Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1981 года по МПК G08C9/06 

Изобретение относится к системам автоматического преобразования незлектрических величин в электрический сигнал, а именно к преобразователям утла поворота вала в код. Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие электроннолучевую трубку (ЭЛТ), электронную схему управления и блок цифрового отсчета, подвижный задаю.щий элемент, расположенный на входном валу и установленный соосно перед экраном ЭЛТр Недостатком таких преобразователей является сравнительно низкая точность измерешм, вызванная погрешностью эксцентриситета. Наиболее близким по технической сущнос-т к предлагаемому устройству является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий ЭЛТ с блоком кольцевой развертки, дисковую диафрагму, закрепленную на валу и установленную перед экраном ЭЛТ, фотоприемник, связанный через усилитель с одним входом коммухатора, к другим входам которого подключены выход генератора импульсов и выход последовательно соединенного с ним делителя, связанные с выходами коммутатора счетчики подключены К усредняющему блоку, дисковьш светосборник оптически связан с фотоприемннком и установлен соосно с дисковой диафрагмой и экраном ЭЛТ, отклоняющие пластины которой через дополнительные усилители подключены к выходам цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом генератора импульсов {2. Недостатками этого преобразователя являются сложный процесс устранения погрешноста эксцентриситета, заключающийся в усреднении по множеству параллельных измерений, низкая помехозащищенность, а потому низкая надежность устройства, так как возможны сбои в определении соответствия между основными стартовыми и стоповыми сигналами. Цель изобретения - повышение надежности, точности и помехозащищенности преобразователя угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается за счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код введены триггер со счетным входом, оптимальный фильтр и пороговый элемент, выход фотоприемника соединен со счетным входом введен385ного триггера, выход которого через оптимальный фильтр и пороговый элемент соединен со вторым входом фазового дискриминатора. На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные дааграммы, поясняющие работу преобразователя; на фиг. 3 - пример размещения прозрачных радиальных щелей на дисковой да1афрагме. Преобразователь угла поворота, вала в код (фиг. 1) содержит ЭЛТ 1, кольцевзто развертку электронного луча на экране которой обеспечивает блок 2 кольцевой развертки, который Зшравляется импульсами генератора 3 импульсов. Генератор 3 импульсов связан с одним входом- ключа 4 непосредственно,а со вторым входом - через делитель 5 частоты импульсов и фазовый дискриминатор 6. Выход ключа 4 соединен со входом счетчика 7. Дисковая диафрагма 8, закреш1енная на валу 9, установлена перед экраном ЭЛТ 1. Дисковый светосборник 10 оптически связан с фотоприемником II, расположен неподвижно соосно с дисковой диафрагмой 8 и экраном ЭЛТ 1. Выход фотоприемника 1 соединен со счетным входом триггера 12, один из выходов которого, например единичный, подключен ко входу оптимального фильтра 13, сигналы с которого через пороговый элемент 14 поступают на второй вход фазового дискриминатора 6. Импульс генератора 3 (фиг. 2aj, прошедший через делитель 5 частоты имяульсов являет ся старт-сигналом (фиг. 26), появление которого соответствует положению луча в точке, гфинимаемой за начало отсчета, что эквивалентно прохождению развертывающих напряжений блока 2 прецизионной кольцевой развертки через определенные характерные точки (фиг. 2в), например, переходу через ноль одно го и максимума другого напряжений. .Старт-сиг нал посредством фазового дискриминатора 6 открывает ключ 4 и импульсы генератора 1 поступают в счетчик 7. Луч на экране ЭЛТ 1 движется от точки, принятой за начало отсчета по окружности кольцевой развертки, последовательно проходит все прозрачные радиальные щели размещенные в определенном порядке на дасковой диафрагме 8 и через дисковый светосборник 10 поступает ца фоюприемник 1 где световые сигналы преобразуются в злектрн ческий сигнал-импульсы, которые управляют работой триггера 12 со счетным входом (фиг. 2г). Функцию возбуждения триггера 12 (сигналы управления триггера 12) выбирают таким образом, чтобы за один полный оборот пуча, на экране ЭЛТ 1 на выходе триггера 12 формировалась последовательность импульсов, которая относится к известным в радиолокаци сложным бинарным (дискретным) сигналам (фиг. 2д). Полученные дискрет1п 1е сложные сигналы поступают на оптимальный фильтр (для конкретного вида сигнала) 13, где определяется автокорреля1шонная функция (фиг. 2е), Пороговый злемент 14 формирует сигнал, когда корреляционная функция превысила заданное значение. Указанный (жгнал образуется в результате вычисления корреляционной функции, поэтому наличие погрешности эколентриситета может вызвать только перераспределение энергии боковых лепестков и главного вошеска корреляции, но не смещение во времени максимума Корреляционной функдаи. Таким образом, сигнал с порогового элемента 14 свободен от погрещности эксцентриситета, поя зляется одии раз за период и является стоп-сигналом (фиг. 2ж). Данный сигнал через фазовый дискриминатор 6 включает ключ 4 (фиг. 2и), счет импульсов прекращается, в счетчике 7 хранится числовой эквивалент измеряемого угла (фиг. 2к), выраженный числом импульсов геиератора 3, прошедших в счетчик 7 за временной интервал, пропорщюнальный измеряемому В качестве сложных дискретных сигналов можно применять колы Баркера или другие, например. М-последовательности или псевдослучайные и др. Для организации требуемой функции возбуждения триггера 12 со счетным входом относительно сигнала Баркера протяженностью, например, (код имеет запись Ц-++ - + - и переключение фазы, т. е. + на - или наоборот на 1, 4, 7, 8, 10 и 11 позициях) необходимо из одиннадцати равномерно по окружности расположенных прозрачных щелей оставить только те, которые расположены на указанных позициях, а именно 1, 4, 7, 8, 10 и П (фиг. 3). Аналогично можно использовать и другие коды произвольной протяженности, в том числе и 1шклические. Такое выполнение преобразователя позволнт исключить влияние эксцентриситета простыми средствами. Поскольку выделение стоп-сигнала происходит йа основе корреляционного анализа относительно огибающей всего сложного дискретного сигнала, то повыщается помехозапгащенность я надехсность всего устройства. Форм у л а изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий злектроннолучевую трубку, перед экраном которой на валу закреплена дисковая диафрагма, дисковьш светосборник, связанный с фотоприемником и расположенный неподвижно соосно с дисковой диафрагмой, генератор импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты импульсов, с первым входомключа и с входом блока кольцевой развертки, Bbixo{U i которого соединены с электроннолучевой трубкой, выход делителя частоть: соединен с первым входом фазового дискриминатора, выход которого соединен с вторым входом ключа, выход ключа соединенс входом счет шка, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, точности и помехозащищенности преобразователя, в него

введены пересчетный триггер со счетным входом, оптимальный фильтр и пороговый элемент, выход фотопртемника соединен со счет1шм входом триггера, выход которого через оптимальный фильтр и пороговый элемент соединен со вторым входом фазового дискриминатора.

информаикн, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N 613355, кл. G 08 С 9/06, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР V 645191, кл. G 08 С 9/06, 1977 (прототип).

Фиг,, 1