Преобразователь угла поворота в код Советский патент 1979 года по МПК G08C9/00 

Предлагаемое устройство относится к области автоматики и вычислительной техники и может найти применение в цифровых системах автоматического управления. Известен преобразователь угла поворота в код, содержащий синхронный двигатель, генератор частоты и аппаратуру, сравнивающую код контролируемого преобразователя с формируемыми временными интервалами }. Недостатком этого преобразователя является недостаточная точность работы. Известен преобразователь угла поворота в код, содержащий кодовый датчик, тахогенератор, интегратор, сумматоры, шину опроса |2. Однако этот преобразователь имеет невысокую разрешающую способность, определяемую дискретностью кодового датчика. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угла поворота в код, содержащий многоотсчетный кодовый датчик, вход которого через редуктор кинематически связан с входным валом тахогенератора. При этом выход тахогенератора соединен с одним из входов интегратора, выход интегратора соединен с первым входом сумматора, а выход многоотсчетного датчика - с.входом регистра, один из выходов которого соединен с вторым входом сумматора 3J. Целью изобретения является повышение точности работы преобразователя угла. Это достигается тем, что в преобразователь введены дешифратор, блок хранения поправок, блок передачи и хранения кода, блок выявления изменения кода, электромагнитная муфта и блок включения питания, один из выходов которого соединен-с первым входом блока передачи и хранения кода и входом электромагнитной муфты, а другой, выход - с вторым входом блока, передачи и хранения кода. При этом вы.ход электромагнитной муфты соединен с входным валом тахогенератора, вы.код многоотсчетного датчика соединен через блок выявления изменения кода с другим входом интегратора и третьим входом блока передачи и хранения кода, выход которого соединен с третьим входом сумматора, а другой выход регистра через последовательно включенные дешифратор и блок хранения поправок соединен с четвертым входом сумматора. На фиг. I представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 показаны первый и второй разряды блока точного отсчета датчика. Многоотсчетный кодовый датчик I связан через редуктор 2 с электромагнитной

муфтой 3 и тахогенератором 4. Интегратор 5 подключен к блоку 6 выявления изменения кода и блоку 7 передачи и хранения ода, соединенному с блоком 8 включения питания и сумматором 3, связанным с регистром 10 и через блок 11 хранения поправок с дешифратором 12.

Датчик 1 содержит блок 13 точного отсчета, соединенный через понижающий редуктор 14 с блоком 15 грубого отсчета, и блок 16 формирования кода. Блок 7 содержит три1гер 17, регистр 18, элементы И 19 и 20.

Принцип действия предлагаемого преобразователя основан на том, что он содержит многоотсчетный кодовый датчик, блок точного отсчета которого представляет собой цифровой датчик (например, кодовый диск, оцифрованный в lJ-коде). Точность такого датчика определяется в основном точностью изготовления младшей дорожки кодового диска точного отсчета. Для конкретного экземпляра датчика точность нанесения границы квантования может быть замерена и запомнена как поправка к коду. При работе датчика, определяя факт изменения его кода и зная по считывпемому коду какая граница кванта определяет этот код, можно суммированием считанного кода с известной поправкой получить код, соответствующий этому положению с точностью, более высокой, чем величина кванта. Далее установкой тахогенератора 4, кинематически жестко связанного с поворотом кодового датчика, можно измерить путем интегрирования его показаний от момента перехода границы одного кванта до момента перехода границы следующего кванта угол разворота кодируемого вала внутри угла, соответствующего кванту.

На фиг. 2 О, 1, П, - идеально точные границы соответствующих квантов, А qa, , и т.д. - погрешности реального экземпляра кодового диска. Дополнительные разряды образуются за счет интегрирования скорости поворота кодируемого вала.

Указанный принцип действия преобразователя имеет следующие особенности с точки зрения включения и выключения его питания.

При выключении питания необходимо запоминать код дополнительных разрядов с тем, чтобы при включении питания эти разряды не пропали. Кроме того, при выключении питания предварительно должна отключаться кинематическая цепь, вращающая кодовый датчик и тахогенератор, после остановки которых должно выключаться питание электронной аппаратуры преобразователя. Кинематика преобразователя должна обеспечивать отсутствие возможности вращения кодового датчика в обесточенном состоянии.

Работает преобразователь следующим образом.

Вращение на многоотсчетный кодовый датчик I передается через электромагнитную

муфту 3, которая при. этом включена, и понижающий редуктор 2. На фиг. i представлен двухотсчетный кодовый датчик, имеющий блок 13 точного отсчета и блок 15 грубого отсчета, соединенные соответствуюи1им редуктором 14.

Блок 16 формирования кода вырабатывает код, пропорциональный углу поворота кодового датчика.

Одновременно с вращением кодового датчика происходит вращение тахогенератора 4, выход1 ые сигналы которого поступают на интегратор 5, формирующий на своем выходе код, пропорциональный углу поворота за время между сигналами, поступающими с выхода блока 6, которые вырабатываются в моменты изменения кода датчика I. Нсли кодовый диск точного отсчета оцифрован, например, в U-коде, то это происходит на границах участков младшей дорожки кодового диска, соответствующих съему сигнала «1 или «О. Таким образом, на выходе интегратора формируются дополнительные разряды по отношению к кванту кодового датчика.

Код датчика 1 хранится в регистре 10 в течение времени между опросами датчика, когда на его выходе код не формируется. На вход дешифратора 12 с выхода регистра поступают те разряды преобразователя, которые вырабатываются блоком 13 точного отсчета датчика. На выходе дещифратора формируются адресные сигналы запоминающего блока 11, количество их равно количеству кодовых комбинаций точного отсчета. В запоминающем блоке по этим адресам хранятся величины Affto , Acpi и т.д. Таким образом, на выходе сумматора 9 вырабатывается код преобразователя, представляющий собой сумму кода датчика 1, поправки к этому коду, поступающей из блока II, и кода интегратора 5, который поступает на вход сумматора.

Сказанное выше относится к случаю, когда преовразователь работает в режиме «продолжение работы. Этот режим наступает после включения питания преобразователя с момента поступления первого сигнала с блока 6. В этом режиме на выходе триггера 17 устанавливается сигнал «1, на выходе 2 блока 8 - сигнал «I, при котором электромагнитная муфта 3 включена, на выходе 22 блока 8 - сигнал «О.

Если происходит выключение питания преобразователя, в том числе и аварийное (т.е. внезапное), то он переходит в режим «окончание работы. При этом блок 8 сначала выключает электромагнитную муфту 3, а затем через время, необходимое для остановки кинематической цепи преобразователя, на выходе 22 формирует импульсный сигнал «I, который открывает элемент И 19, и код интегратора 5, равный показанию дополнительных разрядов в этот момент времени, запоминается в регистре 8. После этого блок 8 отключает источники питания электронных блоков преобразователя. Регистр 18 по сигналу на входе, связанном с блоком 8, после выключения питания сохраняет неизменным код, хранящийся в нем.

Включение питания преобразователя npi)изводится блоком 8 путем включения снг)чала источников питания электронных блоков, а затем электромагнитной муфты.

Режим «начало работы начинается с того, что код интегратора 5 равен нулю, триггер 17 установлен в состояние «О и код регистра 18 поступает через элемент И 20 на вход 23 сумматора 9, тем самым на выходе преобразователя формируется код, равный коду в момент выключения питания. Далее при вращении кодируемого вала интегратор формирует на своем выходе код, который поступает на вход 24 сумматора наряду с остальными кодами, которые при этом не меняются. В таком режиме преобразователь работает до тех пор, пока с выхода блока 6 не поступит сигнал, свидетельствующий о прохождении границы кванта первого разряда кодового диска точного отсчета. При этом триггер 17 переходит в состояние «i, при котором элемент И 20 не пропускает код регистра 18. Таким образом преобразователь переходит в режим « продолжение работы.

В обесточенном состоянии электромагнитная муфта 3 не позволяет осуществлять вращение преобразователя со стороны кинематической цепи, которую она отключает от него. Следует отметить, что объем блока 11 пропорционален количеству хранимых поправок, а значит, количеству разрядов кодового диска блока точного отсчета. Уменьшение количества разрядов блока точного отсчета за счет увеличения количества разрядов других отсчетов позволяет соответственно сократить объем блока П.

Применение преобразователя в средних оптических телескопах, где установлены многоотсчетные многооборотные кодовые датчики, ПО.ЧВОЛИТ при тех же кодовых датчиках достигнуть болыией разрешающей способности и tO4HOCTH.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота в код, содержащий многоотсчетный кодовый датчик, вход которого через редуктор, кинематически связан с входным валом тахогенератора; выход которого соединен с одним из входов интегратора, причем выход интегра. тора соединен с первым входом сумматора, а выход многоотсчетного датчика - с входом регистра, один из выходов которого соединен с вторым входом сумматора, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности преобразователя, в него введены дещифратор, блок хранения поправок, блок передачи и хранения кода, блок выявления измененияк ода, электромагнитная муфта и блок включения питания, один из выходов которого соединен с ггервым входом блока передачи и хранения кода и входом электромагнитной муфты, а другой выход - с вторым входом блока передачи и хранения кода, при этом выход электромагнитной муфты соединен с входным валом тахогенератора, выход многоотсчетного датчика соединен через блок выявления изменения кода с другим входом интегратора и третьим входом блока передачи и хранения кода, выход которого соединен

с третьим входом сумматора, а другой выход регистра через последовательно включенные дещифратор н блок хранения поправок соединен с четвертым входом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 08 С 9/00, 18.12.69.

2.Авторское свидетельствр СССР № 416719, кл. G 08 С 9/00, 19.07.71.

3.Авторское свидетельство СССР

№ 470850, кл. G 08 С 25/04, 03.01.74.

- шягщплялдягигпМляги

5

л

ш

M &

y//// // /////