительно второго разряда выходного кода на

rri

AS, так как tU iRineI 0,707 для значений углов Д5, , 225 и 315,

Второй разряд с вьсхода нуль-орга на 17 и сигнал с выхода компаратора 27 поступают на входы сумматора 20 по модулю два, на выходе которого фмируется третий разряд выходного кода (фиго2ж)о с выходов ко мутаторов 21 и 22 поступают па входы коммутатора 23, а напряжения с выходов делителей 25 и 26 напряжения - на входы коммутатора 2До На управляющие входы коммутаторов 23 и 24 поступает сигнал с выхода компартора 27 (фиГо2е)о Управление KOMNf T тором 23 производится таким образом чтобы при низком уровне управляющего сигнала на выход коьтмутатора 23 проходил бы сигнал IU,,sinOI , я при высоком уровне - IU,.jCos9l,

Таким образом, на информаиионньй вход АЦП 28 подаются синусоидальные сигналы при значении углов О-АЗ, 135-223, 315-0°(фиг.2з).

Управление коммутатором 2Д производится таким образом, что когда н информационном входе АЦП 28 присутствует сигнал |U,sinO|, то на выход коммутатора 2 проходит напряжение, равное 0,707 U, , когда на входе АЦП 28 присутствует сигнал IU cosе| то на выход коммутатора 24 проходит напряжение 0,707 , 2к).

Так как для каждого сигнала, подключенного к информационному входу АЦП 28, к входу опорного напряжения АЦП 28 подключается напряжение, сформированное из постоянной составляющей соответствующего сигнала, то амплитуды синусоидального и косинусо- идального сигналов могут быть отличны друг от друга.Следовательно младшие разряды выходного кода, сформированные на выходе АЦП 28,не зависят от неидентичности ухода интенсивностей источников 1 и 2 излучения и чувст- вительностей одной пары фотоприемников 5 -и 6 (7 и 8) относительно другой Так как пары фотоприамников 5 и 6 (7 и 8) размещены достаточно близко друг от друга, то они могут быть вьшолнены на одном кристалле. при этом обеспечивается малый разброс ухода чувствительностей.

Для того, чтобы вькодной код преобразователя линейно возрастал за один оборот вала преобразователя.

, IQ1520

на управляюишй вход АЦП 28 поступает третий разряд выходного кода, ni по- | жительным потенциалом которого показания АЦП 28 через каждыо 43° инвертируются ,

Формула изобретения

, Q5 0

5

О

5

0

5

0

5

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий первый и второй источники излучения, оптически соединенные через последовательно расположенные подви: кные измерительный диск с изм ёрительной и прозрачной кольцевой дорожками и неподвижный индика- TOpHbrfi диск со щелевыми диафрагмами с первым и вторым фотоприемниками, размещенными против измерительной дорожки, и третьим и четвертым фотоприемниками, размещенными против прозрачной кольцевой дорожки измерительного диска, первьй и третий, второй и четвертьп фотоприемники установлены попарно против первого и второго источников излучения соответственно первый дифференциальный усилитель, выход которого соединен с первыми входами первого коммутатора и первого нуль-органа, и через первый инвертирующий усилитель - с вторым входом первого комм татора, второй вход первого нуль-органа соединен с общей шиной, а выход является выходом первого разряда преобразователя и соединен с управляющим входом первого коммутатора и первым входом первого сумматора по модулю дв а, второй дифференциальный усилитель , выход которого соединен с первыми входами второго коммутатора и второго нуль-органа, и через второй инвертирующий усилитель - с вторым входом второго коммутатора, второй вход второго нуль-органа соединен с общей щиной, а выход соединен с управляющим входом второго коммутатора и вторым входом первого сумматора по модулю два, выход которого является выходом второго разряда преобразователя, аналого-цифровой преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены четыре усилителя, третий и четвертый коммутаторы, два делителя напряже- ,я, компаратор и второй сумматор по модулю два, выходы первого, второго, третьего и четвертого фотоприемников соединены с входами первого, второго, третьего и четвертого усилителей соответственно, выходы первого и второго усилителей соединены с первыми входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, выходы третьего и четвертого усилителей соединены с вторыми входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей и входами соответствующих делителей напряжения, выходы которых соединены с входами третьего коммутатора, выход которого соединен с входом опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя, вьгходы первого и второго коммутаторов соединены с входами четвертого коммутатора, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, входы компаратора подключены к выходам второго коммутатора и соответствующего делителя напряжения, а выход соединен с управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов и первым входом

второго сумматора по модулю два, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора по модулю два, а выход соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя

и является выходом третьего разряда преобразователя, выходы аналого- цифрового преобразователя являются выходами остальных разрядов преобразователя „

Фиг

а S

о S SO /35 feo 2S 270 5/5 XO

Фиг. 2