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

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Идобретение относится к системам аБТО1латического преобразования перем© шенийв дискретный электрический сигнал, а именно к преобраэователя м угла поворота вала в код. Известен преобразователь угпа поворота вала в код, содержащий электроннопучевую трубку (ЗПТ) с дисковым элекrpo KHvit, расположенным с внутренней стороны экрана, с внешней стороны которого расположен подвижный элемент, а также генератор импульсов, соединенный череа делитель с блоком питания трубки и с триггером, выход которого через клю соединен со счетчиком Недостатком этого устройства являет ся низкая точность и быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь угла пс орота вала в код, содержащий ЭЛТ с дисковым электродом, расположенньш на внутренней поверхности экрана, подвижный элемент, располо женный с внешней стороны экрана ЭЛТ и связанный с входным валом, псюледовательно соединенные генератор, ключ, одна группа входов цифроаналогового) преобразователя (ЦАП), шина запуска через элемент ИЛИ и трттер соединена со вторым входом ключа, дисковый электрод подключен ко второму входу тригге- ра и через линию задержки - ко второму входу элемента ИЛИ, последсжательно соединенные коммутатор, шифратор и блок сравнения кодов, первый вход коммутатора соединен с шиной запуска, второй с выходом линий задержки, а третий с выходом блока сравнения кодов, выходы коммутатора соединены с другой группой ЦАП, а первая и вторая группы выходов ЦАП подключены соответственно ко входам ЭЛТ и ко вторым входам блока сравнения кодов 2J. Недостаток этого известного устройств ва состоит в его сравнительно низком бьютрюдействйй иэ-за того, что в таких преобразователях измepяйvIый угол преобра-. зуется в промежуточную величину - вр&37менной интервал,, который и кодируется. Следовательно, точность измерения угла зависит от точности измерения временного интервала, которая имеет опредеттенное конечное значение, определяемое в&личиной единиц наносекунд. Чтобы преобразовывать угол в код с погрешностью, например, в единицы угловых секунд, период развертки зада ющего элемента (луча ЭЛТ) должен быть порядка . Таким образом, чем мень ше скорость движения луча, тетл с большей точностью при одной и той же частоте генератора может быть измерен угол. Однако скорость развертки луча в сов ре-, манных ЗЛТ может быть значительно большей. Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя угла поворота вала в.-код. Поставленная цель достигается за счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код, введены второй триг гер и второй ключ, один вход второго . триггера соединен с шиной запуска, а его второй вход соединен с дисковым электродом и с входом линии задержки, выход второго триггера подключен к первому входу второго ключа и к второму входу другой группы входсю ЦАП, к третьему входу этой группы входов которого подключен выход второго ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов. На фиг. 1 приведена структурная сх&ма преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - временная диаграм,ма, поясняющая работу преобразователя. Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор 1 импульсов, первый и второй ключи 2 и 3, ЦАП 4, ЭЛТ 5 с дисковым электродом 6, чувствительный элемент 7, входной вал 8, пер вый и второй триггеры 9 и Ю, линию 11 задержки, коммутатор 12, шифратор 13, блок 14 сравнения кодов, шину 15 запуска. Работа преобразователя угла поворота вала в код происходит следующим образом. LLAn 4 формирует напряжения кольцевой развартки, подаваемое на входы ЭЛТ 5 (фиг. 1). ЦАП 4 имеет N исходных состояний, определяемых соответствующими кодами на его вторых выходах выходах дискретной части ЦАП 4. Таким образом, период развертки Тр (фиг. 2а) и окружность 2 н также оказываются разбитыми на К| y4acTKOBi,,.,(p..,). 0 ри выборе i.«tj; 4 Р а. N Переход из одного участка в другой роисходит при поступлении на вход ЦАП 4 ГП импульсов от генератора 1 - где ig - спедования импупьссиэ (фиг. 26). В связи о этим дискретаая часть 11АП 4 {а, спадовательно, и соответствующие его выходы) может рассматриваться как состоящая из двух последовательно соединенных счетных элементов. В первом из вих изменение кода происходит непрерывно, а емкость этсдю элемента равна m , во втором элементе иетленение кода происходит только при изменении номера участка, емкость этого элемента равна N . При поступлении с шины 15 запуска импульса на вход триггера 9 последний перебрасывается, открывая ключ 3. Кроме этого, единичный потенциал с выхода триг Гера 9 поступает на вход ЦАП 4, подклю чая к sro выходу фильтр, настроенный на частоту is (где о т1) Импульсял тора 1 через ключ 3 с rsHepatopa i черезключ С5 начинают поступать на вход второго счетного anesweEBта дискретной части ЦАП 4. Таким образом, период развертьшания луча опредвпяется как Тр Тд {фиг. 2а). Импульс запуска поступает также на вход коммутатора 12, устанавливая его в первое состояние. На выходе связанного с коммутатором 12 шифратора 13 появляется код в используемой системе счисления. При поступлении на ПАП 4 первого импульса с генератора I, изменяется состояние выходов дискретной части ЦАП (второго счетного элемента). Блок 14 сравнения кодов выдает импульс, переводяший коммутатор 12 в первое состояние. На выхода шифратора 13 появляется код, соответствующий 2 в используемой система счисления. Перабросьь коммутатора 12 и шифратора 13 продолжаются до тех пор, пока при движении луча по экрану ЭЛТ 5 он непопадет в зону действия чувствительного элемента 7. При этом луч замкнется на дисковый электрод 6. с посладнетх поступает на вход триггера 9, возвращая его в исходное состояние. В результате кпюч 3 закрывается. Время раэ вертьтания определяется выражением 9Т,; Q.N-TO 360° 9 360° 360° где 9 - преобразуемый угол. При переброске триггера 9 к выходу ЦАП 4 подключается фильтр, настроенный на частоту {g/N т. Импульс с дискового электрода 6 поступает через ливню 11 задержки на вход триггера 10 и на второй вход коммутатора 12. Пусть в момен замыкания на ДРЮКОВЫЙ электрод 6 луч находился Б i-QM участке. Это соответст вует импульсам частоты Q , поступившим на вход второго счетного эпемента дискретной части ЦАП 4. Выход комму татора при этом находится -ом состоании, а на выходе шифратора 13 - код, соответствующий числу + 1. При поступлении импульса с линии задержки 11 на вход коммутатора 12 последний устававтшает второй счетный элемент ЦАП 4 в - 1 состояние. Переброс триггера 10 приводит к открыванию ключа 2 и импульсы с генератора 1 начинают поступать на вход первого счетного элемента дискретной части ЦАП 4. Начинается раа вертка луча иэ начала участка с периодом Тр-е m N -TO (фиг. 26). При этом любой участок проходится ттучом за время t 0 точность измерения угпового перемацения луча от точки начала повторного развертывания до прихода нового стоп-импульса с дискового электрода 6 может быть определена из выражения, , где t о(, - интервал времени повторного о разаертьгаания, откуда : To-J-i .J. . А(Х ± Таким образом, после повторного: раэ- 45 вертывания с увеличенным периодом « вертки преобразуемый угол 0 определяs-.(-f}-J..-, ется как., т Значения ( f - 1) и Ц определяются соответственно по кодам на выходах второго и первого счетного элементов ддскретной части ЦАП 4. Таким образом, общее время преобразо-гд ванвя угла S равно -, 4t - о б 360°I.H JJJ и в худшем спучае (для максимального преобразуемого угла S равного 2 fc ) составляет . . ,., . .(W.m.T При необходимости можно повысить точ-кость преобразования угла с6 путем статистического усреднения -результатов многократных замеров, для этого после прихода второго стоп-нмпульса устройство ке блокируется, а cтoп-шvJпyльc, пройдя линшо 11 задержки, задерживающую его на время считьшания результата с выходов ЦАП 4, вновь зйпускает устройство. Этот нее режим работы монсет быть использован для спеження за изменением преобразуемого угла. Экономический эффект от использования предложенного техн1гческогю решения обусловлен отмеченными выше его техннческими преимуществами. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий электроннолучевую трубку с дисковым электродам, расположенным на внутренней поверхности экрана, с внешней стороны которого располот. ж.ен подвижный элемент, связанный с входнык валом, генератор тлпульсов, сое диненный с одним входом первого ключа, к друго лу входу которого подключен выход первого триггера, один вход которого через линию зQдepн J и соединен с другим входом триггера и с дисковым электродом, выход первого ключа соедшген с первым входом одной группы входов штфроанапоговогог преобразователя, другая группа входов ко1Т)рого соединена с выходами коммутатора и с входами шифратора, первый вход коммутатора соеД1гаен с шиной запуска, второй вход коммутатора соединен с выходом линии задержки, ОД коммутатора соедкнем с выходом блока сравнения кодов, одна группа входов которого соединена с выходом шифратора. другая группа входов блока сравнения кодов соединена с одной группой выходов дифроаналогового преобразователя, другая группа выходов которого соединена с электроннолучевой трубкой, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены второй триггер и второй ключ, один вход второго триггера соединен с шшюй запуска, а его второй вход соедпиен с дисковым электродсми с входом Л1гаии задержки, выход второго триггера подключен к йервому входу второго ключа и к второму входу другой группы входов циф роаналогового г преобразователя, к третьему входу этой группы входов которого подключен выход второго ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидететтьство СССР по заявке № 2631458/18-24,

кл. Q 08 С 9/О6, 1978 (прототип).

Lf

tsad

IL