Преобразователь угла поворота вала в код

(21) (22) (46) (71) ческ та и вод (72) вдаЬййо ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ПИСАНИЕ ИЗОБ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 4135241/24-2416,10.8607.04.88. Бюл.13Специальное конструкторско-технологие бюро Физико-механического институм. Г, В. Карпенко и Вильнюсский залектроизмерительной техникиО. В. Процик, А. И. Корнблюм,. Цыгельный, К. Ь. Кацов,Пальчикевич и М. К. Березовский81.325 (088.8)вторское свидетельство СССР7273, кл. Н 03 М 1/48, 1984.торское свидетельство СССР142, кл. Н 03 М 1/48, 1976.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Ь УГЛА ПОВОВАЛА В КОДзобретение относится к области автои и вычислительной техники и можетиспользовано для контроля угловыхщений механизмов на станках с ЧПУ.изобретения является повышение точнадежности и расширение диапазо(53) 6(57) ИматикбытьперемеЦельюности,на измерения углов. Для достижения поставленной цели в преобразователь, содержащий фазовращатель 11, генератор 1 О, формирователь 8 фазового импульса, два триггера 1 и 2, три элемента И 3 - 5, элемент 6 задержки, два реверсивных счетчика 7 и 9 и счетчик 15, введены делитель 12 частоты, регистр 14, блок 17 сравнения кодов, цифровой фазовращатель 16, третий реверсивный счетчик 13, шина 18 установки начальных кодов. Преобразователь работает в режиме цифровой следящей системы интегрирующего типа, за счет третьего реверсивного счетчика 13 преобразователь стал многооборотным с предварительной установкой любого исходного начального кода, что позволяет упростить преобразователь без использования ЦВМ. Кроме кодовых выходов преобразователь имеет тактовый выход 21, запрещающий съем информации с третьего реверсивного счетчика 13 и регистра 14 в моменты изменения состояния последнего.1 ил.Изобретение относится к автоматикс и вычислительной технике и может быть использовано для контроля угловых перемещений механизмов на станках с числовым программным управлением.Цель изобретения - повышение точности, надежности и расширение диапазона измерения углов.На чертеже приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код.Преобразователь содержит триггеры 1 и 2, элементы И 3 - 5, элемент 6 задержки, реверсивный счетчик 7, формирователь 8 фазового импульса, реверсивный счетчик 9, генератор 10 импульсов, фазовращатель 11, делитель 12, реверсивный счетчик 13, регистр 14, счетчик 15, цифровой фазовращатель 16, блок 17 сравнения кодов, шину 18 установки кодов, выходы 19 и 20 преобразователя и тактовый выход 21.Преобразователь работает в режиме следящей системы, отрабатывающей изменение величины измеряемого угла. За счет введения третьего реверсивного счетчика 13 преобразователь стал многооборотным с предварительной установкой начальных условий,Преобразователь работает следующим образом.Импульсы с генератора 10 поступают на входы элементов И 3 и 4, а также на вход делителя 12, с выхода которого импульсы поступают на счетный вход счетчика 15, имеющего ту же разрядность, что и регистр 14. На выходе разрядов счетчика 15 формируется кодовая развертка, которая поступает на первую группу входов блока 17 сравнения кодов, а также на вход фазовращателя 16, который формирует напряжение питания фазовращателя 11.Выходной сигнал фазовращателя 11, представляющий собой синусоидальное напряжение, фаза которого изменяется относительно фазы любого из питающих напряжений при повороте вала фазовращателя 11, поступает на формирователь 8, который содержит фильтр и пороговое устройство и формирует импульсы при переходе выходного напряжения фазовращателя через ноль от отрицательного значения к положительному. Последовательность фазовых импульсов, период следования которых равен периоду кодовой развертки счетчика 15, поступает на установочный вход триггера 2.На установочный вход триггера 1 поступает последовательность импульсов с выхода блока 17, которые образуются при равенстве кодов на обоих группах кодовых входов блока 17. Поскольку разрядности кодовых входов равны, разрядность регистра 14 соответствует разрядности счетчика 15, то импульс на выходе блока 17 может появиться только один раз за период кодовой развертки, т. е, частота импульсов на выхо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 де блока 17 равна частоте импульс"в на выоде формирователя 8, а их фаза может изменяться в пределах от 0 до 2 л н зависимости от кода, хранящегося в регистре 14.Таким образом, на установочный вход триггера 2 поступают входные фазовые импульсы, а на установочный вход триггера 1 - импульсы, сформированные самой схемой, фаза которых может изменяться в пределах 0 - 2 л. Триггеры 1 и 2 вместе с элементами И 3 - 5, элементом 6 задержки образуют систему, определяющую величину и знак фазового рассогласования между импульсами с выхода формирователя 8 и импульсами с выхода блока 17, и совместно с выходными импульсами генератора 1 О формируют пакеты импульсов по одному из двух входов реверсивного счетчика 7.Число импульсов в пакете пропорционально абсолютной величине временного рассогласования между импульсами с выхода формирователя 8 и импульсами с выхода блока 17, Знак рассогласования определяет выход, на котором формируются пакеты импульсов,Пусть импульс с формирователя 8 приходит на триггер 2 раньше прихода импульса с блока 17 на триггер 1, Допустим, что при этом угол поворота вала фазовращателя р(0. При этом триггер 2 взводится, открывается элемент И 4 и импульсы с генератора 10 начинают поступать через реверсивный счетчик 7 на вычитающий вход реверсивного счетчика 9, уменьшая его содержимое, и одновременно на вычитающий вход счетчика 13,Допустим, что разрядность реверсивного счетчика 7 равна разрядности делителя 12, В некоторый момент времени код, хранящийся в регистре 14, сравнится с кодом развертки на выходе первого счетчика 15, а на выходе блока 17 появится импульс, который взводит триггер 1. При этом триггер 1 сигналом логического ноля с инверсного выхода блокирует элемент И 4, прекращая формирование пакета импульсов на его выходе, Установка обоих триггеров 1 и 2 в единичное состояние приводит к открыванию элемента И 5, который через элемент 6 задержки сбрасывает в исходное состояние триггеры 1 и 2, а также осуществляет перезапись содержимого счетчика 9 в регистр 14.Цикл преобразования на этом заканчивается, в регистре 14 записан код, который обеспечивает нулевое фазовое рассогласование между выходными импульсами формирователя 8 и блока 1, соответствующий коду измеряемого угла, В счетчике 13 зафиксировано количество импульсов, которое поступило на вход счетчика 9 для компенсации фазового рассогласования. Если далее вал фазовращателя перемещаться не будет, то в следующем цикле работы510 преобразователя оба импульса на триггеры 1 и 2 поступят одновременно, одновременно взведутся оба триггера, однако элементы И 3 и 4 останутся в заблокированном состоянии, откроется элемент И 6 и через элемент 6 задержки сбросит триггеры 1 и 2 в исходное состояние.При повороте вала фазоврашателя в другую сторону 0) на триггер 1 выходной импульс блока 17 приходит раньше, чем выходной импульс формирователя 8 на триггер 2, В этом случае первым взводится триггер 1, пакет импульсов формируется на выходе элемента И 3 и через счетчик 7 поступает на суммирующие входы счетчиков 9 и 13, увеличивая их содержимое. С приходом выходного импульса формирователя 8 цикл преобразования заканчивается, новое значение кода угла переписывается в регистр 14 с счетчика 9, фазовое рассогласование между импульсами ликвидируется.При новом повороте вала в ту же сторону, что и в предыду.цем случае 0), содержимое счетчика 13 увеличивается, а содержимое счетчика 9 уменьшается, поскольку выходной импульс формирователя приходится уже на следующий период кодовой разверкти, За это время счетчик 9 переполнится, а затем наберет новое значение. равное где М - новое значение кода в реверсивномсчетчике 9;А - код, записанный вЛ/кккс - максимальный кодсчетчика 9;Мр, - число импульсов, поступившее навход счетчика 9,Новое значение кода в реверсивном счетчике 9 соответствует новому положению вала в пределах 0 - 2 л, поэтому можно утверждать, что код в счетчике 9 соответствует позиционному положению вала фазоврашателя в пределах одного оборота вала, а с разрядного выхода регистра 14, который является первым кодовым выходом преобразователя, можно считывать код, однозначно определяющий угловое положение вала в пределах одного оборота, Этот код преобразователь помнит и восстанавливает при отключении и повторном включении питания.Код в счетчике 13 накапливается только при повороте вала фазоврашателя и при разрядности счетчика 13, преврашаюшей разрядность счетчика 9, соответствует угловому повороту вала на некоторое количество оборотов.При занесении некоторого числа в счетчик 13 с кодового входа 18 преобразователя отсчет угла можно производить от некоторого начального значения. Отсчет можно производить также от ноля, если записать 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нулевой код, т. е. произвести сбрн счет. чика 13.Поскольку сигналом завершспи цикла измерения является сигнал с выхода элемента И 5, то этот сигнал, задержанный элементом 6 задержки, используется не только для сброса триггеров 1 и 2, перезаписи информации в регистр 14, но и для синхронизации приема информации с кодовых выходов 19 и 20 преобразователя внешним устройством (ЭВМ) при помощи тактового выхода 21 преобразователя, куда этот сигнал поступает. формула изобретенияПреобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазоврашатель, выход которого соединен с входом формирователя фазового импульса, первый триггер, прямой выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, а инверсный выход - с первым входом третьего элемента И, второй триггер, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, а прямой выход - с вторыми входами третьего и второго элементов И, выход которого через элемент задержки соединен с одними входами первого и второго триггеров, генератор импульсов, выход которого соединен с третьими входами первого и третьего элементов И, выходы которых соединены с выходами первого реверсивного счетчика, выходы переполнения которого соединены с входами второго реверсивного счетчика, счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, надежности и расширения диапазона измерения преобразователя, в него введены регистр, третий реверсивный счетчик, блок сравнения кодов, цифровой фазорасшепитель, шина установки кодов, делитель, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с входом счетчика, выходы которого соединены с первой группой входов блока сравнения кодов и входами цифрового фазорасшепителя, выходы которого соединены с входами фазоврашателя, выходы второго реверсивного счетчика соединены с входами регистра, выходы которого соединены с второй группой входов блока сравнения кодов, выход которого соединен с другим входом первого триггера, выходы первого реверсивного счетчика подключены к счетным входам третьего реверсивного счетчика подключены к счетным входам третьего реверсивного счетчика, установочные входы которого соединены с шиной установки кодов, выходы третьего реверсивного счетчика и выходы регистра являются выходами преобразователя, выход элемента задержки соединен с входом записи регистра и является тактовым выходом преоб. разователя, а выход формирователя фазового импульса соединен с другим входом второго триггера.