Устройство для измерения угла поворота вала Советский патент 1981 года по МПК G08C9/06 G01P13/00 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения текущего значения угла поворота вращающегося вала с учетом возможного изменения направления вращения. Известно устройство для определения направления перемещения, в котором использованы два чувствитель ных элемента, сдвинутых на половину шагового деления это уст ройство не обеспечивает измерения величины перемещния. Известен также фотоэлектрический преобразователь угол-код, содержа щий диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, расположе ными между источником света и двумя фстодатчиками, соединенными с формирователями импульсов, триггер запоминания импульсов и четыре логически элемента И, первые входы первого и второго из которых соединены с выходами триггера 1,2. В указанном устройстве при реверсивных перемещениях границы прозрачного и -непрозрачного участков диска в зоне чувствительности одного из фотодиодов при освещенном другом фотодиоде могут формироват)ся ложные счетные импульсы, что увеличивает погрешность измерения. Целью изобретения является повышеп ние точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено вторым триггером запоминания направления вращения, триггером формирования тактовых импульсов, пятым и шестым элементами И, двумя инверторами, двумя дифференцирующими элементами и двумя элементами ИЛМ, при этом суммирующий вход счетчика соединен через первый элемент ИЛИ с выходами первого и третьего элементов И, вычитающий вход через второй элемент ИЛИ - с выходами второго и-четвертого элементов И, входы первого триггера запоминания направления вращения и пятого элемента И -подключены непосредственно, а входы второго триггера запоминания и шестого элемента И - через инверто ры к выходам формирователей.импульсов, выходы второго триггера запоминания направления вращения соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы пятого и шестого элементов И подключены к вхо дам три ггера формирования тактовых импульсов, выходы которого через ;ифференцирующие элементы соединены с вторыми входами соответственно пер вого, второго, третьего и четвертого Элементов И. Функциональная схема устройства представлена на чертеже. Устройство содержит фотоэлектриче кий преобразователь 1, выполненный и источника света 2, диска с прозрачны и непрозрачными участками 3 и двух ф тодиодов i и 5 соединенных с три1- герами Шмитта 6 и 7, являющимися фор мирователями импульсов, выходы котор соединены с первым триггером запомин ния направления вращения 8, логическим элементом И 9 и инверторами 10 и 1, выходы кotopыx соединены с логическим элементом И 12 и вторым триггером запоминания направления в ащеИия 13. Выходы элементов И 9 и 12 соединены е входами триггера формиро вания тактов 1А, прямые и обратные выходы которого мерез элементы дифференцирования 15 и 1б соединены с одними входами элементов 17, 18, 19 и 20, другие входы которых соединены с прямыми и обратными выходами триггеров 8 и 13, а -выходы - с входами двух логических элементов ИЛИ 21 и 2 выходы которых соединены с входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика импульсов 23Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии оба фотодиода 4 и 5 закрыты от светового потока источника света 2 непрозрачным участком диска 3- При этом фотодиоды 4 и 5 закрыты и выходной сигнал триггеров Шмитта 6 и 7 через инверторы -10 и 11 и элемент И 12 установи триггер 1 в состояние О, Элементы И 1 7, 18 , 19 и 20 по входам, подк/1юченным к выходам схем дифференцирования 15 и 16, закрыты. При вращении объекта вращается диск 3 и через прозрачную полоску 3 .4 освещается первый по ходу вращения фотодиод, например 4. Его выходной сигнал через триггер Шмитта 6 записывает на триггере запоминания направления вращения 8 информацию о направлении. При дальнейшем вращении объекта освещаются оба фотодиода Л и 5. Триггер запоминания направления вращения 8 свое состояние не изменит, так как на его обоих входах действует выходНОЙ сигнал 1 триггеров Шмитта 6 и 7, но срабатывает элемент И 9 и опрокинет триггер формирования тактов 14, Дифференцирующий элемент 15 сформирует короткий импульс счета, который {Пройдет либо через элемент И 17 и элемент ИЛИ 21 на вход прямого счета реверсивного счетчика 23, либо через элемент И 20 и элемент ИЛИ 22 на вход обратного счета счетчика 23, в зависимости от того, на какой элемент И 17 или 20 триггер запоминания направления вращения 8 подал разрешающий потенциал 1, Элементы И 18 и 19 в это время закрыты по входам, подключенным к выходу элемента дифференцирования 16 и выходные потенциалы триггера 13. в работе не участвуют, При дальнейшем вращении диска второй импульс счета формируется тогда, :Когда оба фотодиода 4,5 опять закрываются непрозрачной полосой диска 3. При этом срабатывает элемент И 12 и опять установит триггер формирования тактов 14 в исходное состояние. Далее устройство работает аналогично, только импульс .счета формируется элементом дифференцирования 16, а направление вращения объекта вырабатывается от триггера запоминания направления 13« Таким образом импульс счета формируется как при освещении обоих фотодиодов 4 и 5, так и при их затем- . нении, что в свою очередь увеличива- ет в два раза количество градаций угла поворота объекта, поскольку количество прозрачных и непрозр ачных полос, нанесенных на диске 3, всегда ограничивается конструктивными усло-виями. При качании края прозрачной и непрозрачной полосы диска 3 в зоне чувствительности одного фотодиода 4 или 5 повторные ложные импульсы счета не возникают, так как импульсы одного из элементов И 9 или 12 действуют только по одному из входов триггера формирования тактов 14 и повторное

опрокидывание триггера 14 и формирование ложных импульсов счета не происходит.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла поворота Вала, содержащее диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, расположенными между источником света и двумя фотодиодами, соединенными с формирователями им-пульсов, триггер запоминания направления вращения, реверсивный счетчик импульсов и четыре логических элемента И, первые входы первого и второ,го из которых соединены с выходами триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено вторым триггером запоминания направления вращения, триггером формирования тактовых импульсов пятым и шестым логическими элементами И, двумя инверторами, двумя дифференцирующими элементами и двумя логическими элементами ИЛИ, при этом суммирующий вход счетчика соединен через первый элемент ИЛИ с выходами первого и третьего элементов И, вычитающий вход счетчика соединен через второй элемент ИЛИ с выходами второго и четвертого элементов И, входы первого триггера запоминания направления вращения и пятого элемента И подключены непосредственно, а входы второго триггера запоминания направления вращения и шестого элемента И - через инверторы к выходам формирователей импульсов, выходы второго триггера запоминания направления вращения соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы пятого и шестого элементов И подключены к входам триггера формирования тактовых импульсов, выходы которого через дифференцирующие элементы соединены с вторыми входами соот-. ветственно первого и второго и третьего и четвертого элементов И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР Vf 151508, кл. G 01 Р 13/00, .1962.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 260980, кл. G 08 С 9/06, 1962 (прототип) .