Способ преобразования угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСНИХСоаЮЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1)5 Н 03 М 1/9 ".г" САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ ВТОР СКОМУ и электроФото нформации с, 60-61. л. 340-347 ь(54) СПОСОБ РОТА ВАЛА В (57) Изобрет тике и вычис осится к автома ие ыть исполь много управлеуправления тения являетсяобразования.преобразованикод преобразуюсовокупность овышение точности пр этои угла т уго птиче отопр отив д целью в спосдбе поворота вала в поворота вала в ких сигналов, по емники блока 2, орожек грубого го диска 1, и тупающих наазмещенные птсчета измер тельн ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт радиофизикиники АН АрмССР(56) Преснухин Л.Н, и др.рические преобразователиМ.: Машиностроение, 1974,Патент США В 3310798,опублик. 1967,РЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОлительнои технике и мож вано в системах програм ния станками, в система ескопами. Целью изобре ЯО 156297 фотоприемники групп 3-10, расположенные против .дорожки точного отсчета. В фотоприемниках оптические сигналы преобразуются в аналоговые электрические сигналы, первая группа которых в блоке 11 формирования выходного кода грубого отсчета преобразуется в первую группу прямоугольных электрических сигналов, соответствующую коду грубого отсчета, а для второй группы аналоговых электрических сигналов, снимаемых с фотоприемников групп 3-10, предварительно определяют фазовые1 сдвиги между сигналами, снимаемыми с одноименных фотоприемников диаметрально расположенных групп 3 и 7, 4 и 8, аФ 5 и 9, 6 и 1 О, для каждой пары сигналов с наименьшим в данной подгруппе сигналов фазовым сдвигом определяют соответствующий код грубого отсчета, (, аналоговые электрические сигналы тех из групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 1 О, для которых в данный момент преобразования код грубого отсчета соответ- в ствует наименьшему фазовому сдвигу, преобразуют в блоке 20 во вторую группу прямоугольных сигналов, соответствующую коду точного отсчета. 1 ил.фф 4Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано в системах программногоуправления станками, в системах управления.Цель изобретения - повышение точности преобразования,На чертеже приведена структурнаяхема устройства для преобразования 10угла поворота вала в код, реализующе"1 о предлагаемый способ,Устройство содержит источник излучения, индикаторный диск (не показаны), измерительный диск 1, блок 2ф )топриемников грубого отсчета (ГО),гуппы 3-10 фотоприемников, размещенЙые против дорожки точного отсчета(ТО), блок 11 формирования выходногокода грубого отсчета, дешифраторы 12- 205, двухканальные коммутаторы 16-19й блок 20 формирования выходного коца1 очного отсчета (ТО),Каждая из групп 3-10 содержит подва Фотоприемника, напротив которыхелевые диафрагмы индикаторного диска сдвинуты друг относительно другана угловую величину Ы (К+1/4), гдеИ - угловая величина шага дорожки ТО;К - целое число. Причем щелевые диа"фрагмы перед фотоприемниками двух иэгрупп 3-10, сдвинутых на 180 ф в проСтранстве, сдвинуты друг относительнодруга на угловую величину 180 + 11/2.Группы 3-10 фотоприемников сдвинутыдруг относительно друга на угловуювеличину 45Устройство для преобразования углаповорота вала в код реализует способследующим образом.40При вращении измерительного диска 1относительно щелевых диафрагм индиКаторного диска излучение источникаизлучения, модулированное сопряжениемщелевых диафрагм с кодовыми дорожками, пойадает на фотоприемники блока 2, размещенные против кодовых дорожек старших по весу разрядов, и фотоприемники групп 3-10 размещенныепротив дорожки младшего по весу разряда. При этом на выходах фотоприемников блока 2 формируется первая группа аналоговых электрических сигналовтрапецендальной формы, Таким образомосуществляется преобразование перемещения в оптические, а затем в элект".рические аналоговые сигналы. Сигналыс выходов блока 2 фотоприемников поступают в блок 11 формирования выходного кода ГО, где они преобразуются в первую группу прямоугольных электрических сигналов, образующих старшие разряды выходного кода преобразователя (код грубого отсчета).На выходах групп 3-10 фотоприемников формируется вторая группа аналоговых электрических сигналов, близких по форме к гармоническим. Выходы фотоприемников диаметрально противоположно размещенных групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10 включены попарно по балаксной схеме. Такое включение позво. ляет сформировать сигналы без постоянной составляющей, которую необходимо компенсировать. Кроме того, балансное включение фотоприемников осу-, ществляет автоматическую компенсацию любого дрейфа по постоянной составляющей сигнала.В связи с тем, что всегда имеет место определенный эксцентриситет измерительного диска 1, обусловленный технологическими погрешностями сборки преобразователя, в сигналах групп 3-10 фотоприемников в зависимости от угла поворота вала появляются дополнительные гармоники, т.е. происходит искажение формы сигналов, что препятствует повышению точности. Искажения сигналов на выходах фотоприемников групп 3-10 вызвано перекрещиванием щелей индикаторного диска кодовой дорожки . ТО из"за наличия эксцентриситета измерительного диска 1.Так искажения формы сигналов на выходах диаметрально размещенных групп 3 и , 4 и 8, 5 и 9, б и 10 фотоприемников практически отсутствуют в слу" чае, когда угол, составленный вектором эксцентриситета (00) и линией, соединяющей эти группы, составляет 0 и 180 . Искажения сигналов максимальны на выходах диаметрально размещенных групп 3 и 7, 4 и 8, 5.и 9 6 и 1 О фотоприемников, когда угол, составленный вектором эксцентриситета (00) и линией, соединяющей эти группы, составляет 90 и 270 О. Нулевое значение выходного кода старших по весу разрядов преобразователя, определяемое угловыми координатами щелей индикаторного диска перед фотоприемниками блока 2, должно быть сдвинуто относительно одного ив углов Ц1..,размещения групп 3-10оФотоприемников на величину 180 /и1562970 5- 22,5 О, где и - число групп 3-10 (в данном случае п = 8).Т.е. нулевой код на выходах блока 11 должен быть в одном из значений углов с,р., ср .5вПредположим, что при угле с значение выходного кода блока 11 равно ну" лю. Далее по трем старшим разрядам выходного кода блока 11 поочередноФ определяют диапазоны углов Цщ-Чв ЦВу -,- у и в каждом диайаэоне определяют пару диаметрально противоположных групп 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 1 О, одноименные выходные сигналы (т.е. сигналы на выходах фотоприемников, имеющих одинаковые номера в группе) которых имеют минимальный Фазовый сдвиг, т.е. минимальный угол между вектором эксцентриситета (00) и 20 прямой, соединяющей данные группы 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10 и, следовательно, определяют сигналы с минимальными искажениями.Иинимальный фазовый сдвиг сигна- ;25 лов можно, например, определить путем выявления сигналов с максимальной амплитудой, так как при наличии фазовых сдвигов амплитуды сигналов на выходах фотоприемников, включенных по 30 балаисной схеме, уменьшаются, фазовый сдвиг между диаметрально размещенными группами 3 и 7, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10 фотоприемников можно также определить при помощи двухлучевого осцил 35 лографа, временно разомкнув выходы фо, - топриемников друг от друга.Три старших разряда выходного кода поступают на входы дешифраторов 12- 15, функционирующих по следующему ал 40 горитму.Когда на входах дешифраторов 12-15 присутствуют .коды 000 или 011, т.е. вал преобразователя находится в диапазонах углов с; МьЧ .е на выходе 45 только лишь дешифратора 12 появляется высокий уровень. При входных кодах 001 и 101, т.е, когда вал находится в диапазонах углов с-.ЧвфЧх % высокий уровень появляется на выходе дешифратора 13. Когда же на входах дешифраторов 12-15 присутствуют коды 010 и 110, т.е. вал находится в диапазонах углов.- р и-вые г ,1 сокий уровень появляется на выходе дешифратора 14, а при кодах 011 и111, т.е. в диапазонах ф,. - р и Ц-Ч,высокий уровень появляется н 3 выходе дешифратора 15. 6При нулевом значении кода на входах дешифраторов 12-15 вектор 00 составляет минимальный угол с прямой, соединяющей группы 3 и 7 фотоприемников, выходы которых поступают на входы коммутатора 16, Следовательно, выход дешифратора 12 необходимо соединить с управляющим входом коммутатора 1 б. Выходы дешифраторов 13-15 необходимо соединить с управляющими входами коммутаторов 17-19 соответствен" но, входы которых соединены с выходами групп 4 и 8, 5 и 9 и 6 и 10 фотоприемников соответственно.Так как одноименные выходы коммутаторов 16-19 соединены между собой и с входами блока 20 формирования вы" ходного кода ТО, то при наличии высокого уровня на управляющих входах коммутаторов 16-19 соответствующие аналоговые электрические сигналы проходят на входы блока 20, в котором они преобразуются во вторую группу прямоугольных электрических сигналов, образующих младшие разряды выходного кода (код точного отсчета), За один оборот вала высокий уровень на управляющем входе каждого из коммутаторов 16-19 появляется два раза. Та- . ким образом, при вращении вала преобразователя на входы блока 20 поочередно с выходов всех групп 3-10 Фотоприемников поступают только лишь сигналы с минимальными искажениями.Блок 20 представляет собой интерполятор, выполненный, например, на основе потенциометрического фаэовращателя. Согласование между каналами грубого и точного отсчета осуществляется общеиапестным методом "двойной щетки". сКоличество групп 3-10 Фотоприемников выбирается, исходя из точности, предъявляемой к преобразователю. Формула изобретения Способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на преобразовании угла поворота вала в совокупность оптических сигналов, преобразовании каждого иэ оптических сигналов с помощью соответствующего фотоприемника в аналоговый элек.рический сигнал, преобразовании первой группы аналоговых электрических сигналов в первую группу прямоугольных электричесПодписное Тираж 663 Заказ 1068 РцИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 ких сигналов, соответствующую коду грубого отсчета, преобразовании аналоговых электрических сигналов подгрупп второй группы во вторую группу прямоугольных электрических сигналов,5 соответствующую коду точного отсчета, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразоваиия, в нем предварительно для аналоговых электрических сигналов подгрупп второй группы определяют фазовые сдвиги между одноименными аналоговыми электрическими сигналами, формируемыми диаметрально расположеннымиподгруппами фотоприемников, для каждой пары аналоговых электрических сигналов соответствующйх подгрупп, имеющей наименьший фазовый сдвиг, определяют соответствующий код грубого отсчета, а во вторую группу прямоугольных электрических сигналов преобразуют аналоговые электрические сигналытех подгрупп, для которых код грубогоотсчета соответствует наименьшему фазовому сдвигу в данный момент преобразования.