Фотоэлектрический преобразовательуглА пОВОРОТА ВАлА B чиСлО Советский патент 1981 года по МПК G08C9/06 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОБОРОТА ВАЛА В ЧИСЛО.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых следящих систе мах и системах управления объектами, содержащих ЦВМ. Известны цифровые преобразователи угла (ЦПУ), основанные на использовании механической развертки квантующей шкалы. Их особенностями являются наличие опорного и сигнального чувстви-. тельных элементов, которые во взаимодействии с квантующим элементом, связанным с приводом, осуществляют преобразование квантованной величины в электрическую величину. Квантующий и чувствительный элемен ты характеризуются наличием определенного числа зон состояний, которые отличаются друг от друга. Так, например, для индуктивных и емкостных датчиков угла это зубцовые впадины для фото9лек рических датчиков угла - прозрачность и непрозрачность и т. д. flj. Недостатком этих ЦПУ является низкая точность преобразования угла в коо, обусловленная трудностями изготовления квантующей шкалы с малой днскретностью. Наиболее близким к изобретению по 1; ехнической сущности является фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в число, содержащий корпус, привод, измерительный, индексные неподвижный и подвижные диски с радиальными растрами, на которых расположены реперные штрихи, на измерительном диске с радиальным растром расположено itl репер- ных штрихов, нанесенных через равные интервалы по всей длине его окружности, а один из них выполнен по отношению к другим удлиненным, фазовые растровые датчики угла, фазовый и реперный выходы соответственно первого и второго фа- зсюых растровых датчиков угла соединены с соответствующими входами блоков формирования старт- и стоп-сигналов соответственно, блок квантования фазы, блок задержки импульсов, ni триггеров. 362 frt элементов И, дешифраторы, блок сбора импульсов, счетчик импульсов и блок цифровой индикации J2}. Недостатком данного, фотоэлектрического преобразователя является низкая надёжность из-ва возможности возникновения сбоев при счете старт-« стоп- сигналов. Цель изобретения - повышение нацежности фотоэлектрического преобразовагеля угла поворота вала в число. Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрическом преобразователе содержащем корпус, в котором жестко закреплен неподвижный индексный диск срадиальным растром, привод, на валу которого расположен измерительный диск с радиальными растром, подвижный индексный диск с радиальным растром, установленный на измеряемом валу, на измерительном, индексных подвижном и неподвижном диска): с радиальными растрами доподнительно расположены реперные штрики, на измерительном диске с радиальным растром расположено m репер- ных штрихов, нанесенных через равные интервалы по всей длине его окружности, фазовый растровый датчик угла, включающий осветительную и фотоприемную систему, измерительный и неподвижный индекс ные диски с радиальными растрами, а вто рой - осветительную и фотоприемную систему, измерительный и подвижный индекс ные диски с радиальными растрами, фааоВЬ1Й и реперный выходы первого фазового растрового датчика угла соединены с соответствующими входами блока формирования старт-сигнала, выход которого сое динен с управляющим входом первого дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами установки в, единицу W триггеров, прямые выходы которых соединены с первыми входами элементов И соответственно, выходы которых подключены к соответствующим . входам блока сбора импульсов, выход ко торого соединен со входом счетчика импульсов, выходы которого подключены к соответствующим входам блока индикации, фазовый и реперный выходы второго фазового растрового датчика угла соединены с соответствующими входами блока формирования стоп-сигнала, вы ход которого соединен с управляющим входом второго деши4ч5атора, выходы которого соединены с соответствующими входами установки в ноль m триггеров, | ааовый выход первого фазового растрового датчика угла через блок квантовани 4. азы соединен со входом блока задержки четных импульсов, соответствующие выоды которого соединены со вторыми вхоами элементов И, на измерительном дисе с радиальным растром, расположены ве кодовые маскиj на индексных дисках радиальными растрами по одной линии с реперными штрихами размещены щелевые диафрагмы, кодовые выходы первого, и второго фазовых растровых датчиков угла соединены с соответствующими информационными входами первого и второго дешифраторов. На фиг. 1 изображена схема конструкции преобразователя, общий вид; на фиг. 2 и 3 - соответственно часть измерительного диска и часть подвижного и неподвижного индексных дисков; на фиг. 4 структурная схема преобразователя. Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в число содержит корпус 1, привод 2, вал 3 привода, измерительный диск 4 с радиальным растром, неподвижный диск 5 срадиальным растром, подвижный диск 6 с радиальным растром, вал 7, угловое положение которого преобразуется в код, осветительную систему 8, фотоприемную систему 9, измерительный радиальный растр 10, индексный радиальный растр 11, реперные штрихи 12, щелевые диафрагмы 13, кодовые маски 14, фазовые растровые датчики 15 и 16 угра) блоки 17 и 18 формирования старт- и стоп-сигналов, блок 19 квантования фазы, блок 20 задержки счетных импульсов, элементы И 21 , блок 22 сбора импульсов, триггеры 23, счетчик 24 импульсов, блок 25 цифровой индикации, дешифраторы 26 и 27. На фиг. 1-4 введены следующие обозначения: щ} - угловой шаг штрихов радиального растра 10; УПР . пР -соответственно угловые положения измерительного, неподвижного и подвижного индексных растровых дисков 4-6; V р- соответственно напряжения фазовых выходов датчиков 15 и 16; VP . - - соответственно напряжения реперных выходов «датчиков 15 и 16; старт стоп - соответственно старт- и стоп- :игн 1пов; v .- соответственно выходные напряжения коаовых каналов датчиков 15 и 16 Для устранения погрешности от эксцентриситета дисков 4-6 фазовые ка. налы датчиков 15 и 16 выполнены с двухсторонним считыванием (фиг. i).. . Угловое расстояние между упорными зЛ штрихами 12 диска 4 равно- ;р . Осветительная- 8 и фотоприемная 9 системы, диски 4 и 5 в совокупности представляют собой датчик 15, а освети тельная 8 и фотоприемная 9 системы, диски 4 и 6 - датчик 16, RoTopbie соде жат фазовый, реперный и кодовые каналы сьема информации (фиг. 1-3). Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в число работает сле дующим образом. При постЬянном вращении приводом 2 диска 4 с фазовых выходов датчиков 15 и. 16 снимаются напряжения V , фа зы которых линейно зависят в пределах одного шага от разностей угловых положений дисков 4 и 5 и 4 и 6 соответст венно. Эти напряжения V -V «р поступают на блоки 17 и 18 формирования стартги стоп- ;игналов и блок 19 квантования фазы. Последний формирует один счетный импульс на каждое прираще ние фазы, равное , что соответст. вуёт шагу квантования угла на величину . . В момент, когда реперный штрих 12 диска 4 проходит мимо реперного штриха 12 диска 5 на реперном выходе датчика 15 вырабатывается напряжение VP , которое поступает на блок формирования старт-сигнала. Для более точной фиксации углового положения старт Vp стробнруется импульсом, вырабатываемым в момент &., О. в результате формируется старт, поступающий на управляющий вход дешифратора 26, на информационные входы которого подаются напряжения, кодирующие в двоичном коде номер совпавшего репера диска 4. С соответствующего этому номеру выхода дешифратора 26, например первого, снимается импульс, запускающий триггер 23 в стартовое (единичное) состояние. При этом открывается элемент И 21. и счетные импульсы с первого выхода блока 20 задержки счетных импульсов на 1инают поступать через элемент И блок сбора импульсов 22 на вход счетчика импульсов 24. После этого совмещение с реперным штрихом 12 циска 5 каждого из (m-l) реперных штрихов 12 диска 4 приводит к поочередному запуску в стартовое состояние соответственно триггеров , и каждый раз со стартом очерецного 8 6 триггера 23 счетчик импульсов 24, про цолжая подсчет импульсов„ вызванных стартами прааыауших триггеров 23, начинает дополнительно подсчет счетных импульссю, снимаемых со следующего по порядку выхода блока 20 задержки счетных импульсов. В момент, когда/ например, первый реперный штрих 12 диска 4 проходит мимо реперного штриха 12 диска 6 на реперном выходе датчика 16 вырабатывается напряжение Vpo аналогичным образом как было описано, блок формиро вания стоп-сигнала формирует стоп кото{эый пройдя через дешифратор устанавливает триггер 23 в состояние стоп. Элемент 21 закрывается. После чего совмещение реперного штриха 12 диска 6 с каждым из (гг|-1) оставшихся реперных штрихов 12 диска 4 приводит последовательно JK возврату всех (т-1) триггеров состояние стоп и закрыванию (m-l) элементов И 21,j. В момент, когда закроется последний из открытых элементов И 21, подсчет счетных импульсов прекращается и счетчик импульсов 24 зафиксирует код, равный сумме коцов N,, ,,т , каждый из которых является цифровым эквивалентом углового положения циска 6 относительно диска 5, г. о. N - V - |«о и ПР HP- -.1.- Среднеарифметический код tri Р f является конечным результатом преобразования угла поворота вала в число. Таким образом, проалагаемый фотоэлектрический преобразователь угла пово- рота вала в число позволяет повысить надежность работы его по сравнению с известным за счет непосредственного определения номера реперного штриха измерительного диска с радиальным растром. ФормуЛ а изобретения Фотоэлектрический преобразователь глг поворота вала в число, содержащий орпус, в котором жестко закреплен еподвижный индексный диск с радиальым растром, привод, на валу которого асположен измерительный диск с радильным растром, подвижный индексный иск с радиальным растром, установленый на измеряемом валу, иа измерительом, индексных подвижном и неподвижом дисках с рааиальнымн растрами . доолнительно расположены реперные штрихи, на измерительном диске с раанальным растром расйойожено гп реперных штрихов, нанесенных через равные интервалы по всей цлине его окружности, фазовый растровый датчик угла, включающий осветительную и фотоприемную системы, иамеритвльный и неподвижный индексные диски с радиальными растрами, а второй осветительную и фотоприемную систему, измерительный и подвижный индексные диски с рэдиальными растрами, фазовый и реперный выходы каналов первого фазового растрового датчика угла соединены с соответствующими входами блока формирсжания старт-сигнала, выход которого соединен с управляющим входом первого дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами установки в единицу m триггеров, прямые выходы которых соединены с первыми входами элементов И соответственно, выхйпы которых подключены к соответствующим входам блока сбора импульсов, вЫЧод которого соединен со входом счетчика импульсов, выходы которого подаслючены к соответствующим входам блока аифр| ой индикации, фазовый и реперный выходы второго фазового растрового датчика уг. ла соединены с соответствующими входами блока формирования стоп-сигнала, выход которого соединен с управляющим входом второго дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами установки в ноль пл триггеров, фааовый выход первого фазового растрового датчика угла через блок квантования фазы соединен со входом блока задержки счетных импульсов, соответствующие выходы которого соединены совторыми входами элементов И, о т л и ч а и и - с я тем, что, с целью повышения надежности преобразсязателя, на измерительном диске с радиальным растром расположены две кодовые маски, на индексных дисках

с радиальными растрами по одной линии с реперными штрихами размещены щелевые диафрагмы, кодовые выходы первого и второго фазовых растровых датчиков угла соединены с соответствующими ин-

формационными входами первого и второго дешифраторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Преснухин Л, Н. и др. Муаровые

растровые датчики положения и их примеНенке. М., Машиностроение, 1969, хс. 93.

. Авторское свидетельство СССР по заявке J 2778016/18-24,

кл. Q 08 С 9/О6, 07.Об.79 -(прототип).

/V

/

illliill

IIIUll

,

.