Датчик угла поворота вала

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ Ъ Соголя Совских Социалистицесних РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 16,111.1971 ( 1631968/18-24 с присоединением заявкиКл. О 02 7/00 6 08 с 9/06 Государственный комнтеСовета Министров СССпо делам нзобретеннйи открытий иоритет Опубликовано 28.И 11.1973. Бюллетень35 УДК 681083.8аявител ДАТ ГЛА ПОВОРОТА ВАЛ 15 Изобретение относится к автоматике, Датчик служит для прецизионного измерения угла поворота вала с выдачей сигнала в цифровой форме и предназначен для работы в оптико-механических приборах и точных станках.Известны датчики угла поворота вала, в которых для введения несущей частоты, облегчающей обработку сигнала и повышающеп точность отсчета угла, используется модуляция светового потока при помощи механических модуляторов. Модуляция осуществляется центрально-радиальной штриховой маской, приводимой в движение электродвигателем.Однако применение электродвигателя ограничивает точность отсчета угла.Известны также датчики угла поворота вала, в которых в качестве механизма модулятора используется кольцевой камертон с укрепленной на нем модулирующей маской.Однако у этих датчиков нслпнейныс участки, ооусловленпые синусоидальностью колебаний модулирующей маски, снижают точность датчика при преобразовании выходных сигналов.Целью изобретения является увеличение точности работы датчика,Для этого в датчике введены коммутатор, логическая схема и блок обработки сигнала,а измерительная маска содержит дополнительно одгг 1 плгг ггесколько дорожек с равными прозрачными и непрозрачными штрихамп, причем входы логической схемы и входы ком мутатора соединены с фотоприемниками, ивыход логической схемы через коммутатор подключен к блоку обработки сигнала.Изобретение гояснено чертежами.0 На фиг. 1 приведена схема датчига; нафиг. 2 - маски модулятора.Датчик угла поворота вала содержит измерительный вал 1 (фиг. 1), с которым связана штриховая измерительная маска . Модулирующая маска 1 укреплена и кольцевом камертоне 4, приводимом в действие системой возбуждения 5. Измерительная маск 2 представляет собой стекляггный диск, на который нанесены несколько раст 1)овых доро жек (фпг. 2) с равныхггг прозрачнымипрозрачными штриха ми, причем штрихи на дорожках сдвинуты относительно друг друга на величину, равную Тг 2 гг, где Т -- шаг штрихов, и - количество растровых дорожек, 5 Модулпрующая маска 3 представляет собой стеклянный диск, на который нанесена растровая дорожка с радиальными узкими прозрачными штрихами, причем шаг модулцрующей маски совпадает с шагом пзмери тельной.45 50 55 60 65 Количество штрихов масок определяет оптическую редукцию системы и может достигать нескольких сот и даже тысяч.Световой поток от источников б света через свстопровод 7 и маски 2 и 3 попадает ца кольцевые фотоприемники 8, число которых равно числу растровых дорожек измерительной маски 2. Электрические сигналы с фотоприемников 8 через коммутатор 9, управляемый логической схемой 10, поступают в блок 11 обработки сигнала.Датчик работает следующим образом, Еольцевой камертон 4 приводится в действие системой возбуждения 5. Прп этом модулцрующая маска 8, укрепленная ца камертоне 4, начнет колебаться. Размах колебаний камертона выбирают несколько больше половины шага растра для того, чтобы модуляция це прекращалась ци ца одной дорожке прц лобом повороте измерительной маскц.Прп колебаниях модулирующей маски сс штрихи будут двигаться относительно штрихов измерительной маски (фиг. 2), и ца фотоприемниках 8 будут появляться светов ыс импульсы.Длительность световых импульсов будет изменяться в зависимости от угла поворота вала, причем этя зависимость из-за синусоидальности колебаний камертона будет нелинейной (арксинусной), Для малых значений аргумента арксинус можно представить самим аргументом. Так например, при использовании четырех дорожек максимальное значение аргумента можно принять равным 0,4 рад, ошибка аппроксимации в этом случае не превысит 3010, что позволит получить шесть двоичных разрядов, Преобразование длительности импульса в двоичный код может производиться любым известным способом, например подсчетом числа заполняющих импульсов.Для сохранения линейности преобразования во всем диапазоне углов от О до Т рядом с первой дорогккой на измерительной маске располагают вторую, у которой штрихи по отношению к первой дорожке сдвинуты па величину, равную или несколько меиьшуО линейной зоны. Теперь при увеличении угла свыше допустимого для первой дорожки необходимо перейти ца вторую дорожку, лля которой линейная зона только начинается. Если диапазон углов в пределах шага штрихов измерительной маски (от О до Т) це перекрывается лиейными зонами двух доро)кек, цсобходпмо добавить третью и так поступать до тех пор, пока не будет перекрыт весь диапазон измеряемых углов.При этом количество дорожек определяется числом линейных зоц, укладывающихся на половине шага штрихов измерительной маски сг=Т)с 2 6, где Ь - величина линейной зоны.Выразив отсюда величину линейной зоны 6, получим Ь=Т 2 п.Прп переходе с первой дорожки ня вторуо 5 10 15 20 25 30 35 40 и последующие доро)кки следует учитывать их сдвиг относительно первой дорожки и добавлять этот сдвиг к показаниям датчика.Удобнее всего сделать этот сдвиг равным цеце деления старшего разряда и прп переходе с дорожки на дорожку добавлять единицу в старшин разряд датчика.Линейные зоны дорожек измсрительцой маски перекрывают весь диапазон измеряемых углов в пределах шага маски,При изменении угла от О до Т необходимо последовательно переходить с нулевой зоны ца первую, с первой ца вторую и т. д., причем при каждом переходе следует добавлять единицу к старшим разрядам отсчета. Практически можно считать, что старшие разряды представляют собой номер линейной зоны, в которой осуществляется в данный момент измерение длительности сигнала.Задая Логической схемы зяклоястся ОпрслслспР 1 Р абоеР ЛОРОжки, т. е. лоро)ккц, в которой изменение длительности происходит линейно от угла поворота, ц полклочепии выходного сигнала с фотоприемника выбрЯнпой дорожки к системс измеения длитсльности сигнала, которая пропорциональна углу поворота. При определении рабочей дорон(ки определяется одновременно и номер рабочей линейной зоны, а следовательно, старшис разряды отсчета, младшие же разряды выдаются системой измерения длительности сигнала.Определение номера рабочей лсшейной зоны наиболее удобно производить в крайнем положеции молулирующего штриха, т. е. когда оц отклонен ца полную амплитуду от среднего поло)кения. При этом комбинация импульсов, снимаемых одновременно со всех лорожск, однозначно определяет номер рабочей линейной зоны. Предмет 1 зобретсиия Датчик угла поворота вала, содержащий измерительную маску, выполненную в виде стеклянного лиска с цяцесеццой ца цем дорожкой с равными прозрачными и непрозрачными штрихами, укрепленную на валу, модулирующую маску, выполненную в виде стеклянного диска с радиальными узкими прозрячцыми штрихами, укрепленную на кольцсвом камертоне, источники света, установленные перед масками, и кольцевые фото- ППЕМЦПКП, РЯСПОЛОЖЕЦЦЫС За МЯСКЯМИ, ОТ- личасоссрсссся тем, что, с целью увеличения точности работы датчика, в него введены коммутатор, логическая схема и блок обработки сигнала, а измерительная маска солержит дополнительно одну или несколько дорожек с равными прозрачными и цепрозрячцымп штрихами, причем входы логической схемы и входы коммутатора соединены с фотоприемниками, а выход логической схемы через коммутатор подключен к блоку обработки сигнала,Тираж 551Совета Мииистрооткрытийнаб., д. 4,5 р. Сапунова, 2 ногра Редактор А, Зиньковски каз 34,301 б ЦНИИПИ Росу зд.956арственного комитета делам изобретений иква, Ж.35, Раушская ПодписноеСССР