Преобразователь угла поворота вала в интервалы времени Советский патент 1991 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах.

Целью изобретения является повышение быстродействие и надежности преобразователя угла поворота вала в интервалы времени.

На фиг.1 приведена схема преобразователя угла поворота вала в интервалы времени; на фиг.2 - временные диаграммы работы преобразователя; на фиг.З - блок управления шаговым двигателем.

Преобразователь угла поворота вала в интервалы времени содержит магнитный диск 1, электродвигатель 2, шаговый двигатель 3, Олок 4 управления шаговым двигателем, записывающую магнитную головку 5, считывающую магнитную головку 6, стирающие магнитные головки 7 и 8, универсальную магнитную головку 9, кривошип 10, элементы И 11 -16, элемент И Л И 17, счетчик 18, генератор 19 высокой частоты, генератор 20 импульсов, триггеры 21-23, усилители 24 и 25 чтения, усилитель 26 записи, элементы 27 и 28 задержки, кнопки 29 и 30, формирователь 31 импульсов, кольцевые дорожки 32 и 33, выполненные на магнитном диске 1, управляющий вход 34 преобразователя, выходы 35-38, генератор 39 логической единицы,

Блок 4 управления шаговым двигателем содержит триггер 40, транзисторы 41-44,

о о

ю о ю

резисторы 45-52 и диоды 53-56 и триггер 57, На фиг.З показаны также фазовые обмотки 58- 61 (Ф1-Ф4) шагового двигателя 3. При этом вход блока 4 соединен со счетными входами триггеров 57 и 40,

Преобразователь работает следующим образом.

Электродвигатель 2 с постоянной скоростью вращает магнитный диск 1 в направлении, показанном стрелкой. В режиме преобразования триггер 21 находятся в нулевом состоянии и сигнал с его инверсного выхода разрешает прохождение сигнала Пуск (фиг. 2а) через элемент И 15, Однако универсальная нагнитная головка 9 R это время находится в режиме чтения и при каждом прохождении метки С на кодовой дорожке 32 под нею, выдает импульс (фиг, 26) на вход усилителя 24 чтения,- который усиленный импульс выдает на вход формирователя 31 импульсов, на вход элемента И 14 и на выход 35 преобразователя в виде масштабного импульса С. Формирователь 31 импульсов вырабатывает отрицательный импульс (фиг. 2в), который запрещает прохождение сигнала Пуск через элемент И 15. Благодаря этому, если сигнал Пуск поступил во время действия импульса С, то он не может пройти через элемент И 15 до окончания запрещающего импульса. После окончания этого импульса или до его появления сигнал Пуск проходит через элемент И 15, устанавливает триггер 22 и сбрасываеттриггер 23, выдавший сигнал готовности (фиг. 2з) на выход 38 преобразователя. Сигнал с прямого выхода (фиг. 2г) триггера 22 поступает на оход элемента И 14 и разрешает прохождение через него импульса с выхода усилителя 24, Этот импульс поступает на выход 36 преобразователя и выдается как начальный импульс Н (биг. 2д). Задержанный на время rt в элементе 27 задержки, этот импульс сбрасызает триггер 22. В левой части временной диаграммы (фиг.2) показан нормальный случай, когда фронт импульса Пуск появился в отсутствие импульса С. Запрета не произошло и по первому же импульсу С выработан импульс Н. В правой части той же диаграммы показано, как фронт Пуск появился во время запрета, созданного импульсом С и. поэтому установка триггера 22 задержана, а выработка импульса Н произошла по следующему импульсу С. Благодаря этому элемент И 14 не урезает импульс Н.

После установки триггера 22 ближайшая метка, пройдя под головкой 9, создает импульс, который усиливается усилителем 24, выдается на выход 35 s кзчестое импульса С и одновременно через открытый элемент И 14 выдается на выход 36 в качестве импульса Н, также проходит через элемент ИЛИ 17, усиливается усилителем 26, проходит через открытый элемент И 13 на вход записывающей головки 5, которая наносит конечную метку на дорожку 33 диска 1. Диск

1вращается, и метка приближается к головке 6, положение которой зависит от текущего значения преобразуемого угла. Все

это время головка 9 считывает масштабные метки, которые появляются на выходе 35, как импульс С. Однако через элемент И 14 они не могут пройти, так как импульс Н, задержанный в элементе 27 задержки, сбросил триггер 22. Когда конечная метка пройдет под головкой 6, соединенный с ней усилитель 25 выдаст на выход 37 конечный импульс К (фиг. 2е). Этот импульс задержится в элементе 28 задержки на время гаи

установит триггер 23, который йыдаст на выход 38 сигнал готовности |(фиг. 23) к выполнению следующего преобразования. За время т г конечная метка К пройдет под головкой 7 и будет стерта, это предотвратит

возможность ее вторичного считывания (фиг, 2ж).

Операция разметки выполняется с использованием шагового двигателя 3. Однако предварительно при работающем

двигателе 2 производится очистка дорожки 32 от старых масштабных меток. Для этого необходимо нажать кнопку 29 и удержать ее на время, большее времени полного оборота диска 1. При этом генератор 19 соединен

со стирающей головкой 8, которая очистит дрожку 32. Для разметки электродвигатель

2отключается, а включается шаговый двигатель 3. Нужно нажать и отпустить кнопку 30. При этом установлен триггер 21, который

разрешит прохождение импульсов через логический элемент И 11 на счетный вход счетчика 18, на вход блока 4 и на вход элемента ИЛИ 17, Возникший на выходе генератора 20 импульс сосчитан счетчиком 18, усилится

в усилителе 26, пройдет через логический элемент И 12 на вход универсальной магнитной головки 9, которая нанесет метку С на дорожку 32. После этого шаговый двигатель

3установит диск 1 в новую позицию, и при появлении следующего импульса на выходе

генератора 20 процесс повторяется. Емкость счетчика 18 подбирается так. что он возвращается в начальное состояние после того, как на дорожку 32 нанесены все масш- табные метки. Это состояние определяет элемент И 16 и выдает на вход сброса триггер 21 сигнал, по фронту которого триггер 21 сбрасывается и запрещает прохождение импульсов генератора 20 через элемент И

11. На этом разметка закончена. Для перехода в режим преобразований необходимо выключить шаговый двигатель 3 и включить электродвигатель 2.

Блок работает следующим образом. На вход блока 4 с выхода логического элемента И 11 поступают импульсы, которые пбдэют- ся на счетные входы триггеров 57 и 40. Начальные состояния этих триггеров 57 и 40 могут быть произвольными, т.е. сброс не требуется Единичные (Qi и Q2) и нулевые выходы (Qi и 02) триггеров 57 и 40 через резисторы 45-48 соединены с базами транзисторов 41-44. Высокие уровни на выходах триггеров 57 и 40 открывают транзисторы 41-44, а низкие закрывают, При открытии транзисторов 41-44 через соединенную с его коллектором соответствующую обмотку 58-61, шагового двигателя 3 проходит импульс тока. Закрытие транзистора 41-44 завершает импульс тока. Диоды 53-56 защищают транзисторы 41-44 от пробоя в моменты их закрытия. Вращение шагового двигателя 3 происходит всегда в одну и ту же сторону.

Изменения состояний блока 4 под воздействием последовательно поступающих импульсов приведены в таблице.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в интервалы времени, содержащий электродвигатель, на валу которого установлен кодовый элемент, на котором выполнены две кодовые дорожки, кривошип, закрепленный на входном валу, считывающую и записывающую магнитные головки, первый триггер, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности преобразователя, в него введены генератор высокой частоты, генератор импульсов, два усилителя чтения, усилитель записи, генератор логической единицы, пять элементов И, элемент ИЛИ, два элемента задержки, формирователь импульсов, два триггера, блок управления шаговым двигателем, две кнопки, универсальная и две стирающие магнитные головки, шаговый двигатель, вал которого соединен с валом электродвигателя, кодовый элемент выполнен в виде диска, универсальная и первая стирающая магнитные головки установлены неподвижно против первой кодовой дорожки, записывающая головка установлена неподвижно против второй кодовой дорожки, считывающая и вторая стирающая магнитные головки установлены на кривошипе против второй кодовой дорожки, выход генератора высокой частоты соединен с второй стира- ющей магнитной головкой и с первым выводом первой кнопки, второй вывод которой соединен с первой стирающей магнитной головкой, выход генератора импульсов соединен с вторым входом первого элемента И.

выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и с входом блока управления шаговым двигателем, выходы которого соединены с шаговым двигателем, выход генератора логической единицы соединен с

первым выводом второй кнопки, второй вывод которой соединен с S-входом первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом второго элемента И, а инверсный выход первого триггера соединен с

первым входом третьего элемента И и первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с записывающей магнитной головкой, выход считывающей магнитной головки -соединен с входом первого

усилителя чтения, выход которого является первым выходом преобразователя и соединен с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с S-входом второго триггера, прямой выход которого является вторым выходом преобразователя, выход универсальной магнитной головки соединен с входом второго усилителя чтения, выход которого является третьим выходом преобразователя и соединен с входом формирователя импульсов и с первым входом пятого элемента И, выход которого является четвертым выходом преобразователя и соединен с входом второго элемента задерж- - ки и вторым входом элемента ИЛИ, выход

которого соединен с входом усилителя записи1, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом универсальной магнитной головки, второй вход третьего элемента И является управляющим входом преобразователя, третий вход третьего элемента И подключен к выходу формирователя импу - льсов, а выход третьего элемента И соединен с R-входом второго триггера и S-входом третьего триггера, R-вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, а прямой выход третьего триггера соединен с вторым входом пятого элемента И, выходы

счетчика соединены с соответствующими входами шестого элемента И, выход которого соединен с R-входом первого триггера.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах. Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности преобразователя угла поворота вала в интервалы времени. Цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий кодовый элемент, электродвигатель, кривошип, считывающую и записывающие магнитные головки, триггер, элемент И, счетчик, введены шаговый двигатель, генератор высокой частоты, генератор импульсов, два усилителя чтения, усилитель записи, генератор логической единицы, пять элементов И, элемент ИЛИ, два элемента задержки, формирователь импульсов, два триггера, блок управления шаговым двигателем, две кнопки, универсальная и две стирающие магнитные головки. Кодовый элемент выполнен в виде диска. Введение новых блоков с соответствующими связями позволяет повысить быстродействие преобразователя. Возможность перезаписи счетных меток на кодовом диске позволяет повысить надежность. 1 табл., 3 ил.

J4

15

11 п «

Пуск