Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1982 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования угла поворота вала в дискретный электрический сигнал, а именно к преобразователям угла поворота вала в код. Известны накапливающие преобразова тели угла поворота вала в код, постро енные на генераторных датчиках, в которых для формирования импульсов сче та применяются два чувствен ельных эле мента, сдвинутых на четве|5ть шагового интервала зубцового магнитопроводящего диска, а схема построена таким образом, что исключает импульсы, обусловленные дроблением сигналов чувствительных элементов и кроме этого в реверсивных преобразователях выдает сигналы счета на выход по двум каналам в зависимости от направления вращения вала. Достоинством этого технического решения является также то, что за один период следования импульсов чувствительных элементов, схема формирует четыре импульса счета, повышая тем самым разрешающую способность преобразователя l3« Недостатком преобразователя является то, что схема не формирует постоянного сигнала в направлении вра щения и остановке вала, а цепи форми рования импульсов счета содержат в варианте с расширением разрешающей способности потенциально-импульсные элементы, имеющие более низкую надежность и высокую восприимчивость к помехам в канале связи чем у чисто потенциальных элементов. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, в котором сигналы из датчика следуют по четырем независимым каналам, и представляет собой две импульсные последовательности, сдвинутые на четверть периода и их инверсии. Выявление знака направления вращения основано на фиксации первыми четырьмя логическими 391 элементами И определенной очередности прохождения во времени импульсов по четырем каналам. Сигналы с выходов первых четырех логических элементов запоминаются на одну четверть периода первыми двумя RS триггерами, на выходе которых подключены первые входы восьми логических элементов И. Вторые их входы подключены к выходам первых четырех логических элементов И. Причем на выходе пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов И формируются через первый элемент ИЛИ сигналы о направлении вращения вала, например, влево, а на выходе девятого десятого, одиннадцатого и двенадцатого элемента И формируются через второй элемент ИЛИ сигналы о направлении вала, например, вправо. Выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно на единичный и нулевой входы выходного третьего триггера. С прямого и инверсного выходов выходног триггера снимаются постоянные выходные сигналы о направлении вращения ва ла 2. . Недостаток известного преобразователя состоит в том, что он не формиру ет импульсов счета и сигнал о останов ке вала, так как на выходе сохраняется сигнал, соответствующий предыдущему до остановки состоянию выходного триггера, в результате чего снижается надежность работы преобразователя в целом. Цель изобретения - повышение надеж ности преобразователя угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий датчик, к первому выходу которого подключены первые входы первого и второго элементов И, к второму выходу - вторые входы второго и третьего элементов И, к третьему выходу - первые входы третье го и четвертого элементов И, к четвер тому выходу - вторые входы первого и четвертого элементов И, выход первого элемента И соединен с единичным входо первого триггера, к нулевому входу которого подключен выход третьего элемента И, выход второго элемента И соединен с единичным входом второго триггера, нулевой вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, прямой выход первого триггера подключен к первым входам пятого и шесто ГО элементов И, прямой выход второго триггера подключен к первым входам седьмого и восьмого элементов И, инверсный выход первого триггера соединен с первыми входами девятого и десятого элементов И, инверсный выход второго триггера соединен с первыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, вторые входы пятого и десятого элементов И подключены к выходу второго элемента И, вторые входы шестого и девятого элементов И подключены к выходу четвертого элемента И, вторые входы седьмого и двенадцатого элементов И соединены с выходом третьего элемента И, вторые входы восьмого и одиннадцатого элементов И соединены с выходом первого элемента И, выходы пятого, седьмого, девятого и одиннадцатого элементов И подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, выходы шестого, восьмого, десятого и двенадцатого элементов И подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с единичным входом третьего триггера, введены тринадцатый, четырнадцатый и пятнадцатый элементы И, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, четвертый триггер, ключ RC-цепь и пороговый элемент, первые входы тринадцатого и четырнадцатого элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами первого триггера, вторые входы тринадцатого и четырнадцатого элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами второго триггера, выходы тринадцатого и четырнадцатого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ, выход которого через последовательно соединенные ключ RCцепь и пороговый элемент связан с первыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ, второй вход четвертого элемента ИЛИ соединен с прямым выходом четвертого триггера, единичный вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а нулевой вход к выходу пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к прямому выходу третьего триггера, к нулевому входу которого подключен выход четвертого элемента ИЛИ, нулевые выходы третьего и четвертого триггеров соединены с входами пятнадцатого элемента И, единичные выходы третьего и четвертого триггеров, выход третьего

59

элемента ИЛИ и пятнадцатосо элемента И соединены с выходными шинами преобразователя .

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь содержит (фиг. 1) пятнадцать элементов И 1-15 причем первые четыре элемента И 1- соединены с выходами датчика 16, механически связанного с входным валом (на фиг. 1 не показан), первый, вторюй, третий и четвертый триггеры 17-20, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ 21-25, ключ 26, RC-цепь 27 и пороговый элемент 28.

Прямой выход третьего триггера 19 подключен к выходной шине Л левого вращения, прямой выход четвертого триггера 20 подключен к выходной шине П правого вращения, выход пятнадцатого элемента И 15 соединен с выходной шиной О останова, выход третьего элемента ИЛИ 23 подключен к выходной шине СИ, с которой снимаются счетные импульсы.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим йбразом.

Выходные сигналы датчика 16 представляют собой две импульсные последовательности, сдвинутые на четверть периода, т. е. на d|4 (фиг. 2), и вер сии этих импульсных последовательностей, следующие по каналам III и IV (фиг. 1 и фиг. 2). Сигналы по каналу I поступают на первые входы логических элементов И 1 и 2, по каналу III на первые входы элементов И 3 и . На вторые входы элементов И 2 и 3 поступают сигналы по каналу II, а по каналу IV - на вторые входы элементов И 1 и i.

1

Обозначим соответственно каналам

I, II, III и IV сигналы буквами А, В, А, В.

При вращении вала на выходе элементов И формируются совпадение сигналов АВ, АВ, АВ, АВ, Причем определение направления вращения основано на фиксации определенной очередности прохождения во времени, вышеназванных импульсов. При вращении вала сторону, например, влево АВ-АВ-АВ-АВ-А8, при вращении в другую сторону, например, вправо

А§-АВ-АВ-АВ-АВ.

16

Сигналы с выходов элементов И I- запоминаются на полпериода триггерами 17 и 18 и во второй четверти каждого такого полупериода сравнивается

на элементах И 5, 7, 9, 11 и 6, 12, 10, 8с последующим за данными сочетанием совпадением сигналов, поступающим непосредственно с элементов И 1. Элементы 5, 7 9 и 11 формируют

на выходе сигналы при прохождении

последовательности АВ-АВ-АВ-АВ, которые через элемент ИЛИ 21 поступают на единичный вход выходного триггера 19. С прямого выхода триггера 19

снимается постоянный выходной сигнал о вращении вала в одну сторону, например, влево. Элементы И 6, 8, 10 и 12 формируют на выходе сигналы при прохождении последовательности

АВ-АВ-АВ-АВ, которые через элемент ИЛИ 22 поступают на единичный вход триггера 20, с прямого выхода которого снимается постоянный сигнал о вращении вала в другую сторону, например

вправо.

Для получения импульсов счета в устройство поступают сигналы с выходов триггеров 17 и 18, чем исключается появление дробления сигнала выходных импульсов, счета, т. е. ложных выходных импульсов.

Одновременно расширяется разрешающая способность преобразователя, так как в течение периода следования импульса датчика на выходе элемента ИЛИ 23, объединяющего выходы элементов И 13 и k, формируется два импульса счета, поступающих на выход преобразователя. Импульсы смета поступают

одновременно на вход ключа 2б. Параллельно выходу ключа 26 подсоединен конденсатор RC-цепи 27. Заряд конденсатора производится через резистор этой цепи от источника VQ , Напряжение заряда конденсатора подается на вход порогового элемента 28, выход которого через элементы ИЛИ 2k и 25 связаны с нулевыми входами обеих выходных триггеров 19 и 20. С инверсных выходов триггеров 19 и 20 через элемент И 15 на выход преобразователя поступает постоянный сигнал об остановке вала.

Работа RC-цепи в преобразователе происходит следующим образом.

При поступлении на вход ключа 26 импульса счета с выхода элемента ИЛИ 23 (фиг, 2d) происходит разряд конденсатора через ключ 26. На выходе ключа 26 появляется нулевой сигнал. После исчезновения импульса счета начинается заряд конденсатора (фиг. 25) через резистор RC-цепи 27 источника УО . Время заряда определяется постоянной времени RC-цепи, которая расчитывается из условия, чтоб Bpef- f заряда до напряжения включения порогового элемента было меньшим, чем четверть периода следования импульсов чувствительных элементов при самой низкой скорости вращения вала. Если следующий импульс смета поступает раньше, чем напряжение на конденсаторе достигнет порога срабатывания элемента 28 (фиг. 2-), то состояние его выхода не изменится, что соответствует вращению вала. Пос ле остановки вала поступление импуль сов счета-прекращается, конденсатор КС-цепи 27 заряжается до напряжения срабатывания порогового элемента 28, на его выходе появляется единичный сигнал (фиг. 2б), который через элементы ИЛИ 24 и 25 подается на нулевые входы выходных триггеров 19 и 20 оС инверсных выходов триггеров 19 и 20 через элемент И 15 на выход посту пает сигнал об остановке вала. Применение предлагаемого преобразователя имеет наибольшую эффективность в системе числового и программного управления транспортными систе мами, устройствами подач станков и других механизмов. формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий датчик, к перво му выходу которого подключены первые входы первого и второго элементов И, к второму выходу - вторые входы втор го и третьего элементов И, к третьем выходу - первые входы третьего и чет вертого элементов И, к четвертому выходу - вторые входы первого и четвертого элементов И, выход первого элемента И соединен с единичным вход первого триггера, к нулевому входу которого подключен выход третьего эл мента И, выход второго элемента И соединен с единичным входом второго триггера, нулевой вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, прямой выход первого триггера под ключен к первым входам пятого и шесТОГО элементов И, прямой выход второго триггера подключен к первым входам седьмого и восьмого элементов И, инверсный выход первого триггера соединен с первыми входами девятого и десятого элементов И, инверсный выход второго триггера соединен с первыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, вторые входы пятого и десятого элементов И подключены к выходу второго элемента И, вторые входы шестого и девятого элементов И подключены к выходу четвертого элемента И, вторые входы седьмого и двенадцатого элементов И соединены с выходом третьего элемента И, вторые входы восьмого и одиннадцатого элементов И соединены с выходом первого элемента И, выходы пятого, седьмого, девятого и одиннадцатого элементов И подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, выходы шестого, восьмого, десятого и двенадцатого элементов И подключены к соответствую-; щим входам второго элемента ИЛИ, вы-ход первого элемента ИЛИ соединен с единичным входом третьего триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены тринадцатый, четырнадцатый и пятнадцатый элементы И, третий четвертый и пятый элементы ИЛИ, четвертый триггер, ключ, RC-цепь и пороговый элемент, первые входы тринадцатого и четырнадцатого элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами первого триггера, вторые входы тринадцатого и .-четырнаднадцатого элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами второго триггера, выходы тринадцатого и четырнадцатого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ, выход которого через последовательно соединенные ключ, RC-цепь и пороговый элемент связан с первыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ, второй вход четвертого элемента ИЛИ соединен с прямым выходом четвертого триггера, единичный вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а нулевой вход - к выходу пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к прямому выходу третьего триггера, к нулевому входу которого подключен выход чет вертого элемента ИЛИ, нулевые выходы третьего и червертого триггеров соединены с входами пятнадцатого элемента И, еди