Магнитный преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/04 

двухкоординатной универсальной сканирующей потокочувствительной магнитной головкой) на фиг. 2 - устройство кодового диска с кольцевой шкалой в прямом и обратном коде, на фиг. 3 расположение символов частного кольцевого кода длиной L , равной , 1 и И-- 1; на фиг.- 4 - область сканирования головки для различных .частных кольцевых кодов с многозначным алфавитом; на фиг. 5 - возможная конструкция магнитного преобразователя угла поворота вала в код с двухкоординатным сканированием и многозначными элементами кодовой шкаль.

Обозначения, принятые в описании изобретения: вход 1 магнитного преобразователя угла поворота вала в код, на который поступает сигнал об изменении угла, блок 2 управления, блок 3 сканирования по строке (координате Х) , магнитная головка 4-, блок 5 синхронизации, блок 6, сканирования по столбцу (координата ), магнитный элемент 7(диск), рабочий слой 8 магнитного носителя с.множеством устойчивых состояний, блок 9 проверки кольцевого кода и формирования истинного кода дорожек 10 с витками синхроимпульсов, дорожка 11 с прямым кольцевым кодом, дорожка 12 с обратным кольцевым кодом, усилители-формирователи 13 и 14 сигнала магнитной (интегральной) головки, дорожки 15-19, образующие многоустойчивый магнитный носитель.

Магнитный угловой преобразователь работает следующим образом.

При поступлении сигнала запроса о измерении угла на вход 1 преобразователя, в блок управления 2, коммутатор 3 строки формирует сигнал, вызывающий сканирование головки 4 по координате X , вдоль которой на диск 7 записаны символы кольцевого кода и синхросигналы (методом без возвращения к нулю). В момент смены знака намагниченности на синхродорожке 10 блок 5 синхронизации формирует синхроимпульс, запускающий блок б сканирования столбца, осуществляющий сканирование по координате Y . Головка 4 столько раз просканирует по столбцам, сколько раз блок 5 синхронизации сформирует синхроимпульс, как это показано ходом стрелки на фиг. 1. С головки 4 сигналы прямого и дополнительного кодов поступают на блок проверки кольцевого кода и формирователя истинного кода угла. На фиг., 2 показано расположение синхрометок (дорожка 10) и символов кольцевого кода (дорожки 11 и 12), формируемых с помощью сдвигового ре гистра, трехчлен обратной связи которого описывается выражением

(1)

),

где n- длина кода.

Символы кольцевой шкалы в прямом коде а.,, а ... а. . .aj записаны по дорржке 11, а символы в обратном коде а,, Sj.... ..SL Jaпиcaны по дорожке 12, при этом они образуются по алгоритму

«n, p-«m-l,

(21

где Р - основание кода, а максимальный номер m равен L , которая называется длиной кольца и равна

L .

Символ с любым номером на кодовой шкале занимает участок равный Л, , а синхроимпульс располагается посередине участка (кванта).

На фиг. 3 приведены значения символов кольцевого кода с основаниями 2,5 и 11 при длине кода 7, 3 и 2. Очевидно, что эти шкалы характеризуются одинаковым количеством измерительной

информации Q, получаемой с выхода преобразователя

Q egL;AnT. (3)

Преобразователи с одинаковым Q имеют одинаковую точность, но достиЬается эта точность разными аппаратными средствами (затратами). Пусть Q равно 2,1. Для двоичного алфавита тогда длина кода равна 7, для пятиричного - 3, а для одиннадцатиричного2, т.е. по мере, увеличения многозначности алфавита уменьшается область элементарного сканирования. Под элементарным сканированием понимается наименьшая область перемещения чувствительности элемента, однозначно указывающая угол поворота вала. Эта область равна длине кода п , т.е. текущий угол поворота вала Ч равен

V-6mamn-°m.«.i

Если п 2, то Pnn°m mn т.е. для

одиннадцатиричного алфавита нужно сосчитать всего два соседних символа. Практически область сканирования вдвое больше п , так как при воспроизведении кода возникают искажения информации и для корректирования символов проверяются контрольные равенства вида

(5)

()«U,.® P- °Un-K

«L-O,

где otg и К - параметры трехчлена 5ц(х), приведенного в выражении (1) i «q-f m -1, ©- знак суммирования по modp, q - коэффициент кратности, принимающий значения от 1 до п.

Пусть шкала расположена в положении, когда первым начинает считываться символ а . Тогда таблица контрольных равенств для Q , равного 2, 1 примет вид

Длина кода

Зв®а7® a:,®ag®a2

, а, 0 а,

8ag®10a2€)a,0 8a ©IOaj©aj 0 Из таблицы видно, что длина кода однозначно определяет число контрол ных равенств. При удвоении Q(преобр зователь становится прецизионным)уд воится число и контрольных равенств составив соответственно 14, 6 и 4. Ким образсм, преимущества многознач ного алфавита нёсся 1ненны, а реализац например пятиричных элементов не представляет затруднений. Практичес р равно 5|-11. Одновременно увеличивается быстродействие преобразователя.Путь, проходимый сканистором при считывании 2п - разрядного кода, равен u.X 2ii. и при подстановке численных значе-. НИИ п иЯ(5+10-мкм) в выражение (6) получим, что д изменяется от 40 мкм для pali до 280 мкм , и (1 -4,2 дит, Ясно, что при ограниченной скорости сканистора меньший путь будет проходиться и за меньшее время. В прецизионном преобразователе технически проще реализовать перемещения на-десятки, чем на сотни м.икрометров. При этом в целом улучшаются ди намические характеристики устройства. Подсчет контрольных сумм по алгоритму (5)f т.е. суммирование символов по строке 12 и 13 (после инвертирования) значительно увеличивае надежность преобразователя. Еще более высокая достоверность съема кода достигается суммированием символов по столбцу, так как согласно выражению (2) иМеем - т®а„©1-0. , (7 Пересечение строки и столбца одно значно определяет ложный символ. В качестве 1 в выражении (7) можно считать синхроимпульс, так как лос7 ле его формирования начинается съем символов а и т-столбца. Ис-; пользование сканирующей головки для съема информации по двук координатам повышает экономичность преобразователя, уменьшает количество оборудования в тракте воспроизведения и упрощает к.анал связи. На фиг. 5 приведен один из возможных вариантов преобразователя с интегральной сканирующей магнитной головкой, намагничивакядей носитель в перпендикулярном направлении. Алфавит выбран 11-ричный, количество информации 2,1 БИТ. Многоустойчивость рабочего слоя носителя можно обеспечить разными способами. На фиг. 5 дорожка 11 имеет пять узких дорожек 15, 16, 17, 18 и 19 с переменным значением намагниченности в зависимости от значения си мв6ла а,. Если От 0 то дорожки 15fl9 размагничены, при ,-4 дорожки 15 17 размагничены, а 18, 19 намагничены и т.д. согласно фиг. 5. Двухкоординатная сканирующая головка в интегральном исполнении состоит из магнитной головки 4(один на дорожке),блока сканирования по строке 3 и столбцу 6, блока синхронизации 5 и усилителей сигналов 13 и 14. Перемещение по координате X на расстояние согласно, выражению (6) достигается тем, что элементы закреплены на блоке сканирования по строке 3 (пьезопластине), напряжение на которую подается при подаче сигнала запроса (на фиг. 5 входные сигналы не указаны). Магнитная головка 4 имеет обмотку записи w, и Обмотку потокочувствительного считывания w(генератор возбуждения и обмотки управления чувствительные элементом на фиг. 5 не указаны). Маг. нитная головка кольцевой шкалы подоеДинена через усилители к блоку канирования по столбцу 6, выполняющему функцию коммутаторл столбца, блок синхронизации 5 управляет как заполнением регистра, так и выдачей информации в выходной блок 9, определяющий суммы согласно выражений (5) и (7) и формирующий истинный код угла . Можно в преобразователе . применить классическую сканиру1Ш1ую гдловку, непосредственно сканирующую по координатам Х Y г например запись и считывание информации с помощью луча лазера, причем вращение пло скости поляризации луча будет зависеть от степени намагниченности носителя, т.е. значения символа Ощ

Возможно для записи и сканирования кода применить головку и носитель с переменными магнитными свойствами и т.д. В любом исполнении сохраняются основные признаки изобретения - многозначность алфавита, длногоустойчивость носителя, прямая и инверсная запись кода, двухкоординатная выборка, обеспечивающие экономичность, быстродействие и надежност Широкое применение преобразователь найдет при создании высоконадежных управляющих систем автоматики, телемеханики и вычислительной техники, в которых измеряемый и управляемый параметр функционально связан с углом,

а искажение значений угла недопустимо.

Формула изобретения

Магнитный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий магнитный , на первой дорожке которого нанесены сетки синхроимпульсов, а на второй дорожке - прямой кольцевой код, магнитную головку, блок управления, соединенный через блок сканирования по строке с магнитной головкой, соединенной с одним из входов блока синхронизации и блоком проварки кольцево1-о кода и формирования истинного кода, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности преобразователя в него введен блок сканирования по столбцу, вход которого соединен с выходом блока синхронизации, первый соединен с другим входом блока синхронизации, а другой выход - с магнитной головкой, на третьей дорожке магнитного элемента, нанесен дополнительный кольцевой код.

Симеоны ,e6Dti IUKOMI dj uui

KofluuectnBo

сиоёани&

AflUHd кода

кода п инфорн(

r

% k,.

Q

la,

дит

ff,

R;

ЦЦ1Ш

I

44

%

Щ

2,W

2,09

n

2,OS

W