Функциональный преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1977 года по МПК G08C9/06 

1

Изобретение относнтся к автоматике, телемеханиJce и вычислительной технике и может быть использоно для функционального преобразования угловых перемещений в код для получения сетки цифровых периодических функций с неизменной начальной фазой.

Известны функциональные преобразователи угла поворота вала в код, содержащиефункциональную кодовую маску, оптически связанную с фстоприемниками и излучателем, выходы фотоприемников подключены к блоку вьщачи кода, дополнительные кодовые дорожки, оптически связа шые с излучателем и фотоприемниками 1 . Функциональный преобразователь отличается сложностью, которая вызвана трудностью вьшолнения кодовых дорожек и съема с них информации.

Известен также функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий излучатель, оптически связанный через свеаовод и систему волоконных жгутов, торцы которых образуют цилиндрическую кодовую маску, с матрицей Из фотоприемников, выходы которых подключены к входам коммутатора 2. Этот ггреобртователь имеет ограниченные функциональные возможности, в частности, невозможность огоювременной выдачи

сетки периодических функций с неизменной начапьной фазой и частотами, крат1п 1ми основной угловой частоте вращения вала.

Цедп. изобретения - расшире1ше функциональных возможностей преобразователя.

Это достигается тем, что в него введены блок синхронизации и управления реверсом и блок формирования коммутирующих HMiiynbcoB, а вдоль образующей цилиндри;ескст кодовой маски выполнены хоглмутируюшче кодовые дорожки, отггически связанные с излучателем и соответствующими фотонрием иками, выходы которых cotjjjtнены с входами блока сшочхашзации и управления реверсом, выходы последнего через блок формирования коммутирующих импульсов соединены с управляющими входами коммутатора.

На фиг. и 2 дано устройство предлагаемого функционального преобразователя; на фиг. 3 - структурная схема преобразователя; на «Ьнг. 4 диаграмма его работы.

Функциональньш преобразователь содержит излучатель 1, оптически связанный через световод 2, систему 3 волоконных жгутов 4, торцы которых образуют цилиндрическую кодовую маску 5 с матрицей 6 из фотопрнемников 7. Световод 2 выводится другим концом в польш цилиндрический вал 8, в к-гором параллельно оси вала 8 вьшолнена щель 9, . торец 10 вала 8 может быть выпот1ен сплошным.

Вдоль образующей цилиндрической кодовой NacKH 5 выполнены коммутирующие кодовые дорожки 11, «1тически связанные с излучателем 1 (через щель 9 и световод 2) и с соответствующими фотоприемниками 12 (через волоконные жгуты 4), выходы которых соединены с входами блока 13 синхронизации и управления реверсом. Выходы посткднего через блок 14 формирования коммутирующих импульсов соединены с управляющими входами коммутатора 15, к входам которого подключены выходы фотоприемкиков 7.

Преобразователь работает следующим образом. При вращении вала 8 (см. фигЛ) световой штрих, который получается в результате освещения излучателем 1 поверхности кодовой маски 5, перемещается по ее входному торцу. В результате этого на выходе волоксяшых жгутов 4 происходит смена оптического кода в соответствии с раскладксж светопроводящих жгутов (см. фиг. 2), причем каждому положению светового штриха соответст вует определенное двоичное число на выходе преобразователя.

Для получения какой-либо периодической функ1ЦШ, например ainX с удвоенной угловой частотой вращения вала используется одна кодовая дорожка, на которой набирается в коде функция j а-б1п24 и значе1ше этой функции N передается непосредственно с фотоприемников 1 на выход преобразователя (см. фиг. 4).

Для получения функции с меньшей частотой, чем основная частота вращения вала,необходима группа коммутирующих кодовых дорожек 11, чис )ю которых определяется коэффициентом деления. Рассмотрим, например, пример деления на три. Для осуществления такого преобразования с выхода каждой дорожки кодовой маски 5 подаются на эходы фотоприемников 7 в оптическом коде следующие функдаи (см, фиг. 4) :

.Sm|

,

sin 3

, f+ixr

XK ai

Sin После каждого оборота вала осуществляется поочередное подключение Лотоприемников 7 к выходу преобразователя и и результате на его выходе реализуется функция

sin

Nj a,

с частотой в 1ри раза меныией сюновнои частоты вращения вала.

Для правильною выбора фотоприемника 7, иодклшпаемого к )ь,лоду щ зобрззователя и инхроии зашп MuMcHja полклнмския сл;.жат фотоириемники 12, 6jinKnl3 - 15 и коммутиругопщя

кодовая дорожка 11 с квантами. Это осуществляется следующим образом.

В начальный момент (см. фш 4) на вход преобразователя подается сигнал начальной установки, в результате триггер блока 13 синхронизации и управления реверсом устанавливается в исходное состояние при котором первый из поступающих илвкульсов U, и U, не пройдет на его выход, кроме того осуществляется установка триггеров блока 14 формирования коммутирующих импульсов таким образом, что один из его триггеров приводится в ед1шичное состояние, а другие в нулевое. При этом на управляюище входы коммутатора 15 подается напряже кие Us и на выход преобразователя кодЫ,.

Допустим, что вращение вала происходит по часовой стрелке. В зтом случае с квантов коммутирующей кодовой дорожки 11, совпадающих с п и 1-м информа тинными квантами через фотоприемники 12 на блок 13 синхронизации и управления реверсом, последовательно подаются импульсы У и Ui, УС0

Для нормальной работы устршства необходимы импульсы постоянной амплитуды и длительности УЗ и У41 формируемые на выходе блока 13 синхронизации и управления реверсом. На его выход поступает только аторой из прищедших имГ. пульсов (У4), а первый (Уз) используется для подготовки триггеров блока 14 формирования коммутирующих импульсов. Далее импульс У, поступает через блок 14 формирования коммутирую0щих импульсов на группу ключей коммутатора 15. В результате на управляющий вход коммутатора 15 подается напряжение и«, а на выход коммут-атора 15 будет поступать код Nj. Для повыщения надежности работы схемы и устраиения сбоев, коf) торые могут возникнуть в результате пропадания одного из импульсов и, или у,, или в результате внешней помехи, на вход блока 13 синхронизации и управления реверсом дважды за период вращения подаются импульсы сброса (Jc, которые осу1цествля0ют принудительный сброс триггера блока 14 формирования коммутирующих импульсов.

При повороте вала еще на 360° процесс повторяется и на вход подается напряжение У.а на выход устройства код N3.

5

Таким образом при вращении вала по часовой стрелке будет осуществляться поочередное подключение фотоприемников с годовых дорожек к выходу преобразователя в следующей последовательности:

С:

N.- -tf 1

а на выходе будет реа:шзоиана функция

а, sin

N,

Т

При смене направления вращения вала и юиится очередность поступления импульсов U, и U,, и на пыхон блока 13 cHHXpoHirjaiuiii и управления реверсом приходит, импульс U,, KdioiM.rMun-rvпая в блок 14 формирования KOMMyTHpvioiuHX импульсов, осуществляет послеаовательное переключение триггеров, а к выходу подключаются фотоприемники 7 кодов

-N, -N,--N,-) ,

что н необходимо для правильной работы преобразователя.

Таким образом в преобразователе осуществляется преобразование (т.е. деление частоты . вращения вала на 3) независимо от направления вра11|еш:я.

Введение нескольких; групп кодирующих дорожек, шсло которых шределяется необходимым коэффициентом умножения или деления угловс частоты, позволяет получить сетку периоди 1еских функ1М1Й с неизменной начальной фазой во всем диапазоне скоростей вращения вала. Использование предлагаемого преобразователя позволяет создать более точные и универсальные диагностические устройства .Автоматических систем контроля и частотные ана;тазаторы.

Формула изобретения Функциональный преобразователь угла поворога вала в код,-содержащий излучатель, оптически

связанный через световод и систему волоконных жгутов, торцы которых образуют цилиндрическую кодовую маску, с матрицей кз фотоприемников, выходь которых подключены к входам коммутатора, отличающийся ,тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены блок синхрошзаиии и управления реверсом и блок формирования KOMMjTHpyющих импульсов, а вдоль образующей цнлиндрической кодовой маски выполнены коммутирующие кодовые дорожки, оптически связанные с излучателем и соответствующими фотоприемникамн, выходы которых соединены с входами блока синхронизации и управления реверсом, выходы которого через блок

формирования коммутирующих импульсов соединены с управлякяцими входами коммутатора.

JfcT04HHKH информации, пршштые во внимание црн экспертизе:

1. Фаташов В.Г. 1Дифраторы перемещений

1965., стр. 40-45.

2. Фотоэлектрические преобразователи инфорNsauHif , под ред. Преснухина Л. Н. 1974, стр. 300,

34J.

Фиг.1 L i: