ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ВАЛА В ЦИФРОВОЙ КОД Советский патент 1966 года по МПК H03M1/22 G01B7/30 

Известны преобразователи углового положения вала в цифровой код, содержащие генераторы сигналов с механической модуляцией, смесители и счетчик импульсов.

Предложенный преобразователь отличается от известных тем, что в нем один из генераторов, связанный с измеряемым валом, имеет число зубцов или других элементов генерирования Zi, отличное от числа зубцов Z и Zs двух других генераторов, причем абсолютная величина разности Zi - Z2 равна Zi - Zy. Это увеличивает чувствительность устройства.

Кроме того, для повышения разрешающей способности, в устройстве использован умножитель частоты сигнала, включенный на вход счетчика.

На чертеже дана принципиальная схема преобразователя.

Измеряемый вал 1 связан с немагнитным фланцем 2, на котором укреплен зубчатый венец 3 из магнитопроводящего материала. Такой же зубчатый венец 4 укреплен на немагнитном фланце 5, связанном с валом 6 двигателя 7.

Неподвижно установленная магнитная система 8 состоит из постоянного магнита и катушки индуктивности. Магнитный поток постоянного магнита проходит через зубчатые венцы 3 и 4. Зубчатые венцы 3 и 4 имеют по Zi зубцов и при вращении вала 6 со скоростью п об/сек генерируют в катушке магнитной системы 8 сигнал, частота которого fi п Zi. В немагнитном корпусе 9 укреплены зубчатые венцы 10 R 11.

Зубчатый венец 12, имеющий Zz зубцов, укреплен на вращающемся фланце 5. Вместе с венцом 10, также имеющим Zi зубцов, и магнитной системой 13 он образует генератор сигнала, частота которого /, « - гНеподвижный зубчатый венец 11 и вращающийся вместе с немагнитным фланцем 14 на валу 6 зубчатый венец 15, имеющие по Zs зубцов, генерируют в магнитной системе 16 сигнал с частотой /з Z.

Двигатель 7 вращает вал 6 датчика с постоянной скоростью п об/сек.

Каждый из трех генераторов сигналов может быть выполнен так, что сигналы создаются при работе всех зубцов одновременно. Это позволяет получить сигналы большей величины и снизить требования к точности изготовления зубчатых венцов и сборки датчика.

Итак, датчик генерирует три сигнала разной частоты /1, /2 и fa- Если Zi - Zz Z - - Zi m, то и fi - /2 fs - fi « И.

Сигналы с частотой fi и /2 подаются на блок 17, состоящий из смесителя и фильтра низкой частоты. На выходе блока получается сигнал, содержащий переменную составляющую разностной частоты i /i-fa. Фаза

сигнала разностной частоты F определяется фазой сигнала Ф1 с частотой /i, поскольку сигнал fi связан с неподвижным венцом У/ и остается неизменным по фазе. Фаза 0i сигнала /1, а следовательно, и FI изменяется от О до 360° при повороте ф зубчатого венца 3 на один шаг зубцов, т. е. 0i Zj ф.

Сигналы с частотой fi и fj подаются на блок 18 такой же, как блок 17, на выходе которого получается сигнал разностной частоты F - Фаза 02 этого сигнала разностной частоты FZ также определяется только фазой сигнала f и изменяется от О до 360° при повороте ф зубчатого венца 3 на один шаг зубцов, т. е. Фа Zj ф.

При определенной величине ф угла поворота венца 3 фазы Ф и Фа сигналов F и f сдвигаются на одинаковую величину, но в разные стороны. В таком случае результирующий сдвиг фазы Ф между сигналами F и FS составит значение Ф 2Zi ф. Таким образом, поворот вала 1 с зубчатым венцом 3 вызывает в 2Zi раз больший сдвиг фазы двух сигналов, выделяемых предлагаемым устройством.

Один из этих сигналов, например, F.2, используется в качестве старт-импульса, открывающего вентильное устройство 19. При этом высокочастотный сигнал /а проходит через вентильное устройство 19 на счетчик 20. Сигнал FI используется в качестве стоп-импульса, закрывающего вентильное устройство 19 и

доступ высокочастотного сигнала /i на счетчик 20. В результате на счетчике зафиксируется число, характеризующее сдвиг фазы сигналов Fi и F, являющееся мерой угла поворота вала / в пределах половины шага зубцов Zj. Для повышения разрешающей способности датчика сигнал fi может быть умножен по частоте в умножителе 21.

Сброс отсчета, съем показаний со счетчика 20 и другие операции могут производиться по известным схемам.

Описываемый преобразователь можно применять в разработках ГОИ и других предприятиях оборонной промышленности.

Предмет изобретения

1. Преобразователь углового положения вала в цифровой код, содержащий генераторы сигналов с механической модуляцией, смесители и счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, один из генераторов, связанный с измеряемым валом, имеет число зубцов или других элементов генерирования Zi, отличное от числа зубцов Zg и Zs двух других генераторов, причем абсолютная величина разности Zi - - Z2 равна Zi - Zs.

2. Преобразователь по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей

способности, в нем использован умножитель частоты сигнала, включенный на вход счетчика.