Электромагнитный преобразователь угол-код

ЬСсА"ю .н -,ДЛТППО - :.;а бнбниотнии МВД ОПИСАНИЕ (п)447738ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеоз Соаетскик Социалистицескиз Республик(32) ПриоритетОпубликовано 25.10,74, Бюллетень3Дата опубликования описания 15.05.75 Комитет по аобретеиий и при Совете М СССР(71) Заявите 4) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ УГОЛ - КОДИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для преобразования угловых перемещений в код.Известен электромагнитный преобразователь угол - код, содержащий кодирующее устройство и расположенные относительно него считывающие элементы, в которые с целью повышения разрешающей способности введены дополнительные считывающие элементы, работающие не в дискретном, а в непрерывном режиме, с последующим преобразованием изменения их индуктивности в изменение частоты и частоты в код. Однако это устройство имеет сложную электронную схе. му из-за трудности получения линейной зависимости частоты от индуктивности.Предлагаемый электромагнитный преобразователь угол - код отличается от известного тем, что чувствительными органами дополнительных считывающих элементов являются магниторезисторы, включенные во времязадающие цепи соответствующих одновибраторов. Изменение угла поворота кодирующего устройства приводит к изменению сопротивления магниторезисторов, а, следовательно, длительности импульсов одновибраторов. Логическая схема осуществляет преобразование полученных временных интервалов в код, а также защиту от сбоев при разных сочетаниях значений сопротивлений магниторезисторов. Учитывая, что в предлагаемом преобразователе удается получить с достаточной точностью линейную зависимость угол - соппротивленне - временной интервал оказыва ется возможным повысить разрешающуюспособность преобразователя на величину, соответствующую 4 - 5 двоичным разрядам.При этом схема устройства выполняется на элементах дискретного действия и не вызы вает трудностей в реализации.На фиг. 1 показано расположение дополнительных считывающих элементов; на фпг.2 - кривые изменения сопротивления магниторезисторов в зависимости от угла пово рота кодирующего устройства; на фиг. 3 -кривая изменения сопротивления магниторезистора в зависимости от индукции; на фиг. 4 - функциональная схема преобразователя.20 Электромеханическая часть преобразователя содержит кодирующее устройство (см.фиг. 1), например барабан, относительно разрядных дорожек 2 которого размещены а считывающих элементов 3. Кодовый рисунок 25 на дорожках и расположение считывающихэлементов соответствуют принятому коду, например коду Грея или методу Баркера. Рядом с и-ой дорожкой расположена дополнительная дорожка 4, не имеющая впадин. Относитель но (и - 1) -й и дополнительной дорожек ус20 вход которого подключен к выходу л-го считывающего элемента 3. Выходы схем И 13 и 14 соединены с входами схемы ИЛИ 17, выход которой подключен к счетчику пульсов 18. К счетчику 18 подключены два дешифратора 19 и 20, которые выполнены таким образом, что на выходах дешифратора 19 появляется нарастающий код в соответствии с увеличением числа в счетчике 18, а дешифратор 20 - убывающий код при тех же условиях. Заметим, что емкость счетчика 18 зависит от степени дискретизации кванта а-ой кодирующей дорожки и выбрана строго определенной в соответствии с числом дополнительно получаемых разрядов. Выходы дешифраторов 19 и 20, соответствующие одноименным разрядам дополнительного кода, подключены к входам схем ИЛИ 21, выходы которых соответствуют и+1, и+2 и т, д. разрядам преооразователя,Выходы одновибраторов 11 и 12 соединены с входами схемы И 22, а также через дифференцирующие цепи 23 и 24 подключены к первым входам соответственно схем И 25 и 26. Выход схемы И 22 через схему НЕ 27 соединен со вторыми входами схем И 25 и 26, выход схемы И 25 подключен к входу дешифратора 20, а выход схемы И 26 - к входу дешифратора 19, Эта часть схемы служит для того, чтобы определить, на каком участке кривой изменения сопротивления магниторезистора в зависимости от перемещения - возрастающем или убывающем - функционирует устройство в данной угловой координате (см. фиг. 2).Выходы дифференцирующих цепей 23 и 24 соединены с входами схемы И 28, выход которой соединен с входом схемы И 29. Второй вход последней подключен к первому выходу триггера 16, Выход схемыИ 29 соединен с входом схемы ИЛИ 21,25 30 35 40 45 50 55 50 65 тановлены два дополнительных считывающих элемента 5 и 6, каждый из которых имеет магнитопровод П-образной формы. Каждыймагнитопровод выполнен составным и включает кроме магнитопроводящих участков последовательно соединенные постоянный магнит или электромагнит 7 (или 8) и магниторезистор 9 (или 10), Считывающие элементы 5 и 6 смещены относительно друг друга на удобное число квантов и еще на половинукванта (и - 1) кодирующей дорожки и установлены относительно и-ой дорожки таким образом, чтобы середине каждого кванта и-ой дорожки соответствовала максимальная или минимальная величина сопротивления магниторезисторов 9 или 10,Магниторезисторы 9 и 10 являются составной частью КС-цепей одновибраторов 11 и12 (см. фиг, 4). Цепи запуска одновибраторов подключены к шине опроса преобразователя, а их выходы - к первым входам схемИ 13 и 14, Вторые входы этих схем И соединены с генератором импульсов 15, а третьи - с выходами триггера 16, первый Описанная часть схемы необходима для исключения неоднозначности в выходном кодепреобразователя в том случае, когда значения сопротивлений маги иторезисторов 9и 10 равны, т. е. одновибраторы 11 и 12 заканчивают формирование выходных импульсов в одно и то же время.Выходы схем И 25, 26 и 28 подключенык входам схемы ИЛИ 30, выход которойподключен к второму входу триггера 16 и кцепи сброса счетчика 18 в нулевое состояние.Назначение этой части схемы - подготовкаустройства к измерениям угла с приходомследующего импульса опроса.Устройство работает следующим образом.В процессе изменения углового положениякодирующего устройства 1 на выходе считывающих элементов 3 формируется и-разрядный код. При этом сопротивление магниторезисторов 9 и 10 изменяется по закону,близкому к синусоидальному (см. фиг. 2). Этообъясняется тем, что индукция в воздушномзазоре преобразователя изменяется по такому же закону, а зависимость сопротивлениямагниторезистора (см. фиг. 3) на рабочемучастке изменения индукции от Вр доВр близка к линейной. Считывающиеэлементы 5 и 6 установлены по угловой координате таким образом, что близкие к линейным отрезки кривых изменения сопротивлений соответствуют каждый одному определенному кванту и-й кодовой дорожки. Вуказанных пределах с учетом деления пополам ошибки линейность может быть выдержана с точностью в несколько процентов(2 - 5% ),С приходом импульса опроса в зависимостиот выходного Сигнала и-го считывающегоэлемента 3 триггер 16 занимает одно из двухустойчивых положений, что определяет подачу разрешающего потенциала на соответствующие входы схем И 13 или 14, Одновременно происходит запуск одновибраторов 11 и 12, в результате чего на время следования выходного импульса каждого одновибратора подается разрешающий потенциал на соответствующие входы схем И13 и 14.Таким образом, одна из этих схем Иначинает пропускать импульсы генератора15 через схему ИЛИ 17 на вход счетчика18, где они подсчитываются в течение времени следования импульса соответствующего одновибратора.В момент начала формирования одновибраторами 11 и 12 выходных импульсов сра.батывает схема И 22, а сигнал на выходесхемы НЕ 27 появляется лишь в тот момент, когда перестает работать схема И22, т. е. заканчивается выходной импульсодного из одновибраторов. Начиная с этогомомента, оказываются готовыми для срабатывания схемы И 25 и 26, Это срабатывание происходит тогда, когда заканчивает5ся импульс другого одновибратора, который дифференцируется на спаде с помощью дифференцирующих цепей 23 или 24, в результате чего срабатывает одна из схем И 25 или 26. Сигналы с выходов этих схем воздействуют на входы дешифраторов 19 и 20, определяя момент и порядок считывания кода со счетчика 18 в выходные цепи дополнительных разрядов преобразователя,Если в некоторый момент времени(см. фиг. 2) угловое положение кодирующего устройства соответствует изображенному на чертеже, то на выходе и-го считывающего элемента 3 с приходом импульса опроса появляется сигнал. В связи с этим триггер 16 занимает такое положение, при котором срабатывает схема И 14 и в счетчике 18 формируется число, соответствугощее выходному импульсу одновибратора 12, т. е. величине сопротивления магниторезистора на нижней кривой фиг. 2. В момент окончания импульса одновибратора 12 появляется сигнал на выходе схемы НЕ 27, так как импульс одновибратора 11 больше по длительности, чем импульс одновибратора 12 (см, фиг. 2). По окончании импульса одновпбратора 11 срабатывает схема И 26, в результате чего функционирует дешифратор 19, соответствующий случаю нарастания кода при нарастании величины угла поворота кодирующего устройства, Дешифратор 19 выполнен таким образом, что дешифрирует состояние счетчика 18, соответствующее временному интервалу от начала единичного кванта и разряда до момента времени 1 г (см.фиг. 2) с учетом компенсации временного интервала, соответствующего конечной величине сопротивления в точке Вр (см.фиг, 3),Если при единичном сигнале на выходе и-госчитывающего элемента 3 имеет место случай, соответствующий моменту времени (см. фиг. 2), то сигнал на выходе одновибратора 12 будет более длинным, чем у одновибратора 11, Рассуждая аналогичным образом, можно показать, что в этом случае сработает схема И 25, которая приведет к функционированию дешифратора 20, Последний подключен к счетчику 18 таким образом, что выход его младшего разряда соответствует старшему разряду счетчика с учетом конечной величины сопротивления на отрезке (Вмакс Врмакс) ) 0 (см. фиг, 3).В случае нулевого выходного сигнала и-госчитывающего элемента 3 триггер 16 занимает противоположное рассмотренному состояние, и схема функционирует аналогично с той лишь разницей, что при этом срабатывает схема И 13. Здесь также возможны два рассмотренных варианта, которые принципиально не отличается от описанных.Наряду с рассмотренными возможен третийвариант работы устройства, когда импульсы одновибраторов 11 и 12 закончатся одновре 447738 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бО б 5 менно. При этом на выходе схем И 25 и 26 сигналы не возникают, Здесь возможны два случая, когда при неопределенности считывания, соответствующей переходу от 1 к 0 в и-ом разряде, и-ым считывающим элементом 3 воспринята 1 или 0. В случае восприятия 1 (см, фиг. 2) код (и + 1)-го и последующих разрядов должен состоять из одних единиц. Поэтому прп срабатывании схемы И 28 появляется сигнал на выходе схемы И 29, который через схему ИЛИ 21 формирует на выходе преобразователя указанный код.Тогда, когда считывающим элементом в и-ом разряде воспринят 0 при тех же условиях схема устройства функционирует обычным образом, формируя в (п+1)-ом и последующих разрядах нули.Для подготовки работы устройства с приходом следующего импульса опроса на выходе схемы ИЛИ 30 вырабатывается сигнал сброса, который устанавливает в исходное состоянйе триггер 16 и в нулевое состояние счетчик 18. Установка происходит в момент срабатывания одной из схем И 25, 26 пли 28. Предмет изобретенияЭлектромагнитный преобразователь угол - код, содержащий кодирующее устройство с и кодовыми дорожками, считывающие элементы, расположенные относительно кодовых дорожек, два дополнительных считывающих элемента, триггер, одноьпбраторы, генератор импульсов, счетчик, дешифраторы, дифференцирующие цепи, схемы И, ИЛИ и НЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы и упрощения устройства, в кодирующее устройство введена дополнительная кодовая дорожка, каждый дополнительный считывающий элемент содержит двухполюсный магнитопро вод, полюсы которого расположены относительно (п - 1) и дополнительной кодовых дорожек, и последовательно включенные магнит и магниторезистор, дополнительные считывающие элементы смещены друг относительно друга на половину кванта (и - 1) дорожки, магниторезисторы включены во времязадающую цепь соответственно первого и второго одновибраторов, входы которых подключены к цепи опроса, а выходы - соответственно ко входам первой и второй схем И, вторые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, третьи входы - соответственно с первым и вторым выходами триггера, первый вход которого подключен к выходу и-го считывающего элемента, выходы первой и второй схем И соединены через первую схему ИЛИ со входом счетчика, к выходам которого подключены дешифратор нарастающего и дешифратор убывающего кода, выходы которых подключены к соответствующим входам вторых схем ИЛИ, выходы одновибраторов подключены ко входам третьей схемы447738 Разряд Ри паи арта Заказ 1349 Изд,475 Тираж 624 Типография, пр. Сапунова, 2 сное И и через соответствующие дифференцирующие цепи - к первым входам четвертой и пятой и входам шестой схемы И, выход третьей схемы И через схему НЕ соединен со вторыми входами четвертой и пятой схем И, выходы которых подключены соответственно к управляющим входам дешифратора убывающего кода и дешифратора нарастающего кода, выход шестой схемы И подключен к первому входу седьмой схемы И, второй вход которой соединен с первым выходом триггера, а выход - с управляю щим входом второй схемы ИЛИ, выходычетвертой, пятой и шестой схем И через третью схему ИЛИ подключены к входам установки счетчика и второму входу триггера.