Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1978 года по МПК G08C9/08 

1

Изобретение относится к элементам систем числового управления машинами и механизмами.

Известны преобразователи угла поворота вала в, код, содержащие магнитные системы считывания, выполненные на основе неподвижных магнитоуправляемых контактов в качестве элементов считывания и поворотного упраБляюш;его элемента в виде постоянных магнитов 1.

Недостаток известных преобразователей угла поворота вала в код состоит в сравнительно невысокой точности и надежности работы.

Иаиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержаш,ий магнитные системы считывания грубого и точного отсчетов, выполненные в виде ротора, на котором размещен управляющий элемент, и дискового статора, на котором по окрул ности расположены магнитоуправляемые контакты, и блок преобразования, выполненный из элементов ИЛИ, ключей и дешифратора 2.

Недостатком этого известного устройства является ограничение точности из-за специфического явления гистерезиса (неодинаковые углы срабатывания и отпускания), присущего магнитоуправляемым контактам

вследствие неодинакового магнитного сопротивления их в замкнутом и разомкнутом состояниях.

Цель изобретения - повыщение точности устройства.

Для этого в блок преобразования введены сумматор и два шифратора, селектор угловых делений магнитной системы считывания грубого отсчета, компаратор полуоборота ротора магнитной системы считывания точного отсчета, магнитоуправляемые контакты статора магнитной системы считывания грубого отсчета соединены через элементы ИЛИ с первыми входами селектора угловых делений магнитной системы считывания грубого отсчета и к одним входам ключей, к другим входам которых подключены выходы селектора угловых делений грубой магнитной системы считывания, ко вторым входам которого подключен выход компаратора полуоборота ротора магнитной системы считывания грубого отсчета, соединенного своими входами с магнптоуправляемыми контактами статора магнитной системы считывания точного отсчета и со входами дешифратора, выходы которого через первый шифратор соединены с одним входом сумматора, с другим входом которого через второй шифратор соединены выходы ключей.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предложенного устройства; фиг. 2 - круговая диаграмма информационных сигналов в устройстве.

Преобразователь угла поворота в код содержит магнитную систему считывания грубого отсчета в виде ротора 1, сопряженного с принимающим 2 угла поворота, например, сельсином, через редуктор 3, и дискового статора 4, на котором по окружности расположены магнитоуправляемые контакты 5, на роторе 1 размещен управляющий элемент 6, например, в виде постоянного магнита. С редуктором 3 через полую ось ротора 1 связан ротор 7 с управляющим магнитным элементом 8 магнитной системы считывания точного отсчета на базе дискового статора 9 с магнитоуправляемыми контактами 10. Конструктивно магнитные системы считывания грубого и точного отсчетов аналогичны. Первые выводы магнитоуправляемых контактов 5 и 10 на каждом статоре 4, 9 соединены между собой и с источником питания общей контактной площадкой (заштрихованная область дисков), а вторые выводы служат источниками дискретных сигналов для оконечного сумматора 11, имеющего на входах 12, 13 старших и младших разрядов два шифратора 14, 15.

Связь шифратора 14 с контактами 5 грубого отсчета системы осуществляется через двухвходовые ключи 16, а шифратора 15 с контактами 10 системы точного отсчета - через дешифратор 17, выполненный на элементах запрета 18. Первые входы 19 ключей 16 подключены к трем распределительным элементам ИЛИ 20-22 таким образом, что первые входы 23 соответственно соединены с первым, вторым и третьим контактами, вторые входы 24 - с четвертым, пятым и шестым, остальные входы - с другими контактами с чередованием через два номера в том же порядке.

.Элементы ИЛИ 20-22 соединяют нервые входы 19 ключей 16 с их вторыми входами 25 через селектор 26 угловых делений 14 статора магнитной системы считывания грубого отсчета. Каждый из трех каналов селектора 26 имеет два сигнальных 27, 28 и один опорный 29 входы. Первый вход 27 первого канала подключен к выходу третьего элемента ИЛИ 20, второй вход 28 подключен к выходу второго элемента ИЛИ 21. Одноименные входы 27, 28 второго и третьего каналов подключены к выходам элементов ИЛИ 20-22 методом круговой транспозиции. Опорные входы 29 всех каналов подключены к контактам 10 магнитной системы считывания точного отсчета через компаратор полуоборота 30 ротора 7 магнитной системы считывания точного отсчета, а выходы 31-33 каждого канала подключены соответственно ко второму входу 25 тех ключей 16, первый вход 19 которых

соединен со входом элемента ИЛИ 20-22 соответственно.

Каждый ключ селектора 26 выполнен в виде элемента ИЛИ 34, содержащего на входах элемент занрета 35 и второй инвертирующий элемент ИЛИ 36. При этом два сигнальных входа элементов 35 и 36 объединены и служат опорным входом 29 канала, а запрещающий вход элемента запрета

35 и второй вход ипвертирующего элемента ИЛИ 36 служат соответственно первым и вторым входам канала.

Элементы запрета 18 в дещифраторе 17 имеют сигнальный 37 и запрещающий 38

входы. Последний из них соединен с сигнальным входом 37, соседнего по старшинству элемента 18 (относительно оборота ротора 7 по часовой стрелке). В последнем элементе 18 вход 38 подключен к сигнальному входу 37 первого элемента 18 дешифратора 17.

Компаратор полуоборота 30 выполнен в виде элемента ИЛИ 39, объединяющего выходы половины контактов 40 магнитной системы считывания точного отсчета, причем выходы первого 40 и последнего 41 ее контактов объединены до элемента ИЛИ 39 элементом запрета 42 с подключением, аналогичным использованному в дешифраторе 17.

Для управления работой устройства в шифраторы 14 п 15 вводят дополнительные строб-сигналы 43, 44. Иа круговой диаграмме (см. фиг. 2) дугообразными отрезками условно представлены единичные значения логических сигналов AJ и иг, соответствующих замкнутым состояниям контактов 5 и 10 с возрастанием порядковых номеров i, , 2, 3, ... по

часовой стрелке, а также единичное состояние сигнала S с компаратора полуоборота 30 в П1 и IV квадрантах статора 9. Символами Bj и bi обозначены соответствующие логические сигналы каждого /-го ключа 16

и /-ГО выхода дещифратора 17.

Принцип действия устройства основан на селекции единичного значения сигналов Bj и bi, однозначно соответствующих угловому положению фо и фн роторов 1 и 7, а

также последующей кодовой шифрации в шифраторах 14 и 15 порядкового номера младшего из двух контактов, между которыми зафиксировано полол ение ротора фо и фн. Эти коды заносятся на входы 12

и 13 накапливающего сумматора 11 посредством поочередного считывания строб-сигналами 43 и 44. Шифраторы 14 и 15 построены, например, по кодоматричному принципу, а выбор числовой шины в них осуществляется через логику (ключи 16 или элементы запрета 18). Специфическими погрешностями, присущими магнитоуправляемым контактам являются гистерезис и дребезг контактов при их включении и выключении, что приводит к образованию кратковременных или постоянных «мертвых зон. Устранение этих зон в устройстве (см. фиг. 1) осуществлено путем выбора рабочего режима и размера управляющих элементов, при котором сигналы магнитоуправляемых контактов на каледом статоре (например, «г н aj+i, Aj н Aj+i), взаимно перекрываются, так что зона перекрытия больше суммарных погрещностей за счет гистерезиса или дребезга контактов. Но при этом неизбежно одновременное срабатывание двух соседних контактов п появление неоднозначности отсчета в сумматоре 11. Удельный вес этой неоднозначности пропорционален цене оборота роторов 1 и 7, для последнего уменьшение погрешности соответствует передаточному числу редуктора 3. Устранение неопределенности производится дешифратором 17 для статора 9, а с помощью селектора 26 и ключей 16 - для статора 4 по сигналам компаратора полуоборота 30 статора 9. Сигнал ui с выхода каждого контакта 10 статора 9 проходит на выход дешифратора 17 до тех пор, пока не включится соседний по старшинству контакт GI+I. Это реализуется соединением элементов запрета (фиг. 1), компаратор полуоборота 30 действует по принципу объединения сигналов половины старших контактов статора 9, а согласование его рабочих пределов с дешифратором 17 производится элементом запрета 42. Селекция сигналов Bj, соответствующих уточненным угловым делением статора 4, производится пропусканием через ключи 16 сигналов AJ; в следующих трех случаях (см. фиг. 2); а) при замыкании кроме контакта AJ соседнего с ним младшего контакта AJ-I и при отсутствии сигнала с компаратора полуоборота 30, т. е., 5 0 (угловое полол ение ротора основной системы фо, а ротора 7 системы точного отсчета фн); б)при замыкании кроме контакта AJ соседнего с ним старшего контакта AJ+I и при наличпп сигнала с компаратора полуоборота 30, (полол ение роторов 1 и 7 задано углами Ф о и ср); в)при замыкании только одного AJ контакта (положение роторов 1 и 7 задано углами 9о и РН)Для этого сигналы AJ разделены по трем каналам распределительными элементами ИЛИ 20-22, выходные сигналы которых соответствуют переключательным функциям:S AVA.... л,rЛ,. /.3 .-., a формирование клапанирующего сигнала производится в трехканальном селекторе 26 в виде логических зависимостей ,..,/s) , .,/s) 6,/,,.sV(,Vs). При этом происходит «отсечение участков взаимного перекрытия сигналов на выходе данного контакта статора 4 и соседнего с ним младшего контакта при положении ротора 7 в III и IV квадрантах, а участие взаимного перекрытия сигналов на выходе данного контакта п соседнего с ним старшего контакта при положении ротора 7 в I и II квадрантах. Тем самым устраняется неоднозначность отсчета показаний системы считывания грубого отсчета и влияние гистерезиса контактов системы считывания грубого отсчета на точность кодирования. Это возможно благодаря тому, что погрешность кодирования вследствие гистерезиса контактов системы считывания точного отсчета и уменьшена в число раз, соответствующее передаточному числу редуктора 3. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содерл ащий магнитные системы считывания грубого и точного отсчетов, каждая из которых выполнена в виде ротора, па котором размещены управляющий элемент, и дискового статора, на котором по окружности расположены магнитоуправляемые контакты, и блок преобразования, выполненный из элементов ИЛИ, ключей и дешифратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в блок преобразования введены сумматор, два шифратора, селектор угловых делений магнитной системы считывания грубого отсчета и компаратор полуоборота ротора магнитной системы считывания точного отсчета, магнитоуправляемые контакты статора магнитной системы считывания грубого отсчета соединены через элементы ИЛИ с первыми входами селектора угловых делений магнитной системы считывания грубого отсчета и с одними входами ключей, к другим входам которых подключены выходы селектора угловых делений магнитной системы считывания грубого отсчета, ко вторым входам которого подключен выход компаратора полуоборота ротора магнитной системы считывания точного отсчета, соединенного своими входами с магнитоуправляемыми контактами статора магнитной системы считывания точного отсчета и с входами дешифратора, выходы которого через первый шифратор соединены с одним входом сумматора, с другим входом которого через второй шифратор соединены выходы ключей.

Источники информации, ирииятые во внимание при экснертизе

1. Л. А. Срибнер. «Путевые переключатели на магнитоуправляемых контактах, 1971, с. 18-20.

2. Авторское свидетельство СССР № 364010, кл. G 08С 9/08, 1971.