Устройство для контроля преобразователей угла поворота вала в код Советский патент 1982 года по МПК G08C25/00 

I

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для проверки преобразователей угла поворота вала в код.

Известно устройство для контроля преобразователей угол - код, содержащее блок реальных сигналов, связанный своим входом с испытуемым преобразователем, а выходом - с первым входом схемы сравнения, подключенной своим выходом к блоку регистрации, а вторым входом - к выходу блока эталонных сигналов, соединенного другим выходом с двигателем, жестко связанным с редуктором, выходная ось которого через стыковочную муфту соединена с испытуемым преобразователем, при этом в устройстве имеется механизм компенсации систематической погрешности редуктора, основным -элементом которого является программный диск ошибок 1.

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения, обусловленная главным образом погрешностью изготовления механизма компенсации, которая соизмерима с систематической погрешностью редуктора. Кроме того, блок эталонных сигналов и двигатель вносят дополнительную погрешность в равномерное вращение проверяемого преобразователя, которую невозможно учесть при проектировании профиля программного диска ошибок.„ Наиболее близким к предлагаемому является устройство для проверки преобразователей угла поворота в код, содержащее двухканальный анализатор сбоев, каждый канал которого содержит буферный регистр, сумматор, схему сравнения младших разрядов, схему сигнализации ошибки, соединенную с анализаторами текущей и накопленной угловой погрешности,, содержащими счетчики, сумматоры, буферные регистры и схемы формирования дополнительного числа 2. Существенным недостатком известного устройства, хотя оно и не критично к неравномерности вращения проверяемого преобразователя, является невысокая точность измерения, обусловленная систематической погрешностью редуктора, которую трудно компенсировать, так как с каждым тактом чередования кодовой комбинации проверяемого преобразователя в анализаторе текущей угловой погрешности происходит разрушение информации о текущем положении входного вал Цель изобретения - повышение точности проверки преобразователей. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля преобразователей угла поворота вала в код, содержащем первый блок преобразования кода, вход которого соединен с выходом контрольного преобразователя угла поворота вала в код, а выход - со входом анализатора сбоев контрольного преобразователя угла поворота вала в код, выход которого соединен с первым входом анализатора накопленной ошибки, второй блок преобразования кода, вход которого соединен с выходом проверяемого преобразователя угла поворота вала в код, а выход - со входом анализатора сбоев проверяемого преобразователя угла поворота вала в код, выход кото рого соединен со вторым и третьим входом анализатора накопленной ошибки и с первым входом анализатора текущей ошибки, вал проверяемого преобразователя угла поворота вала в код кинематически соединен через редуктор с валом контрольного преобразователя угла поворота вала в код, выход анализатора сбоев проверяемого преобразователя угла поворота вала в код соединен со вторым входом анализатора текущей ошибки, а выход анализатора накопленной ошибки соединен с третьим входом анализатора текущей ошибки. Далее в анализатор текущей ошибки содержащий блок формирования дополнительного числа, первый и второй вы ходы которого соединены с первым и вторым входами сумматора, первый выход которого соединен со входом блока формирования дополнительного числа, а второй и третий выходы - со вxoдa «4 блока сигнализации ошибки, буферный регистр, вход которого соеинен с первым входом анализатора текущей ошибки, а выход - с третьим входом сумматора, введены первый и второй регистры промежуточных значеНИИ и блок селекции записи, вход которого соединен со вторым входом анализатора текущей ошибки, а первый и второй выходы соединены с первы) входами первого и второго регистров промежуточных значений, вторые входы которых соединены с третьим входом анализатора текущей ошибки, а выходыс четвертым и пятым входами сумматора. Кроме того, в анализатор накопленной ошибки, содержащий блок формирования дополнительного числа, первый и второй выходы которого соединены с первым в вторым входами сумматора, первый выход которого соединен со входом блока формирования дополнительного числа, второй выход - с выходом анализатора накопленной ошибки, первый счетчик, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами анализатора накопленной ошибки, а - со входом первого буферного регистра, первый выход коToporo соединен с третьим входом первого счетчика, а второй выход - с третьим входом сумматора, второй счетчик, первый вход которого соединен с третьим входом анализатора накопленной ошибки, а выход - с первым входом второго буферного регистра, первый выход которого соединен со вторым входом второго счетчика, а второй выход - с четвертым входом сумматора, введено постоянное запоминающее устройство, вход которого соединен с выходом первого счетчика, а выход соединен с пятым входом сумматора, выход которого соединен с выходом анализатора накопленной ошибки. На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля преобразователей угла поворота вала в код. Устройство содержит контрольный преобразователь 1 угла поворота вала в код, блок 2 преобразования кода, проверяемый преобразователь 3 угла поворота вала в код, блок 4 преобразования кода, редуктор 5 анализатор сбоев контрольного преобразователя угла поворота вала в код, который имеет регистр 6 преобразования и хранения кода, блок 7 сравнения младших разрядов, буферный регистр 8, блок 9 контроля разрядов сумматора 10, блок 11 сигнализации сбоев и блок 12 поразрядного контроля сбо ев, анализатор сбоев проверяемого преобразователя угла поворота вала в код, который имеет регистр 13 пре образования и хранения кода, блок сравнения младших разрядов, буферны регистр 15, блок 16 контроля сумматора 17, блок 18 сигнализации сбоев и блок 19 поразрядного контроля сбо ев, анализатор накопленной ошибки, который содержит счетчики 20 и 21, буферные регистры 22 и 23, сумматор 2k, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 25 и блок 2б форми рования дополнительного числа, анализатор текущей ошибки, который содержит блок 27 селекции записи, регист/)ы 28 и 29 промежуточных значений, сумматор 30, буфеоный регистр 3 блок 32 формирования, дополнительног числа и блок 33 сигнализации ошибки Устройство работает следующим образом. В начальный момент оси контрольного 1 и проверяемого 3 преобразова телей устанавливают независимо друг от друга в нулевое положение. Установку в нулевое положение оси контрольного преобразователя 1 осуществ ляют вращением входной оси редуктора 5 выходная ось которого жестко соединена с входной осью контрольного преобразователя 1, После состыко ки входной оси редуктора 5 с входной осью проверяемого преобразователя 3 систему вращают в сторону увеличения угла. - Специальный код (код Грея или код Баркера) с выходов контрольного и пр веряемого преобразователей 1 и 3 пос тупает соответственно на входы блоков 2 и t преобразования кодов. С выходов этих блоков последорательный двоичный код поступает на входы регистров 6 и 13 .преобразовани и хранения кода, расположенных соответственно в анализаторах сбоев конт рольного и проверяемого преобразователей. В регистре 6 преобразования и хранения кода последовательный двоичный код преобразуется в параллельный. Значение кпадшего разряда кода, считываемое с регистра. 6, срав нивается блоком 7 сравнения младших разрядов со значением младшего разряда кода предыдущей посылки, ранее 376 поступившей из блока 2 преобразования кода, и запомненной блоком 7 сравнения младших разрядов. В случае неоднозначности отсчета с выхода блока 7 в сумматор 10 поступает единица. Сумматор 10 осуществляет сложение .числа, ранее хранившегося в нем, с поступающей единицей и запоминает результат. Одновременно с этим код из регистра 6 преобразования и хранения кода переписывается в буферный регистр 8, а также поступает на входы блока 9 контроля разрядов сумматора 10. С выхода сумматора результат сравнения двух посылок кода преобразователя поступает на блок 11 сигнализации сбоев и блок 12 поразрядного контроля сбоев. По команде блока управления (не показан) содержимое буферного регистра 8 переписывается в сумматор 10 в качестве очередной кодовой комбинации, после чего цикл работы схемы анализатора сбоев повторяется до тех пор, пока значения всех разрядов контрольного преобразователя не станут равными единице. Анализатор сбоев проверяемого преобразователя работает так же, как и анализатор сбоев контрольного преобразователя угла поворота вала в код. Анализаторы накопленной и текущей ошибок вместе с контрольным преобразователем угол - код предназначены для .автоматического определения инструментальных ошибок кодирования угла, превышающих наперед заданные значения. Принцип работы схем контроля угловых погрешностей основан на разбиении расчетной зоны отсчета квантованного значения угла преверяемого преобразователя на отсчета контрольного преобразователя, что достигается наличием редутора 5 в цепи между проверяемым и контрольным преобразователями . Накопленная инструментальная погрешность проверяемого преобразоватев устройстве как разля определяется ность между текущим значением входного угла проверяемого преобразователя отсчитанного с помощью контрольного преобразователя и его расчетным, значением. Причем за начало отсчета берется нулевое значение угла. Анализатор накопленной ошибки ряботает следующим образом.

На вход счетчика 20 подаются импульсы с блока 7 сравнения младших разрядов анализатора сбоев контрольного преобразователя, а на вход счетчика 21 - с блока 1 сравнения младших разрядов анализатора сбоев проверяемого преобразователя.При этом каждый импульс из блока сравнения разрядов сбрасывает показания счетчиков 20 и 21. Параллельный код с этих счетчиков при их сбросе поступает соответственно на буферные регистры 22 и 23.

Выходы буферных регистров соединены с сумматором 2 и со входами соответствующих разрядов счетчиков 20 и 21. Так как импульсы на входах блоков 7 и Т сравнения младших разрядов появляются только при изменении кодов, поступающих с контрольного и проверяемого преобразователей, то при сбросе показания счетчика 20 в регистр 22 записывается двоичный код, равный числу зон отсчета контрольного преобразовател1н, размещающихся в зоне отсчета от нуля до данного текущего отсчета проверяемого преобразотеля. В этом случае в число содержащееся в счетчике 20, входит также и погрешность, вносимая редуктором. Для устранения этого в анализатор введено постоянное запоминающее устройство 25, в котором для каждого текущего значения угла входного вала проверяемого преобразователя, отображающегося в числовой форме на счетчике 20, имеется соответствующее корректирующее число. Емкость ПЗУ рассчитана из условия заданной погрешности проверки преобразователей угол - код и содержит 2 корректирующих чисел

п k + m ,

где m - число разбиений расчетной зоны пpoвepяe югo преобразователя соответствует передаточному отношению редуктора 5,

k - число отсчетов проверяемого преобразователя.

Коррекция текущего значения угла Осуществляется в сумматоре 2k. При этом к содержимому буферного регистра 22 добавляется или вычитается в зависимости от знака корректирующее число, содержащееся в ПЗУ, адрес

(номер) которого задается счетчиком 2 Полученное в результате сложения кодов регистра 22 и ПЗУ на сумматоре 2

число запоминается им и представляет собой число зон отсчета контрольного преобразователя 1 от нуля до данного текущего отсчета проверяемого преобразователя 3 с учетом погрешности, вносимой редутором в преобразование входного угла. Смысл компенсации погрешности редуктора в данном случае состоит в том, что каждому значению входного вала проверяемого преобразователя, отображающемуся в числовой форме на счетчике 20 и соответственно на регистре 23 в блоке ПЗУ, поставлено в соответствие корректирующее число, складывая или вычитая которое из содержимого буферного регистра 23 получается число, соответствующее текущему положению,входного вала проверяемого преобразователя 3 с учетом погрешности, вносимой редуктором в процесс измерения. Значение погрешности контрольного преобразователя 1 определяется как разность содержимого сумматора 24 и буферного регистра 23. Так как одна расчетная зона отсчета проверяемого преобразователя соответствует 2 отсчетных зон контрольного преобразователя, то выход буферного регистра 23 соединен со входом сумматора со сдвигом на m разрядов вправо. Выходы буферных регистров 22 и 23 соединены также со входами соответствующих разрядов счет1 1ков 20 и 21. Таким образом, в счетчиках 20 и 21 восстанавливаются кодовые значения, определяемые числом зон отсчета контрольного и проверяемого преобразователей угол - код от нуля до данного значения. В зависимости от 1сла зон отсчета контрольного преобразователя с учетом погрешности редуктора в данном числе зон проверяемого преобразователя значение разности кодов, полученное на сумматоре 2, может быть положительным или отрицательным. Выход знакового разряда этого числа соединен с блоком 26 формирования дополнительного числа, которая содержит код числа дополняющего накопленную инст-. рументальную ошибку до числа 2 .

ПЗУ 25 зашивается при настройке устройства. Для этого входную ось редуктора 5, связанную своей выходной осью с контрольным преобразователем соединяют с прецизионным юстировочным угломером. 99 По показаниям угломера (не указан для каждой кодовой комбинации контрольного преобразователя вычисляется значение и знак поправочного числа. В процессе эксплуатации устройст ва возможна перестройка ПЗУ. Текуща инструментальная погрешность в устро стве определяется как разность между реальным значением ширины кванта про веряемого преобразователя, отсчитываемого с помощью контрольного преоб разователя и его расчетным значением Анализатор текущей ошибки работает следующим образом. Код текущего положения входного угла проверяемого преобразователя 3 с учетом погрешности, вносимой редуктором 5. поступает с сумматора 2k анализатора на информационные входы регистров 28 и 29 промежуточных значений. Блок 27 селекции записи производит поочередную запись в регистры 28 и 29 промежуточного значения поступающей информации по каждому импульсу из блока 1 сравнения младших разрядов анализатора сбоев. Числа, содержащиеся в регистрах 28 и 29 промежуточного значения в любой момент времени представляют собой два отсчета значения входного угла, снятых в соседних точках смены кодовой комбинации проверяемого преобразователя. На сумматоре 30 определяется разность между значениями регистров 28 и 29. При этом полученный на сумматоре 30 код запоминается им. Он представляет собой ширину кванта в. числе зон контрольного преобразователя 1 с учетом систематической погрешности, вносимой редутором 5. Для определения текущей инструментал ной погрешности проверяемого преобра зователя на сумматор 30 с буферного регистра 31 подается двоичный код, равный расчетному числу 2 , где .он вычитается из содержимого сумматора 30. Кодовое значение числа, получаемое на сумматоре в результате вычитания, представляет собой текущую инструментальную ошибку и оно может быть положительным или отрицательным При этом импульс с выхода знакового разряда сумматора подается на блок 32 формирования дополнительного числа, в котором содержится двоичный код числа, дополняющий максимально возможную инструментальную ошибку проверяемого преобразователя до числа 2 7 3 зависимости от знака текущей инструментальной ошибки прямой или обратный код из блока 32 формирования дополнительного числа поступает на сложение в сумматор 30. Если код числа, образующегося в су 1маторе после сложения кода текущей и инструментальной ошибки с кодом дополнительного чиспа, превышает расчетное число зон 2 сумматор выдает сигнал превышения заданной ошибки в блок 33 сигнализации ошибки. При этом знаковый разряд сумматора 30 определяет знак текущей инструменатльХой ошибки. За счет введения в схему устройства для проверки преобразователей yi ла поворота вала в код новых узлов и блоков достигается контроль преобразователей с разрядностью на 3 двоичных порядка выше. Формула изобретения 1.Устройство для контроля преобразователей угла поворота вала в код, содержащее первый блок преобразова ния кода, вход которого соединен с выходом контрольного преобразователя угла поворота вала в код, а выход со входом анализатора сбоев контрольного преобразователя угла поворота вала в код, выход которого соединен с первым входом аналу|затора накопленной ошибки, второй блок преобразования кода, вход которого соединен.с выходом проверяемого преобразователя угла поворота вала в код, а выход со входом анализатора сбоев проверяемого преобразователя угла поворота вала в код, выход которого соединен со вторым и третьим входом анализатора накопленной ошибки и с первым входом анализатора текущей ошибки, вал проверяемого преобразователя угла поворота вала в код кинематически соединен через редуктор с валом коитрольного преобразователя угла поворота вала в код, отли чающеес я тем, что, с целью повышения точности устройства, выход анализатора сбоев проверяемого преобразователя угла поворота вала в код соединен со вторым входом анализатора текущей ошибки, а выход анализатора накопленной ошибки соединен с третьим входом анализатора текущей сшибки. 2.Устройство .по П.1, о т л ичающееся тем, что в анализатор текущей ошибки, содержащий блок формирования дополнительного числа, первый и второй выходы которого соединены, с первым и вторым входами сумматора, первый выход которого соединен со входом блока формирования дополнительного числа, а второй и третий выход - со входам блока сигнализации ошибки, буферный регистр, вход которого соединен с первым входом анализатора текущей ошибки, а выход - с третьим входом сумматора, введены перёый и второй регистры промежуточных значений и блок селекции записи, вход которого соединен со вторым входом анализатора текущей ошибки, а первый и второй выходы соединены с первыми входами первого и второго регистров промежуточных значени.й, вторые входы которых соединены с третьим входом анализатора текущей ошибки, а выходы - с четвертым и пятым входами сумматора.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в анализатор накопленной ошибки, содержащий блок формирования дополнительного числа, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами сумматора, первый выход кото-30 рого соединен со входам блока формирования дополнительного числа, а второй выход - с выходом анализатора накопленной ошибки, первый счетчик, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами анализатора накопленной сшибки, а выход - со входом первого буферного регистра, первый выход которого соединен с третьим входом первого счетчика, а второй выход - с третьим входом сумматора, второй счетчик, первый вход которого соединен с третьим вхсГдом анализатора накопленной ошибки, а Выход - с первым входом второго буферного регистра, первый выход которого соединен со вторым входом второго счетчика, а второй выход - с четвертым входом сумматора, введено постоянное запоминающее устройство, вход которого соединен с выходом первого счетчика, а выход соединен с пятым входом сумматора, выход которого соединен, с выходом анализатора накопленной ошибки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 2Ц20, кл. G 08 С 9/00, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР , кл. G 08 С 9/00, 1968 (прототип).