Устройство для преобразования угла поворота вала в код Советский патент 1981 года по МПК G08C9/06 

(54) УСТРОЙСТВО. ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования неэлектрических величин в дискретный электрический сигнал, а именно к преобразователям угла поворота вала в код. Известен преобразователь угла пово рота вала в код, содержащий чувстви тельные элементы, один из которых связан со входным валом, а другой закреплен неподвижно, электроннолучевую трубку (ЭЛТ) с кольцевой разверткой, блок питания которой связанс делителем частоты, а чувствительные элементы, расположенные перед экраном ЭЛТ, подключены через усилители ко входам триггера, выход которого со единен с ключом 1, К недостаткам этого преобразователя относятся ограниченный диапазон измерения и наличие погрешности в определении моментов начала и окончания временного интервала, пропорционального угловому положению. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для преобразования угла поворота вала в код, содержащий электроннолучевую трубку (ЭЛТ), подвижный элемент, расположенный с внешней стороны экрана ЭЛТ и связанный с валом генератор, выход которого соединен с одним входом первого ключа, другой вход которого подключен к выходу первого триггера, делитель, счетчик, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), выходы ЦАП соединены с вертикальными отклоняющими пластинами 2. Недостатком этого известного устройства является наличие погрешности эксцентриситета. Цель изобретения - повышение точности устройства для преобразования угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство для преобразования угла поворота вала в код, содержащем электроннолучевую

трубку, перед экраном которой расположен чувствительный элемент, связанный с валом генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты и с одним входом первого ключа, другой вход которого подключен к выходу первого триггера, выход первого ключа соединен с первым входом счетчика, и цифроаналоговыйпреобразователь, выходы которого соединены с вертикальными отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки, введены генератор линейно-изменяющегося напряжения, второй триггер, второй и третий ключи, выход делителя частоты соединен с первыми входами второго и третьего ключей и с входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, выходы которого подключены к горизонтальным отклоняющим пластинам электроннолучевой трубки, второй вход второго ключа соединен с выходом первого триггера, выход второго ключа соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя, второй вход которого и первый вход второго триггера подключены к входу запуска устройства, выход второго триггера соединен со вторым входом третьего ключа, выход которого соединен с вторым входом счетчика и с первым входом первого триггера, вторые входы первого и второго триггеров соединены с чувствительным элементом.

На фиг..1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы; на фиг. 3 - прямоугольный растр на экране ЭЛТ и положения чувствительного элемента.

Устройство для преобразования угла поворота вала в код содержит генератор 1 (фиг.1) , делитель 2 частоты, цифроаналоговый преобразователь 3, генератор 4 линейно-изменяющегося напряжения, электроннолучевую трубку 5, чувствительный элемент 6, связанный со входным валом 7, первый, второй и третий ключи 8-10, первый и второй триггеры II и 12, счетчик 13 и вход 14 запуска устройства.

Работа устройства происходит следующим образом.

Генератор 1 генерирует последовательность импульсов (фиг.2а), которая поступает на делитель 2 частоты. Сигнал с делителя 2 (фиг.25) управляет работой цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 3 и генератора 4 линейно-изменяодегося напряжения. По заднему фронту импульсов генератор; 4 начинает вырабатьшать напряжения, обеспечивающие прямой ход электронного луча, а по переднему - напряжения, обеспечивающие обратный ход луча (фиг,25 ,ъ) электроннолучевой трубки (ЭЛТ) 5 .

Пилообразное напряжение (фкг.2г) с генератора 4 осуществляет горизонтальную развертку электронного луча на экране ЭЛТ 5. На вертикальные отклоняющие пластины ЭЛТ 5 подается ступенчатое напряжение с выхода ЦАП 3. Каждый последующий импульс с делителя 2 частоты изменяет напряжение на выходе ЦАП 3 на ли, которое вызывает смещение электронного луча по вертикали на величину У (фиг.З) .

Таким образом, за время Т Тд- N (где TO период следования импульсов с делителя 2 .частоты, N - число состояний ЦАП З) электронный луч вычерчивает на экране ЭЛТ 5 прямоугольный растр.

Сигнал с входа 14 устанавливает второй триггер 12 в единичное состояние, а ЦАП 3 в нулевое состояние. Ключ 10 открьшается. Импульс с делителя 2 частоты через ключ 10 переводит первый триггер 11 в единичное состояние, ключи 8 и 9 открываются, и на вход счетчика 13 начинают поступать квантующие импульсы с генератора 1 .

Импульсы с делителя 2 частоты обнуляют счетчик 13 и переводят ЦАП 3 в последующее (первое, второе и т.д.) состояния (фиг.23). При достижении электронным лучом места положения чувствительного элемента 6 (точка А на фиг.З), на его выходе формируется сигнал стоп (фиг.2е). Триггеры 11 и 12 устанавливаются в нулевое.состояние, ключи 8-10 закрываются..В счетчике 13 (фиг.2) ив дискретной части

ЦАП 3 фиксируются ,,коды координат (х , у ) точки А, причем в счетчике 13 код х, а в ЦАП 3 - код у(фиг.З).

- При изменении углового положения 0 7 чувствительный элемент 6 перемещается из точки А в точку А (фиг.3) что вызьшает изменение кодов на Дх и ду соответственно.

Угловое перемещение 4. определяется 5 по теореме косинусов

(rccos(-iТГ

IR

где R - расстояние до чувствительного элемента 6 от оси вала 7,

Таким образом, используя растровую развертку, .исключается погрешность, возникающая за счет несоосности вход ного вала и электроннолучевой трубки (погрешность эксцентриситета), вследствие чего точность преобразователя существенно повьш1ается. .

Экономический эффект от использования предлагаемого преобразователя обусловлен его техническими преимуще ствами перед известными.

Формула изобретения

Устройство для преобразования угла поворота вала в код, содержащее. электроннолу1евую трубку, перед экраном которой расположен чувствительный элемент, связанный с валом генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты и с одним входом первого ключа, другой вход которого подключен к выходу первого триггера, выход первого ключа соединен с первым входом счетчика, и цифроаналоговый преобразователь, выходы которого соединены с вертикальными отклоняющими пластинами электронно- лзпевой трубки, отличайщеес я тем, что, с цьлью повышения точности устройства,в него введены генератор линейно-изменяющегося напряжения, второй триггер, второй и третий

г ключи, выход делителя частоты соединен с первыми -входами второго и третьего ключей и с входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, выходы которого подключены к горизонтальным отклоняющим пластинам электроннолучевой трубки, второй вход второго кйоча соединен с выходом первого триггера, выход второго Jcлючa соединен с первым входом цифроаналогового

j преобразователя, второй вход которого и первый вход второго триггера подключены к входу запуска устройства, выход второго триггера соединен со вторым входом третьего ключа, выход которого соединен с вторым входом

0 счетчика и с первым входом первого триггера, вторые входы первого и второго триггеров соединены с чувстви-, тельным элементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

: Авторское свидетельство СССР №359682, кл. G 08 С 9/06, 1971.

t

д

ж

Фиг..2