Преобразователь угол-код

(71) Заявит 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ "УГОЛ - КОД Изобретение относится к техническим средствам, предназначенным для преобразования уг.ловых величин в цифровЬй код.Известны циклические преобразователи угловых величин в цифровой код, использующиеконтактные ламели с токопроводящими участками и подвижными контактами 111.Однако во время их работы появляется значительное количество сбоев, вызываемых поэму.шающими факторами, а также искрением контактов ламели и воздействием этой искровой помехи ана формирующие и выходные элементы преобразователей,Известны преобразователи "аналог-код", вкоторых повышение надежности работы дости.гается путем увеличения количества подвижныхконтактов или усовершенствованием конструкции контактной ламели 2, Преобразователи,содержащие блоки коррекции ошибок, сложны,так как используют преобразование выходногокода в аналоговый сигнал, сравнивают полученное значение с входной величиной и затем вырабатывают соответствующий сигнал. Осуществлениеуказанных операций приводит к сложному аппа. ратурному решению, усложняет наладку и экс плуатацию преобразователей.Увеличение числа подвижных контактов и усложнение контактной ламели для повышения надежности работы преобразователей приводит к появлению высоких требований к технологии изготовления контактной ламели. Это объясняет. ся тем, что незначительные технологические от. клонения приводят к возникновенйю ошибки, которая может достигать половины максималь. ного значения кода, Кроме того, увеличение числа подвижных контактов не исключает искрения контактов и появления сбоев, вызванных этой помехой.Следует отметить также, что искрение приво дит к разрушению контактов, а это резко снижает срок службы контактной ламели и, следователь. но, преобразователя в целом причем меры, при. нимаемые в известных преобразователях для устранения сбоев, не оказывают воздействия на процесс искрения,Прототипом предлагаемого устройства явля ется преобразователь "угол-код" по основному авт. свид. Мо 402898, содержащий контактную3 64ламель с чередующимися токопроводящимй инепроводящими участкамн, подвижный контакт,подключенньй к источнику литания, дифференцирующую цепочку и триггеры - . формирователикодов величины и знака угла, каждый токопроводящий участок первой половины ламели соединенчерез диоды с симметричным токопроводяшимучастком второй половины ламелц и каждыйтокопроводящий участок второй половины ламели через диоды соединен с одним входом триг-геров-формирователей кода величины угла и через диоды подключены к входу дифференцируюшей цепочки, к входу которой также через диодподключен центральный токопроводяший учас.ток, а выход дифференцирующей цепочки черездиод соединен с вторым входом триггеров-формирователей кода величины угла и с вторымвходом триггера-формирователя кода знака уг.ла, первый вход которого через диоды соединен спроводящими участками первой половины ламели, выходы триггеров подключены к выходнымзажимам преобразователя 31,Этому устройству также свойственно появление сбоев, вызываемых воздействием искровойпомехи на триггеры-формирователи кода, и разрушение контактов ламели из-за искрения.Целью изобретения является повышение ло.мехоустойчивости преобразователя.Достигается это, тем, что одновибратор, уп.равляющий ключ, дополнительные дифференцирующая цепочка и диоды, дифференцирующиевыходы триггера-формирователя кода знака углаи триггеров- формирователей кода-величины углачерез дополнительные диоды объединены и подключены через последовательно соединенные одновибратор, дополнительные дифференцирующуюцепочку и диод к входу управляющего ключа,подвижный контакт ламелей через управляющийключ подключен к источнику питания,На чертеже дана схема преобразователя"угол. код",В ее состав входит источник постоянногонапряжения 1, входная ось 2 преобразователя,подвижньй контакт 3, ламель 4, конденсаторы 5,резисторы б а п,триггер-формирователь кодаюнака угла 7, и триггеры-формирователи кодавеливы угла 7,а ,диоды 8,8,81 Юп+П ПИК8 к+1,р,8 о,у,управляемый клюя 9,одновибратор10, дополнительные диоды 11 и 12, дополнительная дифференцирующая цейочка 13, состоящая иэ резистора 14 и конденсатора 15,В преобразователе "угол-код" контактная ламель 4 состоит из равномерно расположенных чередующихся участков, проводящих и непроводящих электрический ток; по которым перемещается подвижный контакт 3. Подвижиьй контакт соединен через управляемый ключ 9 с источ. 90094ником постоянного напряжения 1 и механически связан с входной осью 2 преобразователя,Ка;кдый токопроводящий участок правой по.ловины контакпюй ламели 4 через соответствукецие 3 диоды 8, соединенс входами соответствующихтриггеров 7 о - 7 щ таким образом, что лри нахож.денни подвижного контакта 3 на одном из токо.проводящих участков ламели 4 он будет связан лишь с первыми входами той группой триггеров, О которая формирует "1" кода, соответствующегоданному угловому положению входной оси 2.Каждый токопроводяший участок левой половины контактной ламели 4 через соответствующие дюды 8 соединен с соответствукипими сим метричййм ему токопроводящим участком первой половины контактной ламели 4. Входы триггеров 7, - 7 п 1 и нулевой токолроводящий участок контактной ламели 4 через диоды 8, - 8 п 1 соединен с входом дифференцируемой цепочки, 20 состоящей иэ конденсатора 5 и резистора 6,параллельно которому подключен резистор 6 Выход дифференцирующей цепочки (6, - 5) через диод 8 сб соединен с вторыми входами триггеров 7 - 7, . Второй вход триггера. формирователя кодаЖ знака угла 7 черездиоды 8,+ - 8 Р соединен стокопроводящими участками левой половины контактной ламели 4 Выходы триггеров 7 о - .7 п 1 являются выходом преобразователя "угол-код".Дифференцирующие выходы триггеров 6 7 - 7 п через диоды 11, , соединены с входом,одновибратора 10, выход которого через дополнительные дифференцируюшую цепочку 13 и диод 12 связан с управляющим входом ключа 9,Предлагаемый преобразователь "утол.код"Зэ работает следующим образом.Для упрощения рассмотрения работы преобраэо лредл жцм что "феоды 11 о 1оключены от дифференцирующих выходов триггеров 7 Пусть в исходном состоянии подвиж.кыи контакт 3 находится на участке "0" ламели 4, все триггеры 7 Оп 1 в положения "0" и управля.ющий ключ 9 открыт, При перемещении подвиж.ного контакта 3 вправо, что соответствует положительным значениям угла, контакт 3 будет по.455 очередно проходить токопроводящие и непроводяшие участки ламели 4, При переходе подвижного контакта с участка "0" ламели на первый непроводящий участок никаких изменений кода на выходе преобразователя не произойдет, такф как возникший иа выходе дифференцирующейцепочки, состоящей из резистора б и конденсатора 5, отрицательньй импульс напряжения ие пройдет чеРез диод 8 сб на шинУ сбРоса тРиггеРов, и код ОО 000 будет сохраняться на выходе преоб.разователя до момента попадания подвижногоконтакта 3 на участок "1" ламели 4. На выходедифференцирующей цепочки (6, - 5) возникаетположительный импульс напряжения, которыйчерез диод 8 сб поступит на шину сброса триггеров 70 - 7 щ. В данном случае это не вызовет измене. ния состояния триггеров, так как все они находи. лись в положении "0". Положительный потенциал появившийся на участке "Г ламели 4, через диод 8 поступит на вход триггера 7, и переведет его в состояние "1", тем самым на выходе преобразо. вателя будет сформирован код 0001. Этот код будет сохраняться на выходе преобразователя до попадания подвижного контакта 3 на участок "2" ламели 4. При попадании подвижного контакта 3 на участок "2" ламели 4 на выходе дифференцирующей цепочки (6, - 5) возникнет положительный импульс напряжения, который через диод 8 сб воздействует на вторые входы триггеров 70 - 7 щ и переведет их в положение "0", а положительный потенциал с участка "2" ламели через диод 8, поступит на первый вход триггера 72 и переведет его в состояние "1", чем обеспечит формирование кода 0010 на выходе преобразователя. Аналогично будет формироваться код при прохождении всех остальных токопроводящих участков правой половины ламели 4,Таким образом, при нахождении подвижного контакта 3 на правой половине ламели 4 триггер формирователь кода знака угла 70 постоянно находится в состоянии "0", а триггеры 7, - 7 щ формируют код, соответствующий угловому положению входной оси 2, причем при нахождении подвижного контакта 3 на непроводящем участке на выходе преобразователя сохраняется код, соответствующий коду токоподводящего участка, на котором до этого момента находился подвижный контакт 3. Из рассмотренного вытекает, что ошибка преобразователя, лежит в пределах его разрешающей способности.При прохождении подвижного контакта 3 в левой половине контактной ламели 4 код числа формируется по тем же цепям, так как симметричные участки левой половины ламели 4 связаны с участками правой половины через диоды 8 - 8 к, а код знака формируется триггером 70, который при отрицательных значениях угла равен "1". Триггер 70 переводится в состояние "1" при попадании подвижного контакта 3 на каждый токопроводящий участок левой половины контактной ламели 4. Сброс кода осуществляется аналогично с помощью дифференци. рующей цепочки (б, - 5) и диода 8 сб в моменты, когда подвижный контакт 3 попадает на токопроводящий участок,Таким образом, переход подвижного контакта 3 на любой токопроводящий участок ламели 4 сопровождается изменением состояния одного или нескольких триггеров 7 о - 7 щ. Очевидно, что действие любого импульсноговозмущения, в том числе и наиболее распространенного искрения между подвижным контактом3 и контактами ламели 4, приводит в конечном5 итоге к изменению состояния одного или не.скольких триггеров 70 - 7 щ, и соответственно кустановлению на выходе преобразователя первогорезультата.В указанных случаях на дифференцируюшихвыходах триггеров 70 - 7 щ будут возникать импульсы напряжения,Рассмотрим теперь работу преобразователя вцелом при отсутствии помех и при наличии помех.При отсутствии помех переход подвижногоБ контакта 3 на любой токопроводяший участок,как уже отмечалось, приводит к изменениюсостояния хотя бы одного из триггеров 70 - 7 щ ипоявлению на соответствующих дифференцирующих выходах положительных импульсов напряжения, которые через соответствующие дополнительные диоды 1,поступают на вход одновибратора 10 и возбуждают его. При переходеодновибратора 10 в возбужденное состояние наего выходе возникает скачок напряжения, который поступает на дифференцирующую цепь 13,Дифференцируюшая цепь 13 выделяет из скачканапряжения положительный импульс, соответ.ствующий его переднему фронту. Этот короткийположительный импульс через диод 12 поступаетЗф на управляющий вход ключа 9 и закрывает его навремя действия импульса. Затем ключ 9 вновьоткрывается. Закрывание ключа 9 эквивалентнопереходу подвижного контакта на нетокопрово.дящий участок ламели 4, а это,как уже рассмат.З ривалось не приводит к изменению состояниятриггеров 70 -щ. Открытие же ключа приводит ксбросу триггеров 70-7 щ в нулевое состояние изатем к установлению на выходе соответствую.щего кода, При этом на дифференцирующихвыходах триггеров вновь появляются положительные импульсы и эти импульсы подаются навход одновибратора 10. Но в это время одиовибратор 10 находится в возбужденном состоянии ине реагирует на них, Затем одновибратор4 спонтанно возвращается в исходное положение.При этом на его выходе скачком устанавливаетсяисходный уровень напряжения. Дифференцирую.щая цепь 13 выделит из него отрицательныйимпульс напряжения, но он не окажет воздействия на ключ 9, так как не пройдет через диод12. Таким образом, при отсутствии помех пере. ход подвижного контакта 3 на любой новый токопроводяший участок ламели 4 приводит к установлению нового значения кода на выходе преобразователя путем изменения состояния триггеров 7-7 щ и к закрыванию и открыванию009 8 преобразователя "угол- код" достигается простым схемным решением,ЦНИИПИ Заказ 563/4 Тираж 709 Подписное илиал ППП "Патент"Ужгород, ул, Проектная 649 ключа 9, Закрытие и открывание ключа сбрасывает код и вновь устанавливает его.При наличии помех преобразователь работает аналогично рассмотренному. Однако, если причи. ной изменения состояния триггеров 7 - 7 л, яв. 5 ляется воздействие помехи, то закрывание и открывание ключа 9 приводит к сбросу неверного значения кода и установлению правильного значения кода, Кроме того, закрывание ключа 9 приводит к снятию налряжения с подвижного контакта 1 О 3, что неизбежно приведет к устранению искрения контактов, если оно имеет место.Таким образом, из рассмотрения работы преобразователя следует, что в нем за короткий отрезок времени осуществляется сброс неверного тб значения кода, возникшего лод действием возмущений независимо от места приложения и характера возмущений и установление правильно. го значения кода. Кроме того, в преобразователе в процессе устранения ошибки происходит снятие О напряжения с контактов ламели. Это дает воз. можность, с одной стороны, исключать искрение контактов как наиболее вероятную причину появления ошибки в преобразователе, а с другой стороны, исключить разрушение контактов из-за1 искрения,Таким образом повышенная помехоустой. чивость и надежность работы предлагаемого Формул а изобретения Преобразователь "угол - код" по авт. свид.,Мф 402898, о г п и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения помехоустойчивости преобра.зователя, в него введены одиовибратор, управляющий ключ, дополнительные дифференцирующая цепочка и диоды, дифференцирующие вы.ходы триггера формирователя кода знака утлаи триггеров. формирователей кода величины углачерез дополнительные дйоды объединены и под.ключены через последовательно соединенные од.новибратор, дополнительные дифференцирующуюцепочку и диод к входу управляющего ключа,подвижный контакт ламели через управляющийключ подключен к источнику питания.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе,1. Авторское свидетельство СССР М 309385,кл. 5 08 С 9/00, 04.01.1970.2, Патент США Мф 3588887, кл. 340 - 347, 1969.3, Авторское свидетельство СССР Иф 402898,кл. (3 08 С 9/08; 1971,