Устройство для преобразования перемещенийВ КОд Советский патент 1981 года по МПК G08C9/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

В . КОД

1

Изобретение относится к системам автоматического преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал, а именно к преобразователям линейных и/или угловых перемещений объекта, например, вала в код, с устранением погрешности эксцентриситета.

Известны преобразователи углового перемещения объекта в код, в которых уменьшение погрешности эксцентриситета рсушествляется за счет обеспечения прецизионной кольцевой развертки, причем при прохождении одного цикла развертки выделяют старт-сигнал и измеряют временной интервал между указанным старт- и одним стоПсигналом, осуществляют множество аналогичных измерений относительно смещенных на равные интервалы старт- и стоп- сигналов и производят усреднение полученных замеров.

Эти преобразователи выполнены на базе электроннолучевой трубки, управляемой цифроа налоговым преобразователем, и блока цифрового отсчета 1.

Недостатками этих устройств являются низкая точность преобразования, принципиальная невозможность измерения пространственного положения исследуемого объекта одним устройством, так как возникающую при этом погрешность эксцентриситета при измерении углового перемещения нельзя компенсировать или исключить. Применение двух и более преобразователей различного назначения (для измерения линейных и для определений угловых перемещений) требует дополнительные согласующие элементы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для преобразования переIQ мещений в код, содержащее электроннолучевую трубку (ЭЛТ) с блоком питания, вход которого через делитель частоты импульсов соединен с генератором и с одним входом ключа, подвижный чувствительный элемент, связанный с валом и соединенный

{5 С одним входом триггера, выход которого соединен с другим входом ключа, выход которого подключен к счетчику, а выход делителя частоты импульсов связан со вторым входом триггера 2.

20 Недостатки этого устройства заключаются в том, что этим устройством невозможно измерять одновременно угловое и/или линейное перемещение объекта (вала).

Цель изобретения - повышение точности устройства для преобразования перемещений в код.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство для преобразования перемещений в код, содержащее электроннолучевую трубку, подключенную к цифроаналоговому преобразователю, вход которого подключен к выходу генератора импульсов,к одному входу первого ключа и ко входу делителя частоты импульсов, выход делителя частоты импульсов соединен с одним входом первого триггера, к другому входу которого подключен выход чувствительного элемента, выход первого триггера связан с другим входом первого ключа, выход которого соединен .с первымсчетчиком, введены два арифметических блока, второй триггер, второй ключ и второй счетчик чувствительный элемент выполнен в виде протяженного фотосчитывающего узла, соединенного с одним входом второго триггера, другой вхрд которого связан с выходом делителя частоты, выход второго триггера соединен с одним входом второго ключа, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, вьгход второго ключа соединен со вторым счетчиком, выходы которого подключены ко входам первого арифметического блока и к одной группе входов второго арифметического блока, к другой группе входов которого подключены выходы первого счетчика.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для преобразования перемещений в код; на фиг. 2 - принцип определения эксцентриситета; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для преобразования перемещений в код содержит (фиг. 1): электроннолучевую трубку (ЭЛТ) 1, подключенную к цифроаналоговому преобразователю (ЦАП) 2, генератор 3 импульсов, делитель 4 частоты импульсов, первый и второй триггеры 5 и 6, первый и второй ключи 7 и 8, первый и второй счетчики 9 и 10, первый и второй арифметические блоки 11 и 12, чувствительный элемент 13, связанный с валом 14. ЭЛТ 1 и цифроаналоговый преобразователь 2 образуют блок 15 прецезионной, например, кольцевой развертки, а генератор 3 импульсов, делитель 4 частоты импульсов, первый триггер 5, первый ключ 7 и первый счетчик 9 образуют блок 16 цифрового отсчета угла fit, (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

При наличии развертки 1(показана в виде окружности А), использующей любое физическое явление, например движение с постоянной скоростью по окружности светящегося пятна (точки) и соответствующего линейной протяженного чувствительного элемента (в виде прямой линии Б), пересекающей окружность развертки А в точках В и Г расположенного относительно оси D начала отсчета под углом J5 и смещенного относительно центра О развертки А на величину Е искомый угол р углового положения исследуемого объекта (представленного линейно протяженным чувствительным

элементом, показанного в виде прямой линии Б) однозначно определен независимо от положения центра вращения чувствительного элемента .(может находиться в любой точке на линии Б). Поэтому результат вычисления угла )3 всегда будет свободен от

° погрещности эксцентриситета и может быть определен по соотношению центральных углов и сЦ Смещение Е чувствительного элемента (линия Б) также будет определено через центральный угол в(, заключенный

5 между точками В и Г относительно центра 0.

Для цифрового отсчета угла eli введены последовательно соединенные второй триггер 6, второй ключ 8 и второй счетчик 10. При этом на выходах арифметического блока 11 присутствуют коды линейного перемещения, а на выходах блока 12 - результаты преобразования углового перемещения в код. Линейно протяженный чувствительный элемент 13, прикрепленный к исследуемому объекту, например ко входному валу 14 расположен перез экраном ЭЛТ 1 параллельно плоскости развертки таким образом, чтобы линейно протяженный чувствительный элемент 3 пересекал создаваемую фигуру развертки (в данном примере окружность кольцевой развертки) в двух точках В и Г. Выход чувствительного элемента 13 (фиг. 1) соединен со счетным входом второго триггера бис R-входом первого триггера 5.

В качестве старт-сигнала в устройстве используется импульс генератора 3 (фиг. За) прошедщий через делитель 4 частоты импульсов (фиг. 36), соответствующий прохождению цикла кольцевой развертки, например, выделяющийся в момент прохождения через ноль одного и максимума второго развертывающих напряжений, созданных при помощи ЦАП 2. Указанный импульс переключает триггер 5 блока 16 цифрового отсчета угла «I в единичное состояние, и импульсы генератора 3 поступают через открытый ключ 7 в счетчик 9, где измеряемому углу «L ставится в соответствие цифровой эквивалент, выраженный числом поступивших в счетчик 9 импульсов. Одновременно луч на

0 экране ЭЛТ 1 движется под действием напряжений кольцевой развертки (фиг. Зв) и попадает первый раз в данном цикле на линейно протяженный чувствительный элемент 13. В результате этого формируется первый стоп-сигнал (фиг. 3 г), который фиксирует код угла et в счетчике 9 посредством выключения триггера 5 по входу R и закрывания ключа 5 (фиг. Зд). Одновременно первый стоп-сигнал включает по счетному входу триггер 6, который до этого находился в нулевом состоянии в результате действия старт-сигнала на его R-вход. Триггер б открывает ключ 8, и импульсы генератора 3 поступают в счетчик 10 (фиг. Зе). Происходит измерение второго временного интервала, пропорционального центральному углу с(г. Появление второго стоп-сигнала на линейно протяженном чувствительном элементе 13 по счетному входу триггера 6 переключает указанный триггер в нулевое состояние ключ 8 закрывается, счет в счетчике 10 прекращается. Результаты вычислений углов с{| и j хранящиеся в счетчиках 9 и 10 соответственно, обрабатываются в арифметических, блоках 11 и 12, где выполняются операции вычисления эксцентриситета. Таким образом, на выходе арифметического блока 11 присутствуют коды линейного перемещения чувствительного элемента 13, а на выходах блока 12 - код угла Д В качестве фигуры для развертки может быть выбран также треугольник или другая симметричная ,геометрическая фигура. В этом случае изменяются только уравнения для определения линейного перемещения и вычисления углового положения чувствительного элемента. Формула изобретения Устройство для преобразования перемещений в код, содержащее электроннолучевую трубку, подключенную к цифрранало az.1 говому преобразователю, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, к одному входу первого ключа и ко входу делителя частоты импульсов, выход делителя частоты импульсов соединен с одним входом первого триггера, к другому входу которого подключен выход чувствительного элемента, выход первого триггера соединен с другим входом первого ключа, выход которого соединен с первым счетчиком, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены два арифметичеСких блока, второй триггер, второй ключ и второй счетчик, чувствительный элемент выполнен в виде протяженного фотосчитывающего узла, соединенного с одним входом второго триггера, другой вход которого соединен с выходом делителя частоты, выход второго триггера соединен с одним входом второго ключа, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход второго ключа соединен со вторым счетчиком, выходы которого подключены ко входам первого арифметического блока и к одной группе входов второго арифметического блока, к другой группе входов которого подключены выходы первого счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 645191, кл. G 08 С 9/06, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № 613355, кл. G 08 С 9/06, 1978 (прототип).

а

(Риг. 3

ШНИАИ