Устройство для преобразования угла поворота

ОП ИСАНИ ИЗОБРЕТЕН И Союз Советских Социалистицеских РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС висимое от авт. свидетельства- явлено 20,Х.1971 ( 1707360/18-10) М, Кл. б 01 с 1/02 присоединением заявки-Гасударственный комитвСовета Министров СССРво аелвм нзооретенийи открытий ПриоритетОпубликовано ЗО,Х 1.1973, Бюллетень48 Дата опубликования описания 23,17.1974 ДК 528,522(088.8) Авторыизобретен Л. М. Зациорский и Ю. А, Беляев Главная астрономическая обсерватория АН СССРЗаявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД2 Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано, в частностив астрономических инструментах.Известны фотоэлектрические преобразователи угла поворота, вала в код, состоящие из 5 лимба (совмещенного с кодированным диском) несколько радиальных штрихов которого изображаются объективом в плоскости анализкрующето диска, установленного подвижно, несоосно с лимбом и снабженного приводом. 10 На анализирующем диске выполнены рядовые штрихи, реперные старшие радиальные штрихи и анализирующие щели в виде спиралей Архимеда.Для считывания целых делений лимба пос ледний должен быть совмещен с кодированньцю диском и включать в себя источник света, щель считывания кода, светочувствительные элементы, регистрирующее устройство и счетчик рядовых штрихов. Отсчет лимба со стоит в измерении расстояния между некоторцм нулевым положением спиралей Архимеда и положением шт 1 рихов лимба (или их изображенИй) в данный момент. Нулевое положение спиральных линий определяется их положе нием в момент прохождения реперного радиального штриха мимо неподвижной щели считывания кода. Измерение расстояния между нулевым положением спиральных линий и положением шт 1 рихов лимба сводится к измере- Зо нию угла поворота спиралей Архимеда относительно их нулевого положения.Отсчет положения лимба в известных устройствах производится всего по нескольким его штрихам, что не исключает случайной ошибки их нанесения. При применении спиралей Архимеда в качестве анализирующих щелей увеличить количество отсчетов за один оборот анализирующего диска, например, на два порядка, невозможно, так как требуется выполнить двухсотзаходную спираль. Ввиду несоосности вала с кодированным диском и вала, на который посажен анализирующий диск, это устройство конструктивно сложно, и в любом случае его радиальные размеры всегда будут больше диаметра кодированного диска на величину диаметра анализирующего диска, что ограничивает возможность его использования в автоматических устройствах.Масштаб, т. е. количество рядовых шприхов, вмещающихся в угловой единице, предполагается постоянным, а это увеличивает погрешность отсчета угла. Измерять же средний масштаб по всем штрихам лимба вообще невозможно.Предлагаемое устройство позволяет уменьшить случайную погрешность фотоэлектрического преобразователя угла поворота вала в3код, что особенно ва.кно при использовании его в астрономических приборах,Точность преобразования угла поворота вала в код повышается благодаря тому, что устройство снабжено неподвижным лимбом с индексом, установленным концентрично относительно кодированного диска. Анализирующий диск установлен соосно с кодированным диском часть его, находящаяся напротив кодированного диска, выполнена прозрачной.Реперные и рядовые штрихи нанесены за пределами прозрачной части анализирующего диска, а его щели выполнены радиальными и расположены напротив радиальных штрихов кодированного диска. Напротив этих штрихов и штрихов неподвижного лимба установлен источник света в виде кольца, а с противоположной стороны кодированного диска помещено оптическое устройство, например линза, для сбора света на дополнительном светочувствительном элементе со всей кольцеобразной поверхности кодированного и анализирующего дисков, ограниченной анализирующими щелями, а также сбора света на втором светочувствительном элементе с поверхностей неподвижного лимба и анализирующего диска, ограниченной реперными штрихами. Кроме того, между счетчиками штрихов и регистрирующим прибором включен вычислительный блок.На фиг, 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез по А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б - Б на фиг. 1; фиг, 4 - узел 1 на фиг. 2; фиг. 5 - узел 11 на фиг.3; на фиг. 6 - структурная схема устройства, на фиг. 7 - эпюры импульсов.На кодированном диске 1 выполнен и-разрядный код Гирея 2, на этом же диске за пределами его кодированной части выполнено 2 п -прозрачных радиальных штриха 3 (на месте и+1 разряда). По одну сторону диска 1 установлены и светочувствительных элементов 4 для работы совместно с кодированной частью диска 1 и один светочувствительный элемент 5 (опорный) для получения реперных и заполняющих импульсов, установлен по другую сторону диска 1.Между светочувствительными элементами 4 и диском 1 установлена щель считывания кода 6. Реперный лимб 7 с двумя прозрачными штрихами О, штрих которого располагается на продолжении линии (щели) считывания кода, устанавливают концентрически с диском 1, По другую сторону кодированного диска 1 находятся также источник света 8, отсекатель 9, цилиндрическая линза 10, и зеркало 11. Соосно с кодированным диском установлен подвижно анализирующий диск 12, связанный с двигателем 13, На анализирующем диске 12 напротив прозрачных шприхов 3 выполнены радиальные анализирующие щели 14, их количество и размер равны соответствующим прозрачным шприхам 3 кодированного диска 1. За анализирующими щелями 14 выполнены рядовые 15 и реперные 16 штрихи. 4Рядовые штрихи 15 наносятся с плотностью50 шт/мм, а реперные штрихи 16 наносятсяна той же дорожке, что и рядовые, но выполняются в два - три раз длиннее, чем рядовые5 и так, что они являются продолжением анализирующих щелей 14, Количество реперныхштрихов также равно 2" - . За кодированнымдиском 1, напротив прозрачных штрихов 3 инеподвижного лимба 7, установлен кольцевой10 источник света 17, а с противоположной стороны - линза 18 для сбора света со всех реперных штрихов на светочувствительном элементе 5 и сбора света со всех 2 -анализирующих штрихов на дополнительном светочувет 15 вительном элементе 19.Электронная схема преобразователя состоитиз и светочувствительных элементов 4 (в нашем случае и равно 10), опорного светочувствительного элемента 5, дополнительного све 20 точувствительного элемента 19, усилителяформирователя 20, усилителя=формирователя21, умножителя частоты 22, селектора по амплитуде 23, блока автоматики 24, счетчикамасштаб 25, счетчика масштаб 26, счет 25 чика интервал 27, счетчика реперных штрихов 28, вычислительного блока 29 и регистрирующего прибора 30,Анализирующий диск 12 непрерывно вращается (например, со скоростью 1 об/сек),З 0 и при его вращении вследствие того, что анализирующие щели 14 пересекают радиальныепрозрачные штрихи 3 кодированного диска 1,на выходе светочувствительного элемента 19образуется последовательность импульсов 31.З 5 Назовем эту последовательность импульсовмасштабной. С выхода светочувствительногоэлемента 19 масштабная последовательностьимпульсов поступает на усилитель-формирователь 20 и далее масштабные импульсы с40 крутыми фронтами поступают в блок автоматики 24, С выхода опорного светочувствительного элемента 5 на усилитель-формирователь 21 поступает другая последовательность импульсов, образующаяся в результате45 пересечения, рядовых 15 и реперных 16 штрихов со штрихами реперного лимба 7. Частотаэтих импульсов /3 больше частоты импульсовмасштабной последовательности .Последовательность импульсов с частотой50назовем заполняющей. Заполняющая последовательность содержит в себе и реперные импульсы 31, частота которых р -- . С усилителя-формирователя 21 заполняющая последовательность, содержащая в себе реперные55 импульсы, подается на умножитель частоты22, который выделяет пятидесятую гармоникуэтих импульсов, и после их усиления и формирования в этом же блоке передний и.заднийфронты импульсов пятидесятой гармоники по 60 ступают в блок автоматики 24. С усилителяформирователя 21 заполняющая последовательность импульсов подается также на селектор по амплитуде 23, который отделяет репер.ные импульсы от рядовых (импульсов запол 65 нения).5 10 15 20 Отделенные реперные импульсы 32 также поступают в блок автоматики 24, который управляет всеми счетчиками. При наличии разрешающего сигнала на шине Пуск все три последовательности импульсов проходят на соответствующие счетчики, Счетчик масштаб 25 открывается каждым нечетным импульсом, полученным в момент пересечения всех 2" -прозрачных штрихов 3 кодированного диска 1 всеми 2" -анализирующими радиальными щелями 14. Закрывается счетчик масштаб 25 каждым четным импульсом, полученным аналогичным способом. Счетчик масштаб 26 открывается каждым четным и закрывается каждым нечетным импульсом, полученными таким же способом, как и для счетчика масштаб 25. В интервале открытия счетчики 25 и 26 считают импульсы заполнения, поступающие с блока ивтоматики 24. Счетчик интервал 27 открывается каждым рсперным импульсом 32 и закрывается первым после него усредненным импульсом от прозрачных штрихов 3 кодированного диска 1. В интервале открытия счетчик 27 также считает заполняющие импчльсы. В результате в счетчиках масштаб 25 и 26 накапливается число М, пропорциональное среднему расстоянию между двумя прозрачными штрихами 3 кодированного диска 1, причем усреднение производится по всем 2" вштрихам кодированного диска 1,В счетчике интервал 27 накапливается число У, пропорциональное расстоянию между усредненным штрихом реперного лимба 7 и ближайшим т, усредненным,по всем 2" -штрихам прозрачным штрихом 3, который еще не дошел до усредненного штриха реперного лимба 7. Расстояния М и 1 Ч показаны на фиг.7, где 31 - импульсы масштабной последовательности, 32 - импульсы реперной последовательности, импульсы заполняющей последовательности (не показаны).После производства заданного количества отсчетов (2" -в нашем случае) счетчик реперных штрихов (импульсов) выдает команду в блок автоматики 24, и подача импульсов в счетчики прекращается. Далее информация со счетчиков передается в вычислительный блок и затем на регистрирующий приоор. Угол р, отсчитываемый от усредненного штриха реперного лимба 7, определяется вьчислительным блоком по формуле. г - 2 л - 1360 1 ЧГ - гД- + - 2 дЯЕ =-1 / где т - номер штриха, расстояние которого до усредненного штриха реперного лимба 7 измерялось преобразователем. 25 30 .,5 40 45 50 55 60 Номер т-го штриха определяется однозначно кодированным диском 1. Сопряжение грубого (первый член в формуле) и точного отсчетов (второй член в формуле) осуществляется в вычислительном блоке известными методами.За один оборот анализирующего диска 12 отсчет интервала между усредненным штрихом реперного лимба 7 и т штрихом кодированного диска 1 производится столько раз, сколько реперных штрихов нанесено на анализирующем диске 12 (в нашем случае 2" - ), причем каждый из 2" -отсчетов получен усредненным по всем 2" -прозрачным радиальным штрихам 3 кодированного диска 1 и кроме того, каждый из 2" -отсчетов получен со своим масштабом. Приведенные выше особенности преобразователя могут уменьшить погреншости отсчета угла более чем на порядок но сравнению с известным преобразователем. Предмет изобретения Устройство для преобразования угла поворота вала в код, содержащее кодированный диск с радиальными прозрачными штрихами, расположенными выше кодовой маски, источник света, считывающую щель, расположенную за указанным диском, прозрачный индекс, установленный подвижно и снабженный приводом, анализирующий диск с реперными и рядовыми штрихами и анализирующими щелями, счетчики штрихов и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено неподвижным лимбом с индексом, установленным концентрично относительно кодированного диска, анализирующий диск установлен соосно с кодированным диском, часть его, находящаяся напротив кодированного диска, выполнена прозрачной, реперные и рядовые штрихи нанесены за пределами прозрачной части анализирующего диска, а его щели выполнены;радиальными и расположены напротив радиальных штрихов кодированного диска, напротив этих штрихов и штрихов неподвижного лимба установлен источник света в виде кольца, а с противоположной стороны кодированного диска помещено оптическое устройство, например линза, направляющая свет на дополнительный светочувствительный элемент со всей кольцеобразной поверхности кодированного и анализирующего дисков, ограниченной его щелями, а также собирающая свет на второй светочувствительный элемент с поверхности неподвижного лимба и анализирующего диска, ограниченной реперными штрихами; кроме того, между счетчиками штрихов и регистрирующим прибором включен вычисли тельный блок.