Преобразователь угла поворотавала b код

Союз СоветскмкСоцкалмсткческыаРеслублмк ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11830478(51) М Кл 3 6 08 С 9/06 Государствеиимй комитет Опубликовано 15.05.81. Бюллетень18Дата опубликования описания 25.05.81во делам иэобретеиий и открытий.Опытно-конструкторское технологическое бюроИнститута металлофизики АН Украинской СС(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОДИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для точного измерения угла поворота вала в различных отраслях науки и техники.Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий связанный с двигателем растровый кодирующий диск, по обе стороны которого закреплены источники света и фотоэлементы, связанные со схемой регистрации 11.Недостатком данного преобразователя является невысокая точность, что обусловлено возможной нестабильностью вращения кодируюшего диска. Кроме того, после каждого предыдущего цикла работы прорези дис ка занимают по отношению к фотоэлементам произвольное, неопределенное положение, в результате чего ошибка при измерениях может составлять две единицы счета.Известен преобразователь угол-код, содержащий соединенный с двигателем диск опроса, генератор счетных импульсов, две пары фотодиод-источник света и связанный с ними. через нуль-орган блок формирования кода, в состав которого входят триггеры, ключевые схемы и блок измерения от 2ношения числа счетных импульсов. Для устранения влияния нестабильности вращения диска опроса данный преобразователь снабжен дополнительным фотодиодом и катушками индуктивности, что в определенной мере повышает точность измерения 121.Однако при нефиксированном положениидиска возможна ошибка в две единицы счета, что отрицательно сказывается на точности измерения угла.Цель изобретения - повышение точносщ ти преобразователя путем уменьшения возможной ошибки до одной единицы счета.Поставленная цель достигается тем, чтов преобразователь угла поворота вала в код, содержащий двигатель, соединенный с кодирующим диском, две пары фотодиод-ис точник света, одна из которых установленана корпусе, а другая - на кодируемом валу, два нуль-органа, входы которых соединены с фотодиодами, а выходы - с двумя входами первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со входом счетчика, генератор, второй элемент И и второй триггер, введены синхронный делитель частоты и блок питания двигателя, 830478510 15 с 50 55 выход которого соединен с двигателем, первый вход блока пи 1 апляьигателя соединен с выходом второго,у,;ь-органа, третьим входом второго триггера и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом блока питания двигателя и выходом второго триггера, выход второго элемента И соединен со входом генератора, выход которого соединен с третьим входом первого триггера, вторым входом первого элемента И и входом синхронного делителя частоты, выход которого соединен со вторым входом блока питания двигателя, а первый и второй входы второго триггера соединены с шинами команд Стоп и Старт. Такое выполнение преобразователя позволяет исключить ошибки, обусловленные нестабильностью вращения диска, а также устранить ошибку в одну единицу счета, которая возникает вследствие того, что прорезь диска занимает в начале измерений неопределенное положение по отношению к оптической оси опорной неподвижной пары фотодиод-источник света.На чертеже приведена схема преобразователя угла поворота вала в код.Преобразователь содержит синхронный двигатель (переменного тока) 1 и кодирующий диск 2 с прорезями. Диск размещен между элементами пар фотодиод-источник света (светодиод).3 и 4. Пара 3 закреплена неподвижно (на корпусе устройства), а пара 4 установлена на кодируемом валу 5, угол поворота которого необходимо измерять, фотодиоды пар 3 и 4 связаны через нуль-органы 6 и 7 с устройством 8 формирования кода, в которое входит К 5-триггер 9, к первому и второму входам которого подключены нуль-органы 6 и 7, элемент И 10, один из входов которого связан с выходом КЯ-триггера 9 и счетчик 11, подключенный к выходу элемента И 10. Кроме того, преобразователь содержит генератор 12 счетных импульсов, элемент И 13, а также устройство 14 управления двигателем, в состав которого входит синхронный делитель 15 частоты, блок 16 питания двигателя и трехвходовый Д-триггер 17, первый и второй входы которого связаны с шинами сигналов соответственно Стоп и Старт. Генератор 12 счетных импульсов чсрсз делитель 15 связан с блоком 16 питания двигателя, который в свою очередь подклю цн к двигателю 1. Кроме того, генерар2 связан с устройством 8 формирования ко,ш, а именно - с третьим входом триг:. ра 9 и вторым входом элемента И 10. выход нуль-органа 7, связанный с первывходом триггера 9, а также с третьим входом триггера 17, первым входом блока 16 питанияодним из входов элемента И 3, второй вход которого подключен к выходу триггера 17, Г 1 ри этом выход триггера 20 25 Зо 35 40 17 связан также с третьим входом блока 6 питания двигателя.Преобразователь работает следующим образом.После предыдущего цикла измерений (или специального подготовительного цикла) кодирующий диск 2 занимает, за счет наличия устройства управления двигателем 14, строго фиксированное положение, при котором щель диска располагается на оптической оси пары 3 фотодиод-источник света. На входе нуль-органа 7 присутствует фототок приемника света (фотодиода пары 3),а на выходе - потенциал логической единицы, который поступает на первый входтриггера 9 и на третий вход Д-триггера 17.До поступления команды Старт триггер 17 находится в состоянии, когда на еговыходе присутствует логический 0.Логический ноль поступает через элемент 13 на запрещающий вход генератора12. На выходе генератора 12 напряжениеотсутствует, двигатель 1 обесточен, счетчик 11 незаполнен,По команде Старт, поступающий натретий вход триггера 17, на его прямом выходе формируется логическая 1, запускающая генератор 12. Высокочастотные счетные импульсы поступают с генератора 12на третий вход триггера 9, и на его выходепоявляется логическая 1 (до прихода импульса на первом входе триггера 9 присутствовала единица с выхода нуль-органа 7).Одновременно импульсы с генератора 12поступают на элемент И 10 и после переключения триггера 9 в состояние единицы (время переключения намного меньше длительности импульса) проходят на вход счетчика 11.Таким образом, начиная с первого импульса генератора 12 происходит отсчетчисла, пропорционального угловому положению вала. По тупление первого счетного импульса совпадает с моментом трогания диска 2, так как импульсы с генератора 12 одновременно поступают через синхронный делитель 5 частоты на вход блока 16. Блок 16, работающий по принципу широтно-импульсной модуляции, обеспечивает питания синхронного двигателя 1 импульсами, частота которых постоянна, а длительность зависит от изменений скорости вращения диска модулятора.При этом передний фронт питающих импульсов совпадает с передним фронтом ВЧ счетных импульсов, а временная нестабильность вращения двигателя (с учетом отсутствия нагрузки на его валу) приближается к нестабильности самого генератора 12. Высокая стабильность вращения обеспечивается наличием обратной связи блока 16 питания с нуль-органом 7.830478 Формула изобретения 5С начала вращения диска формируются две последовательности импульсов от пары 3 фотодиод-источник света и пары 4, фазовый сдвиг между которыми пропорционален углу поворота вала. Эти две последовательности после формирования нуль-органами 6 и 7 поступают на первый и второй входы триггера 9 и формируют временной интервал, заполняемый импульсами генератора 12 через элемент И 10.При поступлении команды Стоп на первый вход триггера 17 переключение триггера в ноль произойдет только в момент наличия сигнала на выходе нуль-органа 7, т, е, в тот момент, когда щель диска совпадает с оптической осью пары 3. В этот момент на генератор 12 поступает кратковременный сигнал Стоп, который появляется и на выходе блока 16.С каждым последующим поворотом, продолжающего вращаться диска 2, длительность запрещающего импульса с элемента И 13 увеличивается, что приводит в конечном итоге к остановке двигателя и диска в требуемом фиксированном положении, которое и является исходным положением для следующего цикла, работы.Введение в преобразователь устройства управления синхронным двигателем, которое обеспечивает работу двигателя в синхронизме с работой высокостабильного генератора счетных импульсов 1 фазовый сдвиг между импульсами пары 3 и импульсами генератора есть постоянная величина), позволяет исключить ошибки, связанные с нестабильностью вращения диска, а также дает возможность совместить во времени момент трогания диска с моментом поступления в счетчик первого счетного импульса, в результате чего исключается ошибка в одну единицу счета, которая могла возникнуть в начале отсчета и привела бы к снижению точности измерений.Таким образом, предлагаемая конструкция преобразователя обеспечивает повышение точности измерений (особенно на начальных участках диапазонов углов) и уменьша 6ет возможную ошибку до одной единицы счета.Экономический эффект от использованияданного изобретения обусловлен его техническими особенностями, приведенными выше.5 Преобразователь угла поворота вала вкод, содержащий двигатель, соединенчьпс кодирующим диском, две пары фотодио,.- источник света, одна из которых установлна на корпусе, а другая - на кодируем, мвалу, два нуль-органа, входы которых соединены с фотодиодами, а выходы - с двуьмя входами первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со входомсчетчика, генератор, второй элемент И и второй триггер, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя,в него введены синхронный делитель частоты и блок питания двигателя, выход которого соединен с двигателем, первый входблока питания двигателя соединен с выхо.дом второго нуль-органа, третьим входомП второго триггера и первым входом второгоэлемента И, второй вход которого соединенс третьим входом блока питания двигателяи выходом второго триггера, выход второгоэлемента И соединен со входом генератора,выход которого соединен с третьим входомпервого триггера, вторым входом первогоэлемента И и входом синхронного делителячастоты, выход которого соединен со вторым входом блока питания двигателя, а первый и второй входы второго триггера соезз динены с шинами команд Стоп и Старт.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. Буас ВНИИП по 13035, М Филиал ПППедактор Н. Волови аказ 3456/60 Составитель Г Техред А. Войн Тираж 691 И Государственного делам изобретений осква, Ж - 35, Рау к П атент, г. Уж годарина Корректор Г. Ре Подписное комитета СССР и открытий шская наб д 4/5 од, ул. Проектная, 4