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

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и служит .ОЛЯ преобразования угла пов рота вала в код. Известен датчик положения, включа ющий в себя кодирующие устройства, соединенные между собой малолюфтовым редуктором с передаточным отношением равным количеству кодовых комбинаций старшего кодирующего стройства и считывающие элементы {. Наиболее близким к изобретению по технической сущностиявляется пре образователь угла поворота вала в код, содержащий кодовые диски младших и старших разрядов, соединенные между собой через редуктор, и считывающие элементы 2. Одним из существенных недостатков указанных преобразователей углового перемещения в код является наличие редуктора с большим передаточным отношением, требующего применения специальных технических решений для соэ дькия безлюфтных зацеплений, что вызыаает усложнение койструкЦии и снижение точности их изготовления Целью изобретения является повыле ние нашежности преобразователя угла поворота вала в код, Это яостйгается тем, что в предлагаемый преобразователь введен блок формирования старших разрядов кода, выполненный на инверторах и сумматорах, считываюгаие элементы старших разрядов через соответствующий входной инвертор блока формирования старших разрядов кода подключены к первому входу каждого сумматора блока формирования старших разрядов, которые соединены между собой последовательно, ко второму входу каждого сумматора блока формирования старших разрядов подключен соответствующий считывающий элемент младшего разряда, а выходил сумматоров Подключены к cooTjeTdrrBViaaeMy вйкЪднЬки ийвёртгору блока фс 1мирования старших .разрядов, при этом кодовый диск старших разрядов выполнен с колиHecTBOM кодовых к(жбинадни J - 2 - а, (1) а р.цуктор выполнен с передаточным отношением ;,- ---;---;-, : --w-;,.- .-; . - -fnj- 2), , ,.. .. где а «1,2,3, ..« , г - число разрядов диска Старших ,. -х;;- разрядов. ; ;. ./;:. , ,V fta фиг 1 приведена блок-схема описываемого преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - кодовая маска полного шестираэрядного диска с количеством кодовых комбинаций, равным 64; на фиг, 3 - кодовая маска шестиразрядного диска, выполне ненного с количеством комбинаций, уменьшенным на величину а 1 по ора нению с полным объемом кодовых комбинаций, т.е. равным бЗ. Преобразователь 1 угла поворота вала в код (см.фиг.1) содержит диск 2 младших разрядов, выполненный с количеством кодовых комбинаций , К 2 (J) , где п - число младших разрядов диска, диск 3 старших разря дов, выполненный с количеством кодовых комбинаций, определяемым формулоп (1), считываю1иие элементы 4 и 5 младших и старших разрядов, редуктор 6, передаточное отношение которого опрс-дзляется по формуле (2), блок 7 формирования старших разрядов кода, содержащий в свою очередь входные инверторы 8, сумматоры 9 и выходные инверторы 10. Преобразователь 1 угла поворота вала в код предназначен для фор шрованйя параллельного п-разрядного кода, соответствующего определенному углу поворота его входного вала. Диски 2 и 3 служат для кодировани oпpeдeяe нoй величины угла поворота вала, соотсетственно, в п/- и рядные параллельные коды. Считывающие элементы 4 и 5 осуществляют декодирование этих величин, П1зичем п -разряднкЛ параллельный код непосредственно определяет младшие разрядил в выходном п -разрядном коде преобразователя, Редуктор 6 предназначен для обеспечения угла поворота выходных валов в соответствии с заданньгм передаточн отношением мгжду кодовыми дисками старших и младших разрядов. Дня формирования старших разрядо выходного п-разрядного кода преобраз вателя в последовательности, определяемой номером кодовой комбинации, служит блок 7 формирования старших разрядо1в кода, JB который прк ломоии входных интервалов 8 прямой п -разрядный код преобразуется в обратный параллельный код той Же разрядности апри помощи сумматоров 9 происходи поразрядное логическое суммирование поступающих на входы параллельныз кодоп. Получаемая на выходе сумма преоГ раэуется при помощи выходных и тервс.лов 10 в старшие раэрйды выход кого кода преобразова-геля. - В преобразователе 1 на выходньос валах редуктора 6 закреплены кодоай диски 2 и 3. Напротив кодовых дорож дисков расположены .считывакядив элем ты 4 и 5. Считывающие элементы 5 старших разрядов через йботбетству ший входной инвертор 8 блока 7 форм рования старших разрядов BtotbfiHoro п-раэрядного кОда преобразователя оединены с первым входом каждого умматора 9 того же блок.Считываюие элементы 4 младших разрядов непосредственно соединены со вторыми входами тех же сумматоров, а выходы умматоров подключены к входам,выходных инверторов 10. Преобразователь угла поворота ваа в код работает следующим образом. При вращении выходного вала редуктора 6, выполненного с передаточныМ:отношением, определяемым формулой (2), вращаются кодовый диск 2 разрядов, выполненный с количеством кодовых комбинаций, определяекым формулой (3), и кодовый диск 3 старших разрядов, выполненный с количеством кодовых, комбинаций, определяемым формулой (1). Код с масок этих дисков считывается при помощи считывавших элементов 4 и 5, и на их выходах появляются пу - и nji-разрядные коды, соответствующие определенному углу поворота выходного вала. С выполнением каждого полного оборота диском старших разрядов ng-разрядный код старших разрядов смещается относительно nf-разрядного кода диска младших разрядов на величину а, причем смещение кодов происходит в момент окончания полного оборота и смены кода диска младших разрядов. Смещенные относительно друг друга коды поступают в блок 7 формирования старших разрядов кода, причем nj-разрядный код поступает непосредственно на входы сумматоров 9, а n-i-разрядный код через входные инверторы 8 поступает на другие вхолы тех же сумматоров. Происходит их поразрядное суммирование. Смещение п/- и п -разрядных кодов на величину а обусловленную консгру тивным выполнением кодовых диско и редуктора, позволяет получить на выходе сумматоров обратный код старших разрядов, после преобразования которого вглходными инверторами 10 на Ьыходе блока 7 формирования старших разрядов кода образуются старшие разряда выходного п -разрядного кода преобразователя fe последовательности. Определяемой номером кодовой комбинации, , При таком KOHCtpvKTHBHOM выполнении преобразователя угла поворота вала S код общее количество выходных комбинаций определяется формулой К„р К,.М, (4) где М .- наибсзлъивий Целый множитель числа (. -а}, не содержшйий множитель, равный 2, В качестве примера выполнения,этого устройства рассмотрим наиболее оптимальный ва|зиант преобра1эователя 1 угла поворота Вала и код, у которого диск 2 младших разрядов выполнен семираэрядным с количеством кодовых комбинаций К 2 128, « кодовый диск 3 старших разрядов (см.фиг.3) выполнен шестИраэрядным с Количеством комбинаций, уменьшенным на величину по сравнению с полнмч объемом ко довых комбинаций, т.е. К- 2° - I 63, Передаточное отношение редукто ра при этом равно 1/2 63/64 Общее количество выходных кодовых комбинаций при таком конструктивном выполнении преобразователя составляет К„р 63 8064. Рассмотрим формирование 13-раэряд ного выходного кода данного преобразователя на примере одного из номеро кодовых комбинаций, допустим 4664-го семь разрядов этого кода непосредственно формируются считываю .щими элементами 4 и составляют следующий код Старшие же шесть разрядов искусст венно формируются в блоке 7 формиров ния старших разрядов кода путем пред варительного инвертирования входными инверторами 8 прямого шестиразрядног снимаемого счптываюг1шми элементами 5 в тот же момент времени, в обратный код и дальнейшего поразрядного логического суммирования сумматорами 9; код старших разрядов смешен относительно кода младших разрядов на величину а 56, определяемую номером кодовой комбинации двух- параллельных кодов старших и младших разрядов (причем используются лишь старшие шесть разрядов в младшем коде) .. . ,011010 111111 011011 1011010 011011 Полученный результат является обратным параллельным кодом старших разрядов, после преобразования крто рого выходными инверторами 10 на выходе блока 7 Формирования старших разрядов кода образуется прямой код старших разрядов 13-разрядного параллельного выходного кода преобразователя что соответствует 4664 кодовой комбинации. Проведенные преобразования справедливы для любого номера кодовой комбинации от О до 8064, Для предлагаемого преобразователя, угла поворота вала в код дискретности, соответственно, равны для диска старших разрядов А 360°. 64 5l i - 128-63 2 51 , для диска младших разрядов д 360°. 63 о / 2 128-63 - Наличие в конструкции предлагаемого преобразователя трех элементов кодового диска 3 старших разрядов с количеством кодовых комбинаций К а, редуктора 6 с передаточным отношением а/2 и блока 7 формирования старших разрядов дает новый положительный эффект, т.е. приблизительно одинаковые дискретностид, Д2 20501 при сохранении определенной последовательности выходных кодовых комбинаций от О до 8064, что в результате повышает надежность считывания кодов ггри вращении дисков благодаря ускоренному переходу теневых и прозрачных промежутков маски старшего кодового диска, исключает применение специальных спиральных дорожек для согласования отсчетов, позволяет упростить технологию изготовления кодовой маски диска старших разрядов, а в целом повышает надёж- . ность преобразователя угла поворота вала в код. Фоомула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий кодовые диски младших и старших разрядов, соединенные между собой через редуктор, и считывающие элементы, о тли ч а ю W и а с я тем, что, с цельк повышения надежности преобразоватепя, в него введен блок формирований старших разрядов кода, выполненный на инверторах и сумматорах, считывающие элементы Старших разрядов через сОответствуюшйй входной инвертор блока формирования старших разрядов подключеиы к первому входу каждого сумматора блока формирования старших разрядОй, котсрые соединены между сЬбой последовательно, ко второму входу каждого сумматора блока формирования старших разрядов подключён еоответствующий считьшаюашй элемент младшего разряда, а выходы сумматоров подключены к cooTBeTCTByTOWew выходному инвертору блока формирования старших разрядов, при этом кодовый диск CTaiximx разрядов выполнен с коичествбйкОдовьгх комбинаций 2 - - а,са редуктор вьшолнен с передаточным Отношением ., а ; W где а 1,2,3 .«. ,/ ;.

Пу- число разрядов диска старших

разрядов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 399893, кл. G 08 С 9/00, 1971,

2 Белянина П,Н„ Промышленные работы. Мо, Машиностроение, 1975, с. 194Л95,23Г.

4 26 2 Младшие рйИы 7 а ( Старшме