ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ «УГОЛ — КОД» Советский патент 1974 года по МПК H03M1/24 

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования. Известны преобразователи «угол - код, содержащие электродвигатель, на валу которого закреплен полый кодовый барабан со щелями, осветитель, выполненный в виде источника света и конического зеркала, расположенного внутри кодового барабана, подвижную и неподвижную системы датчиков, оптически связанных через стекловолоконную оптику с фотоприемниками, подключенными к схеме формирования выходного сигнала. Описываемое устройство отличается от известных тем, что в нем подвижная и неподвижная системы датчиков выполнены в виде зеркал, причем зеркала неподвижной системы датчиков закреплены по окружности против щелей кодового барабана в корпусе преобразователя, а зеркала подвижной системы датчиков жестко закреплены на входном валу и расположены между кодовым барабаном и зеркалами неподвижной системы датчиков. Такое выполнение позволило повысить точность работы преобразователя. На фиг. 1 приведена механическая часть преобразователя; на фиг. 2 приведена блоксхема формирования выходного сигнала; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие работу устройства. Преобразователь «угол - код содержит электродвигатель 1, кодовый барабан 2, коническое зеркало 3, источник света 4, систему неподвижных зеркал 5, систему подвижных зеркал 6, входной вал 7, систему неподвижных стекловолокон 8, систему подвижных стекловолокон 9, дополнительные стекловолокна 10-13, фотоэлектрические умножители 14, 15, фотоприемники 16-19. Схема формирования выходного сигнала содержит ключ 20, счетчик точного отсчета 21, генератор квантующих импульсов 22, дополнительные ключи 23-29, линии задержки 30-33, счетчик грубого отсчета 34. Электродвигатель 1 вращает с постоянной скоростью кодовый барабан 2, который выполнен в виде полого цилиндра. По образующим цилиндра через определенный угол ф нанесены прорези. Количество их определяет,, ся по формуле , где ф - требуемый f диапазон точного отсчета. Соосно с цилиндром кодового барабана внутри его закреплено коническое зеркало 3. Лучи от источника света (например, оптического квантового генератора) 4, направленные но оси кодового барабана 2, попадают на коническое зеркало 3 и, отражаясь по всем направлениям, проходят через прорези кодового барабана 2. Таким образом образуется система вращаюш.ихся задаюш,их элементов в виде лучей. Для получения точного отсчета используются система зеркал 5, неподвижно закрепленных на корпусе преобразователя, и подвижная система зеркал 6, жестко прикрепленных к входному валу 7, который расположен соосно с кодовым барабаном. Углы между зеркалами 5, а также между зеркалами 6 имеют ту же величину ф, что и углы между прорезями кодового барабана. Количество зеркал 5, точно так же, как и зеркал 6, должно быть равно N. Совмешение одного неподвижно закрепленного зеркала 5 с одним подвижным 6 соответствует нулю точного и грубого отсчетов. Совмещение одного зеркала 5 с любым другим подвижным зеркалом соответствует только нулю точного отсчета. При вращении кодового барабана 2 лучи, проходящие через прорези, попадают одновременно на все зеркала 5, а затем также одновременно - на все зеркала 6. Отразившие ст неподвижных зеркал 5, лучи по неподвижной системе стекловолокон 8 попадают в фотоэлектрический умножитель 14, в котором вырабатывается стартовый импульс. Его можно представить в виде суммы импульсов (см. фиг. 3л), вырабатываемых фотоэлектрическим умножителем 14 в результате воздействия каждого из лучей. Преобразовав этот суммарный импульс соответствующим образом, сводят влияние технологических ошибок на результат измерения по точному отсчету к мипимуму. Точно так же лучи, отразившись от подвижных зеркал 6, по подвижной системе стекловолокон 9 попадают в фотоэлектрический умножитель 15, в котором вырабатывается суммарный стоповый импульс (см. фиг. 3,л). Необходимо, чтобы системы стекловолокон 8 и 9 были увязаны с системами зеркал. Для получения грубого отсчета и согласования точного и грубого отсчетов в барабане 2 опущена одна прорезь, а лучи от первых двух неподвижных зеркал 5, а также от первых двух подвижных зеркал 6 по дополнительным стекловолокнам 10-13 попадают соответственно на фотоприемники 16-19, в которых вырабатываются импульсы, соответствующие этим лучам. Импульс от фотоэлектрического умпожителя 14 открывает, а импульс от фотоэлектрического умнол ителя 15 закрывает ключ 20, через который в счетчик точного отсчета 21 поступают импульсы от генератора квантующих импульсов 22. При этом в счетчике 21 будет зафиксирован код угла ф, измеряемого по шкале точного отсчета. Весь измерительный угол LBX равен сумме углов, измеряемых по точному и грубому отсчетам, т. е. У вх Ф+фгр. При измерении угла по грубому отсчету происходит следующее. При вращении барабана 2 лучи света, отраженные от первых двух неподвижных зеркал 5, попадают, как было указано выше, в фотоприемники 16 и 17 через дополнительные стекловолокна 10 и 11. Импульс, выработанный фотоприемником 16, закрывает ключ 24, а импульс, выработанный фотоприемником 17, задерживается линией задержки 33 на время, большее т, и открывает ключ 24, где т- максимально возможное время опережения (из-за технологических ошибок) импульсом, выработанным фотоприемником 17, импульса, выработанного фотоприемником 16 (см. фиг. 3, а, б). Такое поочередное открывание и закрывание ключа 24 будет продолжаться до тех пор, пока вследствие того, что один задатчик исключен, от фотоприемника 16 импульса не поступит и ключ 24 останется открытым. Поэтому импульс от фотоприемника 17, задержанный линией задержки 33, пройдет через ключ 24 и откроет ключ 29 (см. фиг. 3, а, б, в, г). Каждый последующий импульс от фотоприемника 16 будет поступать через ключи 29 и 28 в счетчик грубого отсчета 34. Такое же поочередное закрывание и открывание ключа 23 производят импульсы, выработанные фотоприемииками 18 и 19, на которые воздействуют лучи от первых двух подвижных зеркал 6. В данном случае также нужна линия задержки 31, чтобы не произошло ложного закрывания ключа 29. Когда от фотоириемника 18 вследствие того, что один задатчик исключен, импульса не будет, ключ 23 останется открытым и имиульс от фотоприемника 19, пройдя линию задержки 31 и открытый ключ 25, закроет ключ 29 (см. фиг. 3, д, в, ж, з). В счетчике грубого отсчета 34 будет зафиксирован код угла, измеряемого по грубому отсчету (фиг. 3,«). Этот угол может быть определен по формуле: гр л. где ф - диапазон точного отсчета; п - число импульсов в счетчике грубого отсчета. Но при измерении углов, при которых показание точного отсчета близко к началу или концу диапазона точного отсчета, может возникнуть ошибка неоднозначности (из-за технологических ощибок). Для устранения этой ошибки неоднозначности весь диапазон точного отсчета условно разделяется на три части - начальную, срединную, конечную и применяется специальная схема, состоящая из ключей 25-28 и линий задержек 32 и 30. Когда показание точного отсчета находится в начальной части диапазона, то возможна лишь такая ощибка, при которой в результате опережения (из-за технологических ощнбок) импульсом, выработанным фотоприемником 18 и закрывающим ключ 29, импульса, выработанного фотоприемником 16, в счетчике грубого отсчета 34 не будет зафиксирован один импульс от фотоприемника 16 (на фиг. 3,/с эти импульсы показаны как составляющие суммарного стартового и стопового импульсов). Для устранения этого импульс, закрывающий ключ 29, необходимо задержать на время, большее ть где TI - максимально возможное время опережения. Так как эти импульсы входят как составляющие в суммарные стартовый и стоповый импульсы, то (см. фиг. 3,к) TI может быть определено так: - Т, + Т, 1-- 2 где Т м TZ - соответственно длительности суммарного стартового и стопового импульсов. Задержка осуществляется линией задержки 30. В результате этого все импульсы от фотоприемника 16 будут зафиксированы в счетчике грубого отсчета 34. При этом открыты ключи 27, 28 и закрыты ключи 25, 26. Когда вследствие технологический погрешностей происходит отставание импульса, закрываюш,его ключ 29, от импульса, выработанного фотоприемником 16, то оно не оказывает влияния на показание счетчика грубого отсчета 34. При показании точного отсчета в конечной части диапазона возможна лишь такая ошибка, когда в результате отставания импульса, выработанного фотоприемником 18 и закрывающего ключ 29, от импульса, выработанного фотоприемником 16, в счетчике грубого отсчета 34 будет зафиксирован один лишний импульс от фотоприемника 16 (см. фиг. 3,к). Для устранения этого импульсы, поступающие в счетчик 34 от фотоприемника 16, необходимо задерживать на время, большее TI (TI в этом случае - максимально возможное время отставания). Задержка осуществляется при помощи линии задержки 32, при этом открыты ключи 26, 25 и закрыты ключи 27, 28. Когда вследствие технологических погрешностей происходит опережение импульсом, выработанным фотоприемником 18, импульса от фотоприемника 16, то оно не оказывает влияние на показание счетчика грубого отсчета 34. Когда показание точного отсчета находится в срединной части диапазона точного отсчета, то ошибки неоднозначности стартового и стопового импульсов не происходит (см. фиг. 3,к), следовательно, задерживать тот или иной импульс не имеет смысла. При этом открыты ключи 25, 28 и закрыты ключи 26, 27. Итак нахождение в той или иной условной части диапазона определяется относительным расположением суммарных стартовых и стоповых импульсов. Команды на переключение ключей 25-27 поступают от счетчика точного отсчета 21 ь зависимости от кода угла, фиксируемого в пем. Первый импульс, поступающий в счетчик точного отсчета 21 от генератора 22. одновременно открывает ключи 27. 28 и закрывает ключи 25, 26, что соответствует начальной части диапазона. Так как величины начальной и конечной частей должны соответствовать величине Ть то положение разрядов, с которых должны сниматься вторая и третья команды на переключение ключей 25-28, также определяется величиной Ть Предмет изобретения Преобразователь «угол - код, содержащий электродвигатель, на валу которого закреплен полый кодовый барабан со щелями, осветитель, выполненный в виде источника света и конического зеркала, расположенного внутри кодового барабана, подвижную и неподвижную системы датчиков, оптически связанных через стекловолоконную оптику с фотоприемниками, подключенных к схеме формирования выходного сигнала, отличающийся тем, что. с целью повышения точности работы устройства, в нем подвижная и неподвижная системы датчиков выполнены в виде зеркал, причем зеркала неподвижной системы датчиков закреплены по окружности против Щелей кодового барабана в корпусе преобразователя, а зеркала подвижной системы датчиков жестко закреплены на входном валу п расположены между кодовым барабаном и зеркалами неподвижной системы датчиков.

г 9

е

-1