Преобразователь угол-код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК зш 6 08 С 9/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПЖ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Иф 506893, кл. Я 08 С 9/06, 1974.2. Авторское свидетельство СССР И 543970, кл. Я 08 С 9/06, 1975 (прототип).(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ-КОД, содержащий вращающийся кодовый диск с равномерно расположенными штрихами, кинематически, соединенный с двигателем, подвижный считывающий элемент, закрепленный на входном валу неподвижный считывающий элемент управляемый генератор, выход которого соединен с первым входом блока управления счетом, второй вход которого соединен со счетным входом счетчика прямого счета и с первым выходом блока коррекции, выход - с первым входом счетчика, третий вход - со счетным входом счетчика обратного счета, с установочным входом блока ключей, с первым входом блока коррекции и с третьим входом счетчика, выходы которого соединены с входами младших разрядов блока ключей, выходы которого подключены к входам регистра, входы старших разрядов которого соединены с выходами сумматора, с входами которого соединены выходы счетчика прямого счета, счетчика обратного счета и выход переполнения счетчика, второй вход ко 801116447 А торого соединен с вторым выходом блока коррекции, вход управляемого генератора соединен с вторым входом блока коррекции, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены два формирователя стробов, четыре блока .запрета, два элемента НЕ, выход подвижного считывающего элемента соединен с первыми входами первого и второго блоков запрета и с входом первого формирователя стробов, выход которого соединен с вторым входом первого блока запрета и с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго блока за-прета, выход которого соединен со счетным входом счетчика обратного счета, выход первого блока запрета соединен с. установочным входом счетчика обратного счета, выход неподвижного считывающего элемента соединен 9 с первыми входами третьего и четвер- файф того блоков запретаи с входом вто- ф рого формирователя стробов, выход пфффкоторого соединен с вторым входомф 3 ;третьего блока запрета и с входом югвторого элемента НЕ-, выход которого ф .соединен с вторым входом четвертого блока запрета, выход которого соединен с вторым входом блока коррекции, выход третьего блока запрета соединен с установочным входом счетчика прямого счета, а на кодовом диске нанесен дополнительный штрих, расположенный между основными штрихами.Изобретение относится к аналогоцифровым устройствам, предназначеннымдля преобразования перемещений в цифровую форму, в частности к преобразователям угол-код с переменнь 3 м счетным интервалом, и может использоваться, например, в астрономическихи навигационных приборах, при контрольно-юстировочных работах, для углоизмерительных столов и зубофрезерных 1 рстанков с коррекцией в делительнойцепи.Известны преобразователи угол"код, содержащие вращающийся кодовый диск с равномерно расположенными штрихами, часть из которых удли- .нена и образует дополнительные нулевые штрихи, подвижное считывающееустройство, жестко связанное с входным валом и соединенное с устройством 20управления счетом, счетчиКом и блоком коррекции, неподвижное считывающее устройство, соединенное с управляемым генератором, нуль-орган, расположенный на входном валунеподвиж ный нуль в орг1 3,Недостатком таких преобразователейявляется то, что на кодовом дискенанесены дополнительные нулевыештрихи, для считывания которого не- обходимо иметь подвижную и неподвижную оптическую систему, что снижаетнадежность работы преобразователя.Наиболее близким к предлагаемомуявляется преобразователь угол-код,35содержащий вращающийся кодовый диск,с равномерно расположенными штрихами,один из которых удлинен и являетсянулевым подвижное считывающее устРройство, жестко связанное с входнымвалом, неподвижный считывающий элемент, управляемый генератор, счетчикпрямого счета, счетчик обратногосчета, блок коррекции, сумматор 2 1.Однако данный преобразовательимеет на кодовом диске дополнительный нулевой штрих, для считываниякоторого необходимо иметь неподвижную оптическую систему и подвижнуюоптическую систему, связанную с входным валом, что снижает надежность50преобразователя, так как содержитдополнительные подвижную и неподвижную оптические системы. Цель изобретения - повьппение надежности преобразователя угол-код. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угол-код;содержащий вращающийся кодовый дискс равномерно расположенными штрихами, кинематически соединенный с двигателем, подвижный считывающий элемент, закрепленный на входном валу,неподвижный считывающий элемент,управляемый генератор, выход которогосоединен с первым входом блока управления счетом, второй вход которогосоединен со счетным входом счетчикапрямого счета ис первым выходомблока коррекции, выход в , с первымвходом счетчика, третий вход - сосчетным входом счетчика обратногосчета, с установочным входом блокаключей, с первым входом блока коррекции и с третьим входом счетчика, выходы которого соединены с входамимладших разрядов блока ключей, выходы которого подключены к входамрегистра, входы старших разрядов которого соединены с выходами сумматора,с входами которого соединены выходысчетчика прямого счета, счетчика обратного счета и выход переполнениясчетчика, второй вход которого соединен с вторым выходом блока коррекции вход управляемого генераторасоединен с вторым входом блока коррекции, введены два формирователястробов, четыре блока запрета, дваэлемента НЕ, выход подвижного считывающего элемента соединен с первымивходами первого и второго блоковзапрета и с входом первого формирователя стробов, выход которого соединен с вторым входом первого блоказапрета и с входом первого элементаНЕ, выход которого соединен с вторым входом первого блока запрета,выход которого соединен со счетнымвходом счетчика обратного счета, выход первого блока запрета соединенс установочным входом счетчика обратного счета, выход-неподвижногосчитывающего элемента соединен с первыми входами третьего и четвертогоблоков запрета и с вторым входомвторого формирователя стробов, выход когорого соединен с вторым входом третьего блока запрета и с входомвторого элемента НЕ, выход которогосоединен с вторым входом четвертогоблока запрета, выход которого соединен с вторым входом блока коррекции, выход третьего блока запретасоединен с установочным входом счетчика прямого счета, а на кодовомдиске нанесен дополнительный штрих,447 4 Преобразователь угол-код работает следующим образом. 45При вращении кодового диска 1 на выходе считывающих элементов 6 и 7 формируются импульсы причем их частота зависит от скорости вращения кодового диска 1 и количества штрихов 5 О на дорожке 3.Импульсы с неподвижного считывающего элемента 7 поступают на вход формирователя 12 стробов, на выходе которого возникает импульс положи тельной полярности по заднему фронту входного импульса. Формирователь 12 стробов регулируется так, чтобы 3 1116 расположенный между основными штрихами.На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого преобразователя уголкод, на фиг,2 - временная. диаграмма работы блоков 8,9,11 и 12,13,15,Устройство содержит кодовый диск 1, вращаемый электродвигателем 2, представляющий собой стеклянный лимб с дорожкой 3 пропускающих О свет штрихов, между двумя из которых нанесен дополнительный штрих 4, являющийся опорным с входным валом 5, угловое положение которого Измеряется и на котором укреплен подвижный считывающий элемент 6, неподвиж-. ный считывающий элемент 7, формирователь 8 стробов, блок 9 запрета, элемент НЕ 10, блок 11 запрета, формирователь 12 стробов, блок 13 запрета,2 О элемент НЕ 14, блок 15 запрета, блок 16 коррекции, состоящий из элемента 17 сдвига, элемента И 18, триггера 19, Формирователя 20 импульсов коррекции, счетчик 21, блок 22 управле ния счетом, счетчик 23 обратного счета, счетчик 24 прямого счета, сумматор 25, блок 26 ключей, выходной ,регистр 27, управляемый генератор 28, состоящий из преобразователя 29 напряжение-частота, Фильтра 30, фазового детектора 31 и делителя 32 частоты.На временной диаграмме работы блоков 8,9, 11 и 12, 13, 15 (фиг.2) изображены напряжение О на выходе подвиж 35 ного считывающего элемента 6 (или неподвижного считывающего элемента 7), напряжение О. на выходе формирователя 8 стробов (или формирователя 12 стробов), напряжение О на выходе блока 9 запрета (или блока 13 запрета), напряжение 0 на выходе блока 11 запрета (или блока 15 запрета). длительность импульса на его выходе была меньше периода импульсов, поступающих на его вход, но больше времени, на которое отстоит импульс, соответствующий дополнительному штриху 4 от импульса, соответствующего штриху дорожки 3 на кодовом диске 1, ближайшего к штриху 4 против направления вращения. До прихода заднего фронта импульса с выхода неподвижного считывающего элемента 7 на выходе формирователя 12 стробов имеется запрещающий (нулевой) потен, - циал, а на выходе элемента НЕ 14 соответственно, разрешающий (единичный) потенциал. Таким образом, каждый им-пульс, соответствующий штрихам дорожки 3, проходит на выход блока 15 запрета. Так как импульс, соответствующий штриху 4, отстоит ат заднего фронта ближайшего к нему импульса соответствующего штриху дорожки 3 на время, меньшее длительности импульса на выходе формирователя 12 стробов, то в момент его прихода на втором входе блока 13 запрета имеется разрешающий потенциал, а на втором входе блока 15 запрета - запрещающий, т.е. импульс, соответствующий штриху 4 на кодовом диске 1, проходит на выход блока 13 запрета и не проходит на выход ,блока 15 запрета, Таким образом, на выходе блока 15 запрета имеются импульсы, соответствующие штрихам равномерной дорожки 3, а на выходе блока 13 запрета - импульс, соответствующий штриху 4, который является нулевым или опорным для счетчика 24 прямого счета.Блоки 8,9, 10, 11 работают аналогично блокам 12, 13, 14, 15На выходе блока 11 запрета имеются импульсы, соответствующие штрихам дорожки 3, а на выходе блока 9 запрета " импульс, соответствующий штриху 4, который является нулевым или опорным для счетчика 23 обратного счета.При прохождении штриха 4 около считывающего элемента 7 на выходе блока 13 запрета Формируется импульс, и счетчик 24 прямого счета устанавливается в "0", после этого счетчик 24 считывает число штрихов вращающегося кодового диска 1 от 0 до К. При прохождении штриха 4 около считывающего элемента 6 на выходе блока 9 запрета Формируется импульс, и в счетчике. 23 обратного счета устанавливается код К, после111645чего из содержимого счетчика 23 при поступлении на его счетный вход импульсов с выхода блока 17 сдвига (блок 17 в отключенном состоянии пропускает без преобразования, 5 импульсы с выхода блока 15 запрета, соответствующие штрихам дорожки 3, а во включенном состоянии сдвигает каждый из них на определенный интервал времени Т 11 последовательно вычи тается число от 0 до К. Выходныекоды счетчиков 23 и 24 складываются в сумматоре 25, образуя грубый отсчет угла поворота. Блок 22 управления счетом Формирует в интервале между старт 45 импульсами (соответствуют импульсам с выхода блока 15 запрета) и стоп-импульсами (соответствуют импульсам с выхода блока 11 запрета) пачки из импульсов с выхода управляемого гене ратора 28, которые подсчитываются счетчиком 21, образуя точный отсчет угла поворота. Максимальный код счетчика 21 равен периоду между соседними старт-импульсами, что обеспе чивается автоматической подстройкой частоты преобразователя 29 напряжение-частота при возможном изменении частоты старт-импульсов, вызванном нестабильностью скорости вращения 30 двигателя 2.Управляемый генератор 28 работает следующим образом.Преобразователь 29 напряжение- частота настраивается на частоту в 2 раз больше частоты старт-импульсов. Импульсы с выхода преобразователя 29 подаются на делитель 32, коэффициент деления которого равен 2 ,так что на его выходе частота 40 импульсов приблизительно равна частоте старт-импульсов. На фазовый детектор 3 1 подаются импульсы с выхода делителя 32 и старт-импульсы. На его выходе получается напряжение, пропор циональное разности фаз между импульсами на его входах. Это напряжение запоминается на фильтре 30 и воздействует на частоту преобразователя 29, которая устанавливается равной частоте старт-импульсов.При совпадении старт"импульса со стоп-импульсоя на выходе элемента 47И Формируется импульс, который переводит триггер 19 в другое устойчивое состояние, при этом включается элемент 17 сдвига, сдвигая следующий старт-импульс на величину с . Одновременно с триггера 19 подается разрешающий сигнал на Формирователь 20 импульсов коррекции, с выхода которого по приходу стоп-импульса на счетчик 21 подаются импульсы в коли-, честве, необходимом для компенсации сдвига " . При включенном элементе 17 сдвига и формирователе 20 импульсов коррекции счетчик может переполниться, и на его выходе появится импульс переполнения, который складывается в сумматоре 25 с результатом грубого отсчета. Стоп-импульс с задержкой, необходимой для установления всех элементов схемы, воздействует на управляющие входы блока 26 ключей, осуществляя перенос кодовой информации с выходов сумматора 25 (грубый отсчет) и счетчика 21 (точный отсчет) на выходной регистр 27.По мере изменения угла поворота входного, вала 5 наступает момент следующего совпадения старт-импульса и стоп-импульса. При этом триггер 19 переводится в первоначальное состояние, отключая элемент 17 сдвига и Формирователь 20 импульсов импульсов коррекции. Таким образом, к приходу каждого стоп-импульса в сумматоре 25 образуется код, соответствующий углу поворота входного вала 5 со считывающего элемента 6 относительно считывающего элемента 7 на целое число штрихов, а на счетчике 21 образуется код, соответствующий углу поворота на часть расстояния между двумя штрихами. Полный код угла обновляется в регистре 27 по приходе каждого стоп-импульса, т.е. К раз за один оборот кодового диска.Применение предлагаемой схемы позволит исключить из конструкции два считывающих элемента, что существенно повысит надежность преобразователя.