;ЗЧАЯТ Советский патент 1973 года по МПК H03M1/26 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике. Устройство, в частности, предназначено для преобразования аналоговой информации об угловом положении объекта в дискретную форму в виде кода, который может быть использован в цифровой системе управления.

Известен позиционно-кодовый преобразователь углового, положения объекта, содержащий кодовые шкалы из ферромагнитного материала и магнитные считывающие элементы компенсациопиого типа, в которых используется принцип компепсации выходного сигнала с целью сведения его к пулю, когда с кодовой щкалы считывается код, соответствующий логическому пулю («О). Обмотки опроса считывающих элементов питаются переменным или импульсным напряжепием произвольной формы. Код формируется электрической схемой путем селе ктиро-ванил сигнала, соответствующего логической единице («1), на определеииом уровне.

Для известного преобразователя характерifa зависимость моментов формирования границ кодовых сигналов от колебаний напряжения питания обмоток опроса считывающих элементов и от изменений уровня срабатывапия пороговых элементов. Кроме того, при используемых методах компепсации выходного сигнала невозможно добиться отсутствия

сигнала па выход1юй обмотке считывающего элемента на всем интервале сигнала логического нуля. Все это приводит к уменьшению точности преобразования углового положения

объекта в код.

Цель изобретения - повышение точности., и надежности устройства.

Предлагаемый позтщионно-кодовый преобразователь отличается тем, что кодовые шкалы в каждом разряде состоят из двух кодовых колец, сдвинутых друг относительно друга на половину шага квантования. Обмотка опроса каждого считывающего элемента состоит из двух встречно включенных секций на

соответствующих концах магнитопровода, подключенных к импульсному источнику питання, выполненному в виде источника прямоугольпого напряжения. Выходная обмотка каждого считывающего элемента расположепа в средней части магнитопровода и подключена ко входу схемы формирования кодовых сигналов, содержащ,ей последовательно соединенные однополярный нзль-орган, схему совпадения и схему преобразования серии

импульсов в непрерывный сигнал.

Использование для питания обмоток опроса прямоугольных импульсов напряжения с крутыми фронтами позволяет получить на выходе считывающих элементов импульсы большей амплитуды, получеппые в результате

дифференцирования фронтов, так как амплитуда выходных импульсов пропорциональна градиенту нарастания и спада сигнала на обмотке опроса. Получение большей амплитуды позволяет увеличить точность преобразования угла в код.

Параметры обмоток считывающих элементов и частоту питающего напряжения подбирают такими, чтобы было обеспечено четко дифференцирование фронтов прямоугольного напряжения, питающего обмотки опроса считывающих элементов.

Потенциальный кодовый сигнал в каждом разряде позиционно-кодового преобразователя формируется полупроводниковым однополярным нуль-органом, схемой совпадения и схемой преобразования серии импульсов в непрерывный сигнал. Нуль-орган срабатывает при появлении на его входе импульса заданной полярности, причем порог срабатывания примерно на два порядка меньше максимального значения импульсного сигнала, снимаемого с выходной обмотки считывающего элемента, что приводит к значительному уменьшению ошибки в формировании границ кодовых сигналов от дрейфа порога срабатывания нуль-органа.

Колебания напрял ения питания обмоток опроса считывающих элементов в предлагаемом устройстве не влияют на момент изменения знака производной, а следовательно, практически и иа момент формирования границ кодовых сигналов, так как это определяется только магнитными сопротивлениями участков цепи на пути магнитных потоков от двух встречно включенных секций обмотки онроса считывающего элемента. Сигнал на выходной обмотке сбалансированного считывающего элемента равен нулю при одинаковых магнитных сопротивлениях обеих половин магнитопровода считывающего элемеита, т. е. тогда, когда оба торца магнитопровода находятся на числовых границах данного разряда кодовой шкалы. Таким образом, момент изменения зиака производной определяется только угловым ноложением кодовой шкалыПосле нуль-органа сигнал поступает на схему совпадения, на один вход которой подается стробирующий сигнал от источника питания обмоток опроса считывающих элементов, на другой - импульсы с выхода нуль-органа. Схема, преобразующая импульсный сигнал в потенциальный сигнал, соответствующий логической единице, состоит из инвертора, двух транзнсторных линий задержки и объединяющей их выходы схемы «ИЛИ.

На фиг. 1 представлена схема формирования кодового сигиала для одного разряда преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в различных участках схемы; на фиг. 3 - конструкция электромеханического блока преобразователя.

Ферромагнитные кодовые шкалы 1 выполнены в виде барабана, причем кодовая дорожка каждого разряда состоит из двух кодовых

колец, сдвинутых друг относительно друга на половину шага квантования в данном разряде.

Против кодовой дорожки в каждом разряде установлены диффереицирующие компеисационные считывающие элементы 2, каждый из которых выполнен в виде цилиндрического или П-образного магнитопровода с двумя обмотками: обмоткой опроса 3, состоящей из двух секций, включенных встречно и расположенных но краям магнитопровода, и выходной обмотки 4 в середине. Чтобы скомпенсировать выходной сигнал для того чтобы он при расположении считывающего элемента на числовой границе был равен нулю, выходную обмотку перемещают вдоль магиитопровода. При достижении компенсации обмотка фиксируется в данном положении.

Обмотка опроса 5 подключена к источнику прямоугольного импульсного напряжения 5, выходная обмотка 4 - ко входу схемы формирования кодовых сигналов 6, содержащей однополярный нуль-орган 7. К его выходу подключен один вход схемы совпадения 8, выполняющий логическую функцию «И, а другой вхОд этой же схемы подключен к источнику импульсного напряжения 5. Выход схемы совпадения подключен к схеме 9, преобразующей серию импульсов в непрерывный потенциальный кодовый сигнал логической единицы.

На временных диаграммах (фиг. 2) приняты следующие обозначения: и а - напряжение на выходе источиика питания обмоток опроса считывающих элементов;

Ub - напряжение на выходной обмотке считывающего элемента; (Ус - напряжение на выходе нуль-органа; (7й - напряжение на выходе схемы совпадения;

Ue - напряжение иа выходе схемы преобразования серии импульсов в ненрерывный сигнал (лотенциашьнЫй кодовый сигнал одного разряда преобразователя);

3 - время задержки выходного сигнала. На входном валу 10 электромеханического блока позиционно-кодового преобразователя (фиг. 3), установленном в подшипниках 11, закреплен цилиндр 12 с ферромагнитными кодовыми шкалами /, которые состоят для каждого разряда из двух кодовых колец 13, сдвинутых друг относительно друга на половину шага квантования в данном разряде. Кодовые шкалы всех разрядов объединены в многоразрядную шкалу штифтом 14. Точное взаимное расположение кодовых шкал обеспечено тем, что кодовый рисунок каждой шкалы выполнен от единой базовой поверхности - отверстия для штифта 14. Выполнение многоразрядной кодовой шкалы сборной упрощает ее изготовление и повышает технологичность, так как одновременно можно обрабатывать кодовые шкалы одинаковых разрядов для нескольких преобразователей. Против кодовых

шкал установлена закрепленная на корпусе изоляционная плата 15 со считывающими элементами 2, обмотки опроса 3 которых запрессованы в эту плату. Выходные обмотки 4 расположены в средней части магнитопроводов считывающих элементов.

При повороте входного вала с закрепленными на нем кодовыми шкалами периодически изменяется магнитная связь между выходной обмоткой считывающего элемента данного разряда и встречно включенными секциями обмотки опроса. Это определяет периодическое изменение знака импульсов, снимаемых с выходной обмотки считывающего элемента, и полученных в результате дифференцирования переднего и заднего фронтов прямоугольных импульсов, поступающих в обмотку опроса. При считывании с кодовой шкалы логической единицы полярность импзльсов, снимаемых с выходной обмотки, противоположна той, которая получается при считывании нуля.

Однополярный нуль-орган 7 выделяет импульсы заданной полярности и формирует их. На его выходе импульсы появляются с задерл кой на время 4, составляющее несколько микросекунд. Это исключает возможность формирования схемой совпадения 8 ложных импульсов при считывании с кодовой шкалы логического нуля.

На входы схемы совпадения поступают две серии импульсов: на один вход - от источника питания 5, на другой - с выхода нуль-органа 7. Частота следования импульсов в обеих сериях одинакова, причем при считывании единицы моменты наличия импульсов на выходе нуль-органа совпадают с моментами наличия имп)льсов на выходе источника питания, а при считывании нзля импульсы на

выходе пзль-органа появляются во время отсутствия импульсов на выходе источника питания. Таким образом, при считывании единицы на выходе схемы совпадения имеются

импульсы, при считывании нуля они отсутствзют. Схема 9 преобразует серию импульсов, появляющихся на выходе схемы совпадения 8, в сигнал постоянного тока. С выхода схемы 9 снимается нотенциальный кодовый

сигнал одного разряда нреобразователя. Схемы формирования кодового сигнала в остальных разрядах такие , как рассмотренная.

Предмет изобретения

15

Позиционно-кодовый преобразователь, содержащий кодовые щкалы, магнитные считывающие элементы, подключенные к импульсному источнику питания, и схему формироваНИН кодовых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и надежности устройства, кодовые шкалы в каждом разряде состоят из двух кодовых колец, сдвинутых друг отгюсительно друга на половину

щага квантования, обмотка опроса каладого считывающего элемента состоит из двух встречно включенных секций, расположенных на соответствующих концах магнитопровода и подключенных к импульсному источнику питанин, выполненному в виде источника прямоугольного напряжения, выходная обмотка считывающего элемента расположена в средней части магнитопровода и подключена ко входу схемы формирования кодовых

сигналов, содерл ащей последовательно соединенные Однополярный нуль-орган, схему совпадения и схему преобразования серии имП)1ьсов в непрерывный сигнал.