Способ преобразования угла поворота вала в код Советский патент 1990 года по МПК H03M1/24 

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

Цель изобретения - повышение точности преобразования,

На чертеже приведена структурная фхема устройства для преобразования ггла поворота вала в код, реализующего предлагаемый способ,

Устройство содержит источник излучения, индикаторный диск (не показаны) , измерительный диск 1, блок 2 ф топриемников грубого отсчета (ГО), Группы 3-10 фотоприемников, размещен- йь5е против дорожки точного отсчета (ТО), блок 1I формирования выходного кода грубого отсчета, дешифраторы 12- 15, двухканальные коммутаторы 16-19 и блок 20 формирования выходного кода точного отсчета (ТО),

Каждая из групп 3-10 содержит по Два фотоприемника, напротив которых щелевые диафрагмы индикаторного диска сдвинуты друг относительно друга На угловую величину W (К+1/4), где W - угловая величина шага дорожки ТО; К - целое число. Причем щелевые диа- фрагмы перед фотоприемниками двух из Групп 3-10, сдвинутых на 180° в пространстве э сдвинуты друг относительно друга на угловую величину 180° + W/2. Группы 3-10 фотоприемников сдвинуты друг относительно друга на угловую величину 45° .

Устройство для преобразования угла поворота вала в код реализует способ следующим образом.

При вращении измерительного диска относительно щелевых диафрагм индикаторного диска излучение источника излучения, модулированное сопряжением щелевых диафрагм с кодовыми дорожка- ми, попадает на фотоприемники блока 2, размещенные против кодовых доро ;«етс старших по весу разрядов, и фото- приемники групп 3-10, размещенные

против дорожки младшего по весу раз™

5

ряда. При э том на выходах фотоприемников блока 2 формируется первая группа аналоговых электрических сигналов трапецеидальной формы. Таким образом осуществляется преобразование перемещения в оптические, а затем в элект рические аналоговые сигналы. Сигналы с выходов блока 2 фотоприемников поступают в блок 11 формирования выход

Q

0

ного кода ГО, где они преобразуются в первую группу прямоугольных электрических сигналов, образующихfстаршие разряды выходного кода преобразователя (код грубого отсчета).

На выходах групп 3-10 фотоприемни- КОБ формируется вторая группа аналоговых электрических сигналов, близких по форме к гармоническим. Выходы фотоприемников диаметрально противоположно размещенных групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10 включены попарно по балансной схеме. Такое включение позволяет сформировать сигналы без посто- (янной составляющей, которую необходимо компенсировать. Кроме того, балансное включение фотоприемников осу-, ществляет автоматическую компенсацию любого дрейфа по постоянной составляющей сигнала,

В связи с тем, что всегда имеет место определенный эксцентриситет измерительного диска , обусловленный технологическими погрешностями сборки преобразователя, в сигналах .групп 3-10 фотоприемников в зависимости от угла поворота вала появляются дополнительные гармоники, т.е. происходит искажение формы сигналов, что препятствую ет повышению точности. Искажения сигналов на выходах фотоприемников групп 3-10 вызвано перекрещиванием щелей индикаторного диска кодовой дорожки ТО из-за наличия эксцентриситета измерительного диска 1.

Так искажения формы сигналов на выходах .диаметрально размещенных групп 3 и7, 4и8,5и9, 6и10 фотоприемников практически отсутствуют в случае, когда угол, составленный вектором эксцентриситета (00) и линией, соединяющей эти группы, составляет 0 и 180 , Искажения сигналов максимальны на выходах диаметрально размещенных групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10 фотоприемникоЕ, когда угол, составленный вектором эксцентриситета (00) и линией5 соединяющей эти труппы, составляет 90° и 270°.

Нулевое значение выходного кода старших по весу разрядов преобразователя, определяемое угловыми координатами щелей индикаторного диска перед фотоприемниками блока 2, должно быть сдвинуто относительно одного из углов L, ,. .., у размещения групп 3-10 фотоприемников на величину 180 /п

22,5°, где

n - число групп 3-10 (в данном случае n 8).

Т.е. нулевой код на выходах блока 11 должен быть в одном из значений углов , , c/fl, . . ., if у

Предположим, что при угле t/ значение выходного кода блока I1 равно нулю. Далее по трем старшим разрядам выходного кода блока 11 поочередно определяют диапазоны углов Чр -% Уь Чг Уг- и в каждом диапазоне определяют пару диаметрально противоположных групп Зи7, 4и8, 5и 9, 6 и 10, одноименные выходные сигналы (т.е. сигналы на выходах фотоприемников, имеющих одинаковые номера в группе) которых имеют минимальный фазовый сдвиг, т.е. минимальный угол между вектором эксцентриситета (бЬ) и прямой, соединяющей данные группы 3 и7, 4 и 8, 5 и 9, биЗОи, следовательно, определяют сигналы с минимальными искажениями.

Минимальный фазовый сдвиг сигналов можно, например, определить путем выявления сигналов с максимальной амплитудой, так как при наличии фазовых сдвигов амплитуды сигналов на выходах фотоприемников, включенных по балансной схеме, уменьшаются. Фазовый сдвиг между диаметрально размещенными группами Зи7, 4 и 8, 5и9, 6 и 10 фотоприемников можно также определить при помощи двухлучевого осциллографа, временно разомкнув выходы фотоприемников друг от друга.

Три старших разряда выходного кода поступают на входы дешифраторов 12- 15, функционирующих по следующему алгоритму.

Когда на входах дешифраторов 12-15 присутствуют коды 000 или 011, т.е. вал преобразователя находится в диапазонах углов (/я- , Ца- Lf e , на выходе только лишь дешифратора 12 появляется высокий уровень. При входных кодах 001 и 101, т.е. когда вал находится в диапазонах углов ifg- , ifj, высокий уровень появляется на выходе дешифратора 13. Когда же на входах дешифраторов 12-15 присутствуют коды 010 и НО, т.е. вал находится в диапазонах углов Lff- ifr и tp,- i/ , высокий уровень появляется на выходе дешифратора 14, а при кодах 011 и 111, т.е. в диапазонах ff- (J и M CV высокий уровень появляется на выходе дешифратора 15.

0

5

При нулевом значении кода на входах дешифраторов 12-15 вектор 00 составляет минимальный угол с прямой, соединяющей группы 3 и 7 фотоприемников, выходы которых поступают на входы коммутатора 16. Следовательно, выход дешифратора 12 необходимо соединить с управляющим входом коммутатора 16. Выходы дешифраторов 13-15 необходимо соединить с управляющими входами коммутаторов 17-19 соответственно, входы которых соединены с выходами групп 4и8, 5и9и6и 10 фотоприемников соответственно.

Так как одноименные выходы коммутаторов 16-19 соединены между собой и с входами блока 20 формирования выходного кода ТО, то при наличии вы0 сокого уровня на управляющих входах коммутаторов 16-19 соответствующие аналоговые электрические сигналы проходят на входы блока 20, в котором они преобразуются во вторую группу

5 прямоугольных электрических сигналов, образующих младшие оазряды выходного кода (код точного отсчета). За один оборот вала высокий уровень на управляющем входе каждого из коммута0 торов 16-19 появляется два раза. Та- . ким образом, при вращении вала преобразователя на входы блока 20 пооче- v редно с выходов всех групп 3-10 фотоприемников поступают только лишь сигналы с минимальными искажениями.

Блок 20 представляет собой интерполятор, выполненный, например, на основе потенциометрического фазовращателя. Согласование между каналами грубого и точного отсчета осуществляется общеизвестным методом двойной щетки.

Количество групп 3-10 фотоприемников выбирается, исходя из точности, предъявляемой к преобразователю.

Формула изобретения

5

0

5

Способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на преобразовании угла поворота вала в совокупность оптических сигналов, преобразовании каждого из оптических сигналов с помощью соответствующего фотоприемника в анапоговый электрический сигнал, преобразовании первой группы аналоговых электрических сигналов в первую группу прямоугольных электричес715629708

ких сигналов, соответствующую коду.мируемыми диаметрально расположенными грубого отсчета, преобразовании ана-подгруппами фотоприемников, для каж- логовых электрических сигналов под-дои пары аналоговых электрических сиг- групп второй группы во вторую группуналов соответствующих подгрупп, имею- прямоугольных электрических сигналов,щей наименьший фазовый сдвиг, опреде- соответствующую коду точного отсчета,ляют соответствующий код грубого от- отличающийся тем, что,счета, а во вторую группу прямоуголь- с целью повышения точности преобрази-ных электрических сигналов преобра- ва;ния, в нем предварительно для ана- .Qзуют аналоговые электрические сигналы лотовых электрических сигналов под-тех подгрупп, для которых код грубого групп второй группы определяют фазо-отсчета соответствует наименьшему фа- вые сдвиги между одноименными аналоге-зовому сдвигу в данный момент преоб- выми электрическими сигналами, фор-разования.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления телескопами. Целью изобретения является повышение точности преобразования. С этой целью в способе преобразования угла поворота вала в код преобразуют угол поворота вала в совокупность оптических сигналов, поступающих на фотоприемники блока 2, размещенные против дорожек грубого отсчета измерительного диска 1, и фотоприемники групп 3 - 10, расположенные против дорожки точного отсчета. В фотоприемниках оптические сигналы преобразуются в аналоговые электрические сигналы, первая группа коротых в блоке 11 формирования выходного кода грубого отсчета преобразуется в первую группу прямоугольных электрических сигналов, соответствующую коду грубого отсчета, а для второй группы аналоговых электрических сигналов, снимаемых с фотоприемников групп 3 - 10, предварительно определяют фазовые сдвиги между сигналами, снимаемыми с одноименных фотоприемников диаметрально расположенных групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10, для каждой пары сигналов с наименьшим в данной подгруппе сигналов фазовым сдвигом определяют соответствующий код грубого отсчета, аналоговые электрические сигналы тех из групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10, для которых в данный момент преобразования код грубого отсчета соответствует наименьшему фазовому сдвигу, преобразуют в блоке 20 во вторую группу прямоугольных сигналов, соответствующую коду точного отсчета. 1 ил.