Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/06 

(54) ПРЕОБРАЗСВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автоматике информационно-измерительной и вычислительной технике и предназначено для преобразования угловых и линейных перемещений в число импульсов, пропорциональное величине перемещения. Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие установленный на валу диск с отверстиями, оптически связанные через отверстия фотоприемник и осветитель, кинематичес ки связанные при этом с валом, форми- 2рватель, подключенный к фотоприемнику . Эти преобразователи ненадежны в работе, так как могут формировать избы точную информацию при наличии флуктуации в канале оптической связи во время возвратно-поступательных колебаний при основном направлении движени т.е. если колебательное движение начато при наличии оптической связи фотоприем Ш1ка и осветителя через отверстие диска и уровень сигнала, поступающего с фотоприемника на формирователь, близок к порогу его срабатывания. Для исключения формирования избыточных импульсов требуется применение стабилизирующих устройств. Наиболее близким техническим реще- нием к предложенному является фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий осветитель и .фотоприемники, оптически связашые через отверстия диска, триггеры Шмидта, соединенные с соответствующими фогоприемниками, триггер памяти и схему совпадения |j3. Для исключения формирования ложных импульсов при остановке отверстия диска напротив осветителя и фотоприемника из-за флуктуации в канале оптической .связи в преобразователе используются два фотоприемника, расположенных таким образом, что при вращении диска луч света от осветителя попадает поочередно на каждый из них. Цель изобретенр1я - nojibiiueHiie надежности преобразователя. Указанная цельдостигается тем, что в предлагаемый преобразователь угла поворота вала в код, содержащий установленный на валу диск с отверстиями, через которые оптически связаны фотоприемник и осветитель, кинематически связанные с валом, первый триггер Щмидта, вход которого соединен с выходом фотоприемника, триггер памяти, введены второй триггер .Шмидта и формирователи импульса фронта. Выход пер вого триггера Шмидта соединен через первый формирователь импульса фронта с первым входом триггера памяти, выход второго триггера Шмидта соединен через Второй формирователь импульса фронта со Вторым входом триггера памяти, вход второго триггера Шмидта соединен с выходом фотоприемника. На фиг. 1 представлен диск преобразователя, на фиг. 2 - то же, осевой разрез; на фиг. 3 - принпипиальная эле трическая схема преобразователя, на фкг. 4 диаграммы его работы в функ ции угла ck поворота. Преобразователь содержит (см. фиг„ 2) диск 1 с отверстиями 2 равномерно расположенными по окружности диска . Диск свободно установлен на валу 3. Поводок 4 жестоко укреплен на валу;, предотвращая смещение свободно установленного диска вдоль оси вала. Стопор 5 установлен на диске в зоне пере . мещения поводка. Осветитель 6 и-фотоприемник 7 укреплены на кронштейне 8 Кронштейн неподвижно установлен в зон перемещения диска таким образом, что между ними возникает трение. Таким о разом,. осветитель 6 и фотоприемних 7 оптически связываемые через отверстия 2 диска, одновременно посредством, поводка 4, стопора 5, кронштейна 8 и диска 1 кинематически связаны с валом

Выход фотоприемника 7 {см. фиг. З) подключен ко входам первого и второго триггеров 9 и 10 Шмидта, выходы которых Hepesa первый и второй формирователи 11, 12 импульса фронта соответственно подключены к первому и второму входам триггера памяти 13,

На диаграммах (см. фиг. 4) представлены сигналы, формируемые элементами схемы; U - сигнал, поступаюпшй с выхода фотоприемнкка 7 на входы триггеров 9, 1О Шмидта; U/, потеяаиалыгый сигнал, формируешз1й триг 7

последовательно проходят между осветителем 6 и фотоприемником 7, осуществляя их периодическую оптическую связь.

Сигнал и одновременно поступает на триггеры Шмидта 9, 10. При достижении угла ok поворота области 1 триг гером 9 Шмидта формируется высокий потенциальный уровень-сигнала Uj , по переднему фронту сигнала J. формирователь 11 импульса фронта формирует импульсный сигнал U который поступает на вход триггера 13 памяти На единичном выходе триггера 13 4 гером 9 Шмидта в соответствии с установленным для него порогом 14 срабаывания; -J 3 потенциальный сигнал, формируемый триггером 10 Шмидта в соответствии с установленным для него более высоким порогом 15 срабатывания; и - импульсный сигнал, формируемый формирователем 11 импульса фронта по переднему фронту сигнала (J ; -5 импульсный сигнал, формируемый формирователем 12 импульса фронта по заднему фронту сигнала Ug 5 Ug - потенциальный сигнал, формируемь1й триг гером 13 памяти по поступающим поочередко на его входы сигналам U , U . Сигнал U;| при наличии флуктуации в канале оптической связи имеет вид кривых, соответственно, номинального 16, увеличенного 17 и уменьшенного 18 по амплитуде сигнала. При этом изменяется крутизна фронтов сигнала J в функции угла поворота, вследствие чего, при постоянных порогах 14, 15 срабатывания триггеров 9, 1О Шмидта , момент формирования фронтов сигналов U-, Uj, а соответственно сигналов U 5 , будет лежать в областях 1-1У, определяемых диапазоном флуктуации. Амплитуда сигнала U , пороги 14, 15 срабатывания триггеров 9, 10 Шмидта выбираются из расчета непересечения областей 1-1У при максимальном диапазоне флуктуации сигнала U г, Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом. При движении вперед поводок 4 упирается в стопор 5. Диск 1, увлекаемый поводком 4 за стопор 5, преодолевает силу .трения между ним и кронштейном 8 и поворачивается относительно кронштейна совместно с валом 3. Таким образом, осветитель 6 и фотоприемник 7, укрепленные на кронштейне 8, кинематически Взаимодействуют с валом 3. По мере вращения вала 3 отверстия 2 диска 1 памяти устанавливается высокий потенц альный уровень. При достижерши угла п ворота области П триггером Ю Шмидта формируется высокий потенциальный уро вень-сигнала Uj , а при достижении области 111 им формируется низкий потенци ный уровень сигнала U, , По заднему фронту сигнала U формирователь 12 им лульса фронта формирует импульсный си нал и g, который поступает на второй вход триггера 13 памяти. На единичном выходе триггера 13 памяти устанавливается низкий потенциальный уровень. При достижении угла о( поворота области 1У триггером 9 Шмидта формируется низкий потенциальный уровень сигнала Uj. й- при достижении последую щей области I им вновь формируется высокий потенциальный уровень сигнала и„ , В дальнейшем при движении впе ред работа преобразователя повторяется На выходе триггера 13 памяти формируется последовательность электрически импульсов, число которых пропорционально углу поворота вала 3. При возникнове1ши колебательного движения j:aaa.a диск 1, сцепленный силами трения с кронштейном 8, остается неподвижным. Таким образоМз осветитель 6 и фотоприемник 7, укрепленные на кронштейне 8, вновь кинематически взаимодействуют с валом 3, который поворачивается относительно диска 1 и совершает с поводком 5 совместное колебательное движение назад. Если колебательное движение назад диска 1 начато при отсутствии оптической связи осв тителя 6 и фотоприемника 7 через отверстие 2, то изменения освещенности фотоприемника 7 не происходит, электрические импульсы на выходе триггера памяти 13 не формируются. Если колебательное движение назад диска 1 начато при наличии оптической связи осветителя 6 и фотогфиемника 7, причем угол ok поворота находится вне областей 1-1У, изменение освещенности фотопри- емника 7 флуктуации в канале оптической связи не вызывает изменения состояния триггеров 9, 10 Шмидта, соответственно электрические импульсы на выходе триггера памяти 13 .не формируются. В случае возникновения колебательного движения назад диска 1 при наличии оптической связи осветителя 6 и. фо топриемника 7, лричем угол Ы. поворота находится в одной-из областей 1-1У, 06 возможно, .вследствие изменения освещенности фотоариемника 7 из-за флуктуации -в кш1але оптической связи, изменение состояния одного i3 триггеров 9 или 10 Шмидта. При этом многократное срабатывание одного из триггеров Шмид- та вызывает многократную подачу импульсов на один и тот же вход триггера 13 памяти. Отсутствие поочередной подачи импульсов на оба входа триггера 13 памяти исключает изменение его состояния, а следовательно, не происходит формирования на его выходе последовательности электрических импульсов. Очередной импульс последовательности не будет сформирован после поворота вала 3 и поводка 5 вперед на величину, большую ранее возникшего колебательного движения назад. Формирование импульса и, по переднему фронту, а импульса и g по заднему фронту потенциального сигнала необходимо для уменьшения скважности формируемой триггером 13 памяти последовательности электрических импульсов. Выполнение формирователя в виде параллельной цепи, каждая из ветвей которой составлена из последовательно включенных триггера Шмидта, формирователя импульсов фронта, соответствугошего входа триггера памяти, позволяет при одной паре осветитель-фотоприемник исключить формирование избыточных импульсов, отказаться при .этом от дополнительных стабилизирующих устройств, что упрощает преобразователь угЛа поворота вала в код и повышает его надежность. Формула изобретения Пргюбразователь угла поворота вала в код, содержащий установленный на валу диск с отверстиями, через которые оптически связаны фотоприемник и осветитель, кинематически связанные с валом, первый триггер Шмидта, вход которого соединен с выходом фотоприемни- ка, триггер памяти, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния надежности преобразования, в него введены второй триггер Шмвдта и формирователи импульса фронта, выход первого триггера Шмидта соединен через первый формирователь импульса фронта с первым входом триггера памяти, выход второго триггера Шмидта соединен через второй формирователь импульса.

(Ьоонта со вторым входом триггера памяти, вход второго триггера Шмидта соединен с выходом фотоприемника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР№562846, кл. Q О8 G 9/06,26.04.76.

по заявке № 2454804, кл. G-08 С 9/О6, 22.02.77.

.2

15

фае л

/7 18

,15

т