Устройство для определения угловых положений указателей стрелочных приборов Советский патент 1989 года по МПК G01B21/00 

(Л

с

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет одновременного определения углового положения двух указателей. Устройство содержит считывающую головку 1, формирователи 2, 3 и 4 прямоугольных сигналов, связанные с выходами головки 1, анализатор 11, входы которого связаны с выходами формирователей 3 и 4, и регистратор 13. На регистратор 13 поступает информация о временном положении указателей и репера считывающей головки, а также информация о взаимном положении указателей, выделяемая анализатором 11. 7 ил.

ел

о ел

СП

315

Изоб 5етонпе относится к коптроль- но-иямг рительпой технике и может быть использовано для определения угловых положений стрелок часов в системах автоматизироватюго контроля точности суточного хода.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет одновременного определения углового положения двух указателей.

На фиг( 1 представлена блок-схема ycTpoi iCTBa; на фиго2 - схема импульсного формирователя; на фиГоЗ - схема анализатора; на фиг,4 - схема регистратора; на фт1г,5 - схема кодо- Boi o формирователя; на фиг 6 - схема селектора временного положения фронта; на фиг,7 - схема считывающей головки,

Устройство для определения угловы положений двухстрелочных приборов (фиг,О состоит из считывающей головки 1 , иервот о формирователя 2 прямоугольных сигналов, второго фор ммропатсля 3 прямоугольиых сигналов, третьего формирователя 4 прямоугольиых );ic- n, импульсного формиропателя 5, триггера 6, первого селектора 7 временного тюложения фронта им- , второго селектора 8 n;jGMeHHo. го полс Жепт я (.. рсчгта иггпульса, третьего се.чектс 1)а 9 пргмеппого гол -.жепия фропта HMiiyjibca, кодового ( - тел 10, ап.ичпатора П, элемента 12 НЛП, рег пстрагора 13, блока 14 сопряжении , ге гератора 15 счетных им пульсо;, ЭЛСМС.П.ТОВ 16 И 17 И, причем г ериы11 н|.1ход считывающей головки 1 соединеп С ПХодом первого формирова- теля 2 прямоугольных сигналов,выход которого |;оединен с «ходом первого селектора 7 преиенного положения фронта импульса, выход которого соединен с первым входом кодового фор- мирователи 10, второй вход считывающей голопкн 1 соединен с входом второго формпровател) 3 прямоугольных сигналов и также с входом третьего формиропателя 4 прямоугольных сигна поп, выход первого формиропптеля 3 прямоуго;п-1п;.х cni палов соедугнеп с первым пходом элемента 16 П, выход трйтьс1Ч) (Ьорпиропателя 4 прямоуголь- пых сигналов соединен с пертил: вхо- цом элемента 17 И, а также с первым тзходо - пмпу. гьспого формиропателя 5, 7зход устачопки триггера 6, входы начальной 1/стаповки а шлизатора 1 1 ,

54

регистратора 13, кодового формирователя 10 объедине1 ы и подключены к выходу импульсного формиропателя 5,вто- рой вход кодового формирователя 11, второй вход элемента 6 И, второй пход элемента 17 И и второй вход кодового формирователя 10 объединены и подключены к выходу триггера 6, вход второго селектора 8 временного положения фронта импульса и первый вход анализатора 1I объединены и подключены к выходу элемента 16 И, вход третьего селектора 9 временного положения фронта импульса и второй вход анализатора 11 объединены и подключены к выходу элемента 17 И, первый и второй выходы второго селектора 8 временного положения фронта импульса, а также первый и второй выходы третьего селекгора 9 временного положения фроига импульса подключены к первому, второму, ч ретье- му и четвертому элемента 12 ИЛИ соответственно, выхсзд которого соединен с вторым входом регистратора 13, третий вход которого соединен с выходом анализатора 11, четвертый,пятый и шестой входы регистратора 13 подключены к третьему, второму и первому вг;1ходам кодового формирователя 10 соответственно, вход сброса триггера 6 подключен к третьему выходу содового формирователя 10, первый и игорой выходы регистратора 13 соединены с первым и вторым входами блока 14 сопряжения, первый выход которого соединен с первым входом регистратора 13, тактовые входы кодового формирователя 10, первого, второго и третьего селекторов 7, 8 и 9 временного положения фронта импульса и импульсного формиросателя 5 объединены и подключены к выходу генератора 15 счетных импульсов, второй вход им- пуотьсного формирователя 5 является входом запуска устройства, а второй выход блока 14 сопряжения является выходом устройства.

Импульсный формирователь 5 (фига2 состоит из первого селектора 18 временного положения фронта импульса, второго селектора 19 временного положения фронта импульса, первого ждущего мультивибратора 20, второго ждущего мультивибратора 2, первого эле- eнтa 22 1-ШИ, второго элемента 23 ИЛИ, третьего- элемента 24 ИЛИ,первого элемента 25 И, второго элемен51

та 26 И, элемента 27 задержки, причем вход первого селектора 18 временного положения фронта импульса, второй вход второго элемента 23 ИШ- и первый вход первого элемента 25 И объединены и являются первым входом импульсного формирователя 5, выход первого селектора 18 временного но- ложен1 я фронта РЙипульсл соединен с входом первого ждущего мультивибратора 20, выход которого соединен с первым входом второго элемента 23 ИЛИ выход которого в свою очередь подключен к первому входу второго элемента 26 И, второй вход второго элемента 26 И соединен с выходом элемента 27 задержки, выход которого соединен с выходом третьего элемента 24 ИЛИ и объединен с входом селектора 19 вре- менпого положения фронта импульса, выход которого соединен с входом.второго -ждущего мультивибратора 21,выход которого в свою очередь подключен ко второму входу элемента 25 И, выход первого элемента 25 И соединен со вторым входом первого элемента 22 ИЛИ, выход первого элемента 22 ИЛИ соединен с первьпч входом третьего элемента 24 ИГГИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента 26 И, тактовые входы первого и второго селекторов 18 и 19 временного положения фронта импульса и элемента 27 задержки объединены и яв ляются тактовым входом импульсного формирователя 5, первый вход первого элемента 22 И является вторым входом импульсного формирователя 5,выход второго селектора 19 временного поло- жения фронта импульса является выходом импульсного формирователя 5.

Анализатор II (фиг.З) состоит из счетчика 28, первого дешифратора 29, второго дешифратора 30, первого триг гера 31 и второго триггера 32,причем первый вход дешифратора 29 и первый вход второго дешифратора 30 объединены и являются первым входом анализатора 29, второй пход первого дешиф- ритора 29 и второй вход второго дешифратора 30 объединены и подключены к первому выходу счетчика 28, третьи входы первого и второго дешифраторов 29 и 30 объединены и подклю- чены ко второму выходу счетчика 28, вход счетчика является вторым входом анализатора 11, выход первого дешиф- ратора 29 соединен с входом установки первого триггера 31, выход второго (ифраторл 30 соедипег1 с входом установки второго триггера 32,вход начальной установки счетч1-п :а 28 и входы сброса первого и второго триггеров 31 и 32 объединены и являются входом начальной установки анализатора I1, Анализатор 11 имеет К-раз рядпый выход, к К-му разряду подключен второй выход счетчика 28, к К- 1-му разряду подключен первый выход счетчика 28, к К-2-му разряду подключен выход второго триггера 32, к К-З-МУ разряду выход первого триггера 31, к разрядам от 1 до К-4 включительно подается код О,

Регистратор 16 (фиг,4) состоит и ь ервого элемента 33 liJTH, второго элемента 34 ИЛИ, третьего элемента 35 ИЛИ, четвертого элемента 36 ИЛИ, ОЗУ 37, счетчика 38 с К-разрядным вь ходом, схему 39 сравнения,первого элемента 40 И, второго элемента 41 И, коммутатора 42, триггера 43, первый вход первого элемента 33 ИЛИ и вход записи ОЗУ 37 объединекы и являются вторым входом регистратора 13, второй вход первого элемента 33 ИЛИ, второй вход первого элемента

40И и первый вход второго элемента

41И объединены и являются первым входом регистратора 16, третий К- разрядный информационный вход коммутатора 42 является третьим входом регистратора 13, вьрсод первого элемента 33 ИЛИ соединен с входом счет- чгоса 38, вход установки которого соединен с выходом второго элемента

34 ИЛИ, первый вход второго элемента 34 является входом начальной установки регистратора 13, второй вход второго элемента 34 ИЛИ, вход установки триггера 43, первый вход четвертого элемента 36 ИЛИ объединены и япляются четвертым входом регистратора 13, К-разрядный информацион- ньпЧ вход ОЗУ 37 является пятым входом регистратора 13, первый К разрядный вход коммутатора 42 является шестым входом регистратора 13, второй К-разрядный вход KONMyxaropa 42 подключен к К-разрядному выходу ОЗУ 37, К-разрядный адресный вход ОЗУ 37 и К-разрядный вход схемы 39 сравнения объединены и подключены к К-разрядному выходу счетчика 38, на К- разрядный вход установки схемы 39 сравнения подается двоичньп код числа 6,

первый вькод схемы 39 сравнения подключен X первому входу первого элемента 40 И, а второй выход - к второму входу второго элемента 41 И, третий управляющий вход коммутатора 42, второй вход четвертого элемента 36 ИЛИ, первый вход третьего элемента 35 ИЛИ объединены и подключены к выходу первого элемента 40 И,второй управляющий вход коммутатора 42,третий вход четвертого элемента 36 ИЛИ, второй вход третьего элемента 35 ИЛИ объединены и подключены к выходу второго элемента 41 И, выход третьего элемента 35 ИЛИ соединен с входом сброса триггера 43, выход которого соединен с первым управляющим входом коммутатора 42, выход коммутатора 42 является первым выходом анал1гзатора 13, а выход четвертого элемента 36 ИЛИ является вторым выходом анализатора 13, Кодоньй формирователь 10 (фиг.5) состоит из элемента 44 ИЛИ, элемен- та 45 ИЛИ, первого счетчика 46,второго счетчигса 47, схемы 48 сравнения, регистра 49, ttepnoro элемента 50 задержки, второго элемента задержки 51, первьй вход элемента 44 И, вход второго счетчика 47, тактовый вход первого элемента 50 задержки и тактовый вход второго элемента 51 задержки обт едипены и являются тактовым входом кодового формирователя 10, BTopOi i вход элемента 44 И является вторым входом кодового формирователя 10, выход элемента 44 И соединен с входом иериого счетчика 46,вход первого 50 задержки и вход начальной установки регистра 49 объединены и являются пррвым входом кодового формирователя 10, первый вход элемента 45 ИЛИ является входом начальной установки кодового формирователя 10, выход элемента 43 ИЛИ соединен с входом начальной установки первого счетчика 46, К-раэ рядный выход которого соединен с парвьм К-разрядным входом схемы 48 сравнения, выход которой соединен с входом второго элемента 51 задержки и является третьим выходом кодового формирователя 10, выход второго элемента 51 задержки соединен со вторым входом элемента 45 ИЛИ, второй К-раз рядный вход схемы 48 сравнения соединен с К-разрядным выходом регистра 49 и является вторым выходом кодово

0

5 о Q 5 Q

5

го формирователя. 10, К-раэрядный вход регистра 49 соединен с К-раэ- рядным выходом второго счетчика 47 и является первым выходом кодового формирователя 10, вход начальной установки второго счетчика 47 соединен с выходом первого элемента 50 задержки

Селектор временного положения фронта импульса состоит из первого элемента 52 НЕ, второго элемента 53 НЕ, элемента 54 задержки, первого элемента 55 И, второго элемента 56 И, вход первого элемента 52 НЕ, вход элемента 54 задержки и второй вход второго элемента 56 И объединены и являются входом селектора временного положения фронта импульса, тактовый вход элемента 54 задержки является тактовым входом селектора временного положения фронт а импульса, второй вход первого элемента

55И и первый вход второго элемента 53 НЕ объединены и подключены к выходу элемента 54 задержки,выход первого элемента 52 НЕ подключен к первому входу первого элемента 55 И,выход второго элемента 53 НЕ соединен- с первым входом второго элемента

56И, выход которого является первым выходом селектора временного положе- фронта импульса, выход первого элемента 55 И является вторым выходом селектора временного положения фронта импульсао

Селектор положения фронта импульса является устройством с одним входом и двумя выходами, но в данном устройстве такое схемное решение необходимо только для селекторов 8,49 временного положения фронта импульса (фиГоОо Селекторы 18,19 временного положения фронта импульса (фиг.2) включены с одн им незадействованным выходом, вторые выходы на схеме не показаны.

Считывающая головка 1 (фиг,7) состоит из цилиндра 57, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси, электродвигателя 58,кинематически связанного с цилиндром 57, осветителя 59 и узла 60 центрирования с репером 61, неподвижно установленных перед передней гранью цилиндра 57, световода 62, установленного неподвижно, световода 63,установленного с возможностью вращения вместе с цилиндром 57 таким образом

что его пр 1ходиой TcipfMi расположен споено г цилиР1лром 57, (Ъотопрнем ги- коп 64 п 65, оптж1ески спяяанных со световодами 62 и 63 соответственно, BhixoAw фотоприемников 64 и 65 образуют нерный н BTOpofi рыходьг счи Tbmafoniei i головки 1 соответственно и линзы f )6. ЦИЛИНДР 57 выполнен с двумя cKBOTiiF.iMn СПНПЛ.1МИ 67 и 68, - канал 67 оптически святывпется с репером 61 и световодом 62, санал 68 расположен б;тиже каняг: 67 к оси цилиндра 57 и оппмески связан с плоскостью установки контролируемого прибора узла 60 центрирования и световодом 63, световоды 62 и 63 установлены за задней гранью цилиндра 57, а линза 66 установлена в передней части канала 68,

Устройство для определения угловых положений указателей двухстре- лочнь х приборов работает следующим образом.

Контролируемый прибор, например часы 69, устанавлива11:)тся в считывающую головку I, nocjre чего от исполнительного механизма установки (не указан) вырабатывается прямоугольргьгй запускающий импульс, форма и метод генерации которого может гметь различный характер в завт симости от манипулятора, устанавливающего часы 69, С приходом запускающего импульса все устройство устанан.пивается в исходное состояние и начинает работу считывающая головка 1, которая посредством вращения цилиндра 57 считывает изображения стрелок часов 69, а также считывает изображение репера 61, сигналы с выходов считывающей головки 1 поступают на соответствующие входы формирорателей прямоугольных сигналов, т„е, с первого выхода считывающей головки - на вход формирователя 2 прямоугольных сигналов, со второго выхода - на входы формирователей 3, А прямоугольных сигналов. С выхода формирователя 2 прямоугольных сигналов импульсы поступают на вход селектора 7 временных положений фронта импульса, с выхода которого на первый вход формирователя 10 поступает импульс, сформированный по переднему фронту импульса, полученного от репера 61„ С выхода формирователя 3 прямоугольных сигналов импульс поступает на первый вход элемента 16 И, п с выхода фор)0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

мирователя 4 rIpямoyгoлF ньrx cur ii.irTcin поступает на норвыГ) вход элемента I 7 И и на первый вход импульсного формирователя 5, в котором npoifcxo- дит анализ на разрешение дальнеГтей обработки сигналов в случае, если интервал между запускающим импульсом от формирователя 5 больше доверительного интервала,. Триггер 6 устанавливается в един1гчное состояние и едини шый сигнал с его выхода разрешает поступление сигналов на входы селекторов 8 ,ч 9 временного положе- ни -т фронта импульса и на входы анализатора IIJ На входы элемента 12 ИЛИ поступают импульсы, вьщеленные от переднего и заднего фронтов импульсов, полученных от изображения стрелок С выхода анализатора 1I на третий вход регистратора 13 поступает код взаимного расположения стрелок. С выхода элемента 12 ИЛИ в последовательном порядке 1 П1улъсы от передних и задн1та фронтов поступают на второй вход регистратора 13. На шестой вход регистратора 13 поступает число счетных импульсов, укладывающихся за один оборот вращающегося цилиндра 57 . Частота следования тактовых импульсов от генератора 15 счетных импульсов выбирается из условия точности определения угловых положений указателей двухстрелочньгх приборов. На пятый вход регистратора 13 поступает код числа счетных импульсов, отсчитанных от момента формирования импульса селектора 7. На четвертый вход регистратора 13 поступает управляющий импульс, который сбрасьша- ет триггер 6 и разрешает перезапись накопленной информации из регистратора 13 в блок 14 сопряжения При этом на втором выходе регистратора 13 вырабатывается восемь импульсов прерывания, а на первом входе - 8 импульсов запроса, которые сдвинуты относительно первых на один информация передается с первого выхода регистратора 13, а в дальнейшем со второго выхода блока 14 сопряжения на ЭВМ обработки данных (не указана ).

Импульсный формирователь 5 (фиг.2) работает следующим образом.

На вход элемента 22 ИЛИ поступает импульс запуска о С выхода элемента 24 ИЛИ этот импульс поступает на вход элемента 27 задержки, где задержива 15

стоя на один такт, и ип селектор 19 премен 1ого ппложения фр(нта импуль- са, который оыде г1яет его заднш фронт, по которому запускается жду- щиГ мультипибратор 21, м формирует импульс, именуемый долерительиым интерпалом, который поступает на второй вход элемента 25 И о

На вход селектора 18 времетпюго положения фронта импульса, на второт вход элемента 23 ИЛИ п на пертзый 13ХОД элемента 25 И поступают импульсы с выхода формирователя А прямо- угольпых сигналов (фиг,1), по яад- ним фронтам которых ждущий мультивибратор 20 формирует импульс доверительных интервалов, которые на элементах 25 и 26 И сс поставляются с запускающим импульсом, и в случае их совпадения на выходе пмпульсного формирователя 5 вырабатывается импульс начальной установкп всего устройства и оно начинает работу занопо, в противном случае с В1 1хода импульсного формирователя 5 поступает только один сиг нал нача;пзной установки и момент начала работы устройства,

Лнгии1зптор П (фиг, работает следующим образом.

С приходом импульса начально .::- тановки счетчик /8, триггеры 31 и 32 устанавливаются в исходное COCTOJIJ; к--;, Счетчик 28 считает ш-шульсы по вто- рому входу анализатора 1А фигИ и л зависимости от их ;о:п1чества ( или один) пырабатывает соответствующий код (два - 10, один - 01), который подается на входы дешифраторов 29, 30, Депшфратор 29 вырабатывает выходной импульс при входном коде 101, а дешифратор 30 - при коде 110 В зависимости от прихода импульса по первому входу а1гализатора 14 фиг,1 триггеры 32, 31 устанавливают ко,ч, совпадений по номеру импульса. Совокупность кодов счетчика 28 и триггеров 32, 31 подается на К-разрядпый выход анализатора 14 (фиг„1).

Региспратор 13 (фиг.4) работает следующим образом о

С пр ходом сигнала начальной установки на первый вход элемента 34 ИЛИ на выходе счетчика 38, управляю- щего адресным полем ОЗУ 37, ycTair-iB- ливается адрес (ООО), который также поступает на К-разрядный вход схемы 39 сравнения, на другой Bxtv котоI 5I 2

poi i по К-разрядно11 пине нодается двоичшмй к(1д чпс. та 6, т,е„ (ПО)

Управляющий сигнал с выхода схемы 39 сравнения поступает на вход установки триггера 43, который вырабатывает сигнал, поступаюпшй на первый управляющий вход коммутатора 42, и через элемент 36 ИЛИ,поступающий на BTOpoi i выход регистратора 14, соответств пощий сигналу Запрос прерывания, после чего информация с выхода анализатора 1 1 о взаимном расположении стрелок через третий К-разрядный вход комммутатора перепии ется в блок 14 сопряжения „ Далее, при поступлении мпульсов па нервьт вход элементов 33 ИЛИ счетчик 38 устанавливает согггвотствующие адреса ОЗУ 37, под,;стся сигнал о раз рещении записи в ОЗУ 37 и по данному адресу запис.ыва1ггсч коп, пз входе рсгпс тратора 13. Таким образом зап1 сывае1 ся шесть значений интервалов времени, соответствующих импульсам на втором входе- регистратора 13 При поступлении на вход схемы 39 равнения кодов адреса от (ООО) до (lOl) со второго выхода схемы 39 вырабатываются импул1 сы, которые че- 4v элемент 35 ИЛИ обнуляют триггер i 3 и устанавливают в единичное сое- .OTiHne второй управляющий вход ком- 42, также вырабатывают t lecTb импульсов Запрос прерывания, по которым с К-разрядного выхода ОЗУ 37 через второй К-разрядный вход коммутатора 42 значения t,, t, t,, t.,, 1-,., записанные в ОЗУ 37,поступают на первый выход регистратора

13и переписываются в блок 14 сопря- жепиЯо По седьмому импульсу Запрос прерывания переписывается код числа счетных импульсов В том случае,когда счетчик 38 устанавливает адрес (llO) с первого выхода схемы 39 сравнения, сигнал устанавливает в единичное состояние третий управляющий вход коммутатора 42 и выработает восьмой импульс Запрос прерывания, по которому с первого К-разрядного входа коммутатора 42 информадия о количестве импульсов с шестого входа регистратора 13 перепишется в блок

14сопряжения Нулевой сигнал на первом входе регистратора 13 сбрасывает сигнал Запрос прерьтания.

Кодовый формирователь 10 () работает следующим образом,.

13

с приходом сигнала начальной установки на первый вход элемента 45 ИЛИ обнуляется счетчик 46, который по приходу импульса на второй вхо д формирователя 10 начинает считать импульсы тактового входа Аор- мирователя 10„ С приходом импульса на первый вход формирователя 10 устанавливается в исходное состояние регистр 49 и с задержкой на один такт на элементе 50 задержки обнуляется счетчик 47, который тоже начинает считать тактовые импульсЫо Как только значение чисел подсчитанных импульсов станет равным, схема 48 сравнения выдает управляющий сигнал на третий выход кодового формирователя 10, и этот же сигнал с задержкой на один такт приводит в исходное состояние счетчик 46. С первого рыхода кодового формирователя 10 поступает информация о количестве тактовых импульсов, укладывающихся в интервал между импульсами на первом входе формирователя I, а с второго выхода - код числа тактовых импульсов с момента появления импульса на первом входе

Селектор временного положения фронта импульсов (фиг.6) работает следующим образом.

От прямоугольного импульса, поступающего на вход селектора ных положений франта илтульса формируются импульсы, соответствующие переднему и заднему фронтам прямоугольного импульса.

Блок 14 сопряжения передает информацию от регистратора 13 на ЭВМ -и формирует импульс сброса сигнала Запрос прерывания., Формула изобретения

Устройство для определения угловых положений указателей стрелочных

04515

приборов, содержащее последовательно соединенные считывающую головку, формирователь прямоугольных сигналов и селектор временных положений фронта импульса, и генератор счетных импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обесJQ печения возможности одновременного определения углового положения двух указателей, оно снабжено двумя дополнительными цепями, каждая из которых состоит из последовательно соединенf5 ных формирователя прямоугольных импульсов, элемента И и селектора временных положений фронта импульса,последовательно соединенными импульсным формирователем и триггером,анализа20 тором, кодовым формирователем,элементом ИЛИ и регистратором, входы дополнительных цепей объединены и подключены к второму выходу считывающей головки, выходы дополнительных цепей

25 подключены к входам элемента ИЛИ,выход генератора счетньгх импульсов подключен к тактовым входам селекторов временного положения фронта импульса, кодового формирователя и импульсного

30 формирователя, выход импульсного формирователя подключен к входам начальной установки анализатора, кодового (формирователя и регистратора, выход элемента ИЛИ подключен к первому ин- формационному входу регистратора, первый, второй и третий выходы кодового формирователя подключены к соответствующим тактовым входам регистратора, выход анализатора подключай

40 к второму информационному входу регистратора, третий выход кодового формирователя подключен к второму входу триггера, выход которого подключен к вторым входам кодового формид5 рователя и элементов И,

18

20

19

3

27

76

25

0

(pa P. 2

jSr

Код Г

Фие.З

cpuaS

60

59

фиг.б