Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1982 года по МПК G08C9/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автоматике и вычиспительной технике, в частности к устройствам, преобразующим угловое или линейное перемещение в цифровой код, и может быть использовано для контроля величины перемещения механизмов на станках и установках, предназначенных для обработки крупногабаритных и длинно мерных изделий. Известно устройство для преобразова. кия перемещений в цифровой код, содерхощее генератор, делитель частоты, фазо расщепитель, фазовращатель, преоЬразоватепь фаза-код, цифровое вычислитель кое устройство, преобразователь код-напряжение, устройство сравнения напряжений, усилитель, тахогенератор, электродвигатель и механический редуктор, соединяющий фазовращатель с электродвигателем fli Известно также устройство для преобразования перемещений в цифровой код содержащее генератор, делитель частоты фазорасщепитель, фазоврвчатель, нульорган, регистр и звено кинематической связи фазовращателя с перемешающимся механизмом 2 . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для преобразования перемещений в цифровой код, содержащее генератор, два делителя частоты, счетные входы которых соединены с выходом генератора и кажДЬ1Й из которых содержит последовательно соединенные масщтабирутощий и основной делители частоты, фазорасщепитель, вход которого соединен с выходом первого делителя частоты, 4йзовращатель, вход которого соединен с выходом фазорасще- пителя, звено кинематической связи вала фазовращателя с перемещающимся механизмом, квантователь, первый вход KOTI рого подключен к выходу фазовращателя, а второй вход - к первому входу второго делителя частоты, регистр, информационный вход которого соединен с вторым выходом второго делителя частоты, вход синхронизации соединен с выходом кван- 1 тователя, а выход - с кодовой шиной, и формирователь импульсов сброса,- вход которого подключен к выходу первого депнтеяя частота, а выход - к входу :сброса второго делителя частоты fsj . ; Известные устройства имеют ограниченный диапазон преобразования переме;щений в цифровой код, определяемый ко- лнчеством дискрет перемещения, прюсоДяшихся на один оборот вала фазовращателя. Данное ограничение обусловлено тем, что в известных устройствах преобразование перемещений в масштабированный ци({фовой код осуществляется однозначно только в пределах одного оборота вала фазовращателя, т, е. от О до Збо без одной угловой дискреты перемещения Цель изобретения - расширение диапазона преобразования перемещений. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через последовательно соединенные первый делитель частоты и фазорасщепитель к входу фазовращателя и непосредственно к первому входу второго делителя частоты, первый выход которого соединен с первым входом квантователя, второй вход которого соединен с фазовращателем, выход первого делителя частоты соединен с первым входом формирователя импульсов сброса, выход которого соединен с вторым входом второго делителя частоты, второй выход которого соединен с первым входом выходного регистра, введены вычислитель, элемент памяти и элемент 2 И, первьгй вход которого соед1}нен с выходом квантователя, второй вход - с выходом вычислителя а выход - с вторым входом выходного регистра и с первым входом элемента памяти, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов сбро са, а выход - с вторым входом формирователя импульсов сброса, второй выход второго делителя частоты соединен с первым входом вычислителя, второй вход которого соединен с выходом выходного регистра. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого преобразователя. - Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, первый 2 и второй 3 делители частоты, счетные входы которых соединены с выходом генератора 1 импульсов, фазорасщепитель 4, вход которого подключен к выходу первого делителя 2 частоты, фазовращатель 5, вход которого соединен с выходом фазорасще- пителя 4, звено 6 кинематической связи вала фазовращателя 5 с перемещающимся механизмом, квантователь 7, второй вход которого подключен к выходу фазовращателя 5, а первый вход - к первому выходу второго делителя 3 частоты, выходной регистр 8, первый вход которого соединен с вторым выходом второго делителя 3 частоты, а выход - с выходной кодовой шиной 9, формирователь 1О импульсов сброса, первый вход которого подключен к выходу делителя 2 частоты, а выход - к второму входу сброса второго делителя 3 частоты, вычислитель 11, элемент 2 И 12 и элемент 13 памяти. Первый вход вычислителя 11 соединен с первым входом выходного регистра 8, второй вход - с выходом выходного регистра 8, а выход - с вторым входом элемента 2И 12, первый вход которого подключен к выходу квантователя 7, а выход - к второму входу выходного регистра 8 и к первому входу элемента 13 памяти, второй вход элемента 13 памяти соединен с выходом формирователя 10 импульсов сброса, а выход - с вторым входом формирователя 10 импульсов сброса. 1 Вычислитель 11, элемент 2 И 12 и элемент 13 памяти могут быть реализованы на базе широко распространенных элементов схемотехники, например интегральных микросхем серии 155 (технические условия 0,348,006 ТУ), в частности, вычислитель 11 может быть выполнен на микросхемах типа К155ИПЗ, элемент 2И 12 - на микросхеме типа К155ЛИ1 и элемент памяти - на микросхеме типа К155ТМ2. Преобразователь работает следующим образом. Импульсы тактовой частоты поступают с выхода генератора 1 импульсов на делители 2 и 3 частоты. Первый делитель 2частоты вырабатывает сигналы кодовой развертки для фазорасщепителя 4, формирующего двухфазную или трехфазную систему питающих напряжений для фазовращателя 5 типа вращающегося трансформатора или сельсина. На выходе фазовращателя 5 образуется сигнал, фазовый сдвиг которого относительно опорного сигнала (одной КЗ, фаз питания фазовращателя 5) пропорционален угловому перемещению вала фазовращателя 5, а следовательно, и перемещению механизма, связанного с валом фазовращателя 5 через звено 6. Этот сигнал поступает на второй вход квантователя 7, на первый вход которого приходят импульсы с первого выхода вт рого делителя 3 чеестоты, которые исполь зуются для квантсжанвя во фазе выходног сигнала фазоврашателя 5. На выходе кван тователя 7 форм1идтотся узкие квантовашде по фазе импульсы, которые поступают на первый вход элемента 2И 12, на второй вход которого поступает с выхода вычйслитаяя 11 сигнал, вырабатьтаемый последним из кодовых сигналов на первом входе и выходе выходного регистра 8 и разрешающий прохождение на выход элемента 2И 12 определенного квантованного импульса. На первый вход выходного регистра 8 приходят сигналы кодовой развертки с второго выхода второго делителя частоты, имеющего коэффициент деления, равный произведению m N , где fn - количество дискрет перемещения, . приходящихся на один оборот вала фазоврашателя 5, М - максимальное количество оборотов вала фазовращателя 5, соответствующее контролируемому перемещению. Кодовая комбинация, образующаяся на втором выходе второго делителя 3 частоты в момент прихода квантованного по фазе импульса с выхода элемента 2 И 12, записывается в выходной регистр 8 и поступает с его выхода на кодовую шину 9, с которой считывается пифровой код, отображающий в заданных единицах величину перемещения механизма, связаного с валом фазовращателя 5 через звено 6. Согласование системы измерения-с пе- . ремещающимся механизмом обеспечивается за счет электрической редукции, реализуемой при помощи первого 2 и второго 3 делителей частоты. Отнощение коэф фнциентов деления этих.делителей частоты соответствует передаточному отношени звена 6 кинематической связи вала фазовращателя 5 с перемещающимся механизм умноженному на число N , и может быть выполнено с любой степенью уточнения. Синхронизашш работы второго делителя 3 частоты относительно опорного . сигнала и установка начала отсчета перемещения обеспечиваются формирователем 10 импульсов сброса, который выдает импульсы при единичной сигнале на втором входе и при определенной (заданной) кодовой комбинации на выходе первого делителя 2 частоты. Сигнал, разрешающий {заботу формирователя 10 импульсов сброса, появляется на выходе элемента 13 памяти после прихода с выхода элемента 2 И 12 импульса, осуществляю- щего запись кода в регистр 8, и списывается импульсом сброса с выхода формирователя 1О. Сигнал, разрешающий прохождение импуЛьсов с выхода квантователя 7 на выход элемента 2И 12, формируется вычислителем 11, который выполняет вычисление разности дС между кодом Ь на выходе регистра 8 и кодом 6 на его первом входе (ДР 1-6), сравнение модуля величины ДС с кодовой установкой , которая ограничивает максимальную величину приращения выходного кода на шине 9, причем величина кодовой установки выбирается из условия Vmtp lj , где Vyn- максимальная скорость перемещения механизма; -fcp период кодовой развертки на первом входе регистра 8 ; формирование логического сигнала по результату сравнения модуля величины ДС с кодовой установкой Ь (при Ly на выходе вычислителя формируется нулевой сигнал, а при единичный сигнал). При появлении на выходе вычислителя 11 единичного сигнала очередной квантовый импульс, прошедший на выход элемента 2И 12, записывает в выходной регистр 8 код Ьи , соответствующий положению .механизма -в заданных единицах измерения относительно установленного начала отсчета в vi -ый момент времени, и раэрешает формирование импульса сброса, устанавливающего в исходное (нулевое) состояние второй делитель 3 частоты и элемент 13 памяти. Повторно единичный сигнал на выходе вычислителя 11 появляется тогда, когда величина на первом входе выходного регистра 8 отличается от значения Ьи не более чем на величину ± L, при этомв выходном регистре 8 фиксируется код Ьу1., величина которого находится в пределах значений Ьу -ЬУуи-Ьр, так как за время tp механизм не может изменить своего- положения более чем Ha±Vw,-bp дискрет перемещения. Поскольку Ьу -j за время формирования единичного сигнала на втором входе элемента 2И 12 на его выход приходит только один квантованный импульс, что обеспечивает однозначное-гь отсчета положения механизма независимо от числа оборотов вала фазовращателя 5 в процессе контроля величины перемещения. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон преобразования перемещений в смасштабированный цифровой код благодаря увел1гчению

диапазона изменения фазы квантовых импульсов, осуществляющих выборк кода из сигналов кодовой развертэси второго делителя частоты и перенос его в выходной регистр, за счет ограничения величины прир)ащения выходного кода. В известных устройствах этот диапазон ограничен одним оборотом вала фазовращателя. В пред яагаемом устройстве при его относительной простоту диапазон контролируемого перемещения более чем на вьпре и может регулироваться в щироких пределах соответствующим выбором величин

VVYI и -to .

.Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через последовательно соединенные первый делитель частоты и фазорасшепитель к входу фазовращателя и непосредственно к первому входу второго делителя частоты, первый выход которого соединен с первым входом квантователя, второй вход которого соединен с фазовращателем, выход первого делителя частоты соединен с первым входом формирователя импульсов сброса, выход которого соединен с вторым входом второго делителя частоты, второй выход которого соединен с первым входом выходного регистра, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования перемещений, в преобразователь введены вычислитель, элемент памяти и элемент 2И, первый вход которого соединен с выходом квантователя, второй вход - с выходом вычислителя , а выход элемента 2И соединен с вторым входом выходного регистра и с первым входом элемента памяти, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов сброса, а выход - с вторым входом формирователя импульсов сброса, второй выход второго делителя частоты соединен с первым входом вычислителя, второй вход которого соединен с выходом выходного регистра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. 008 С 9/ОО, 1979 (прототип).