Преобразователь «угол — код»

О П И С А Н И Е (и) 429448изоьеетинияК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 19,01.72 (21) 1739876/18-24 М Кч б 08 с 906 соединением заявкиосударстееииый комитеСсаета Мииистроа СССРоо делам изооретеиийи открытий(32) Приоритет 3) УДК 681.34(0 ликовано 25.05.74, Бюллетень19 ата опубликования описания 22.10,7 2) Авторы(71) Заявител ковскии институт радиоэлектрони) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ - КОД барабана еркало 3.оптичеавленныет на ковсем на- кодового 25 часть блока; на у уст 30 На фиг. 1 и преобразователя схема формиро фиг. 3 - диагра ройства, иведена механическаяна фиг. 2 приведена ания выходного сигна мы, поясняющие рабо Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования.Известны преобразователи угол - код, содержащие электродвигатель, на валу которого закреплен полый кодовый барабан со 5 щелями, осветитель, выполненный в виде источника света и конического зеркала, расположенного внутри кодового барабана, подвижную и неподвижную системы датчиков, оптически связанных через стекловолоконную 10 оптику с фотоприемниками, подключенными к схеме формирования выходного сигнала.Описываемое устройство отличается от известных тем, что в нем подвижная и неподвижная системы датчиков выполнены в виде 15 зеркал, причем зеркала неподвижной системы датчиков закреплены по окружности против щелей кодового барабана в корпусе преобразователя, а зеркала подвижной системы датчиков жестко закреплены на входном валу и 20 расположены между кодовым барабаном и зеркалами неподвижной системы датчиков. Такое выполнение позволило повысить точность работы преобразователя. Преобразователь угол - код содержит электродвигатель 1, кодовый барабан 2, коническое зеркало 3, источник света 4, систему неподвижных зеркал 5, систему подвижных зеркал б, входной вал 7, систему неподвижных стекловолокон 8, систему подвижных стекловолокон 9, дополнительные стекловолокна 10 - 13, фотоэлектрические умножители 14, 15, фотоприемники 16 - 19. Схема формирования выходного сигнала содержит ключ 20, счетчик точного отсчета 21, генератор квантующих импульсов 22, дополнительные ключи 23 - 29, линии задержки 30 - 33, счетчик грубого отсчета 34.Электродвигатель 1 вращает с постоянной скоростью кодовый барабан 2, который выполнен в виде полого цилиндра. По образующим цилиндра через определенный угол нанесены прорези. Количество их определяет 360ся по формуле У= - , где р - требуемый9диапазон точного отсчета. Соосно с цилиндром кодового внутри его закреплено коническое з Лучи от источника света (например ского квантового генератора) 4, напр по оси кодового барабана 2, попадаю ническое зеркало 3 и, отражаясь по травлениям, проходят через прорези50 55 60 65 3барабана 2. Таким образом образуется система вращающихся задающих элементов в виделучей.Для получения точного отсчета используются система зеркал 5, неподвижно закрепленных на корпусе преобразователя, и подвижнаясистема зеркал б, жестко прикрепленных квходному валу 7, который расположен сооснос кодовым барабаном,Углы между зеркалами 5, а также междузеркалами 6 имеют ту же величину , что иуглы между прорезями кодового барабана.Количество зеркал 5, точно так же, как изеркал 6, должно быть равно У, Совмещениеодного неподвижно закрепленного зеркала 5с одним подвижным 6 соответствует нулюточного и грубого отсчетов, Совмещение одного зеркала 5 с любым другим подвижнымзеркалом соответствует только нулю точногоотсчета.При вращении кодового барабана 2 лучи,проходящие через прорези, попадают одновременно на все зеркала 5, а затем также одновременно - на все зеркала 6. Отразившисьот неподвижных зеркал 5, лучи по неподвижной системе стекловолокон 8 попадают в фотоэлектрический умножитель 14, в котором вырабатывается стартовый импульс. Его можнопредставить в виде суммы импульсов (см.фиг. З,к), вырабатываемых фотоэлектрическим умножителем 14 в результате воздействия каждого из лучей. Преобразовав этот суммарный импульс соответствующим образом,сводят влияние технологических ошибок нарезультат измерения по точному отсчету к минимуму,Точно так же лучи, отразившись от подвижных зеркал 6, по подвижной системе стекловолокон 9 попадают в фотоэлектрическийумножитель 15, в котором вырабатываетсясуммарный стоповый импульс (см. фиг. З,л).Необходимо, чтобы системы стекловолокон8 и 9 были увязаны с системами зеркал. Дляполучения грубого отсчета и согласованияточного и грубого отсчетов в барабане 2 опущена одна прорезь, а лучи от первых двухнеподвижных зеркал 5, а также от первыхдвух подвижных зеркал б по дополнительнымстекловолокнам 10 - 13 попадают соответственно на фотоприемники 16 - 19, в которыхвырабатываюся импульсы, соответствующиеэтим лучам.Импульс от фотоэлектрического умножителя 14 открывает, а импульс от фотоэлектрического умножителя 15 закрывает ключ 20, через который в счетчик точного отсчета 21 поступают импульсы от генератора квантующихимпульсов 22, При этом в счетчике 21 будетзафиксирован код угла , измеряемого пошкале точного отсчета.Весь измерительный угол Ь, равен суммеуглов, измеряемых по точному и грубому отсчетам, т, е. 1 вх=р+ЧцПри измерении угла по грубому отсчетупроисходит следующее, При вращении бара 5 10 15 20 25 30 35 40 4бана 2 лучисвета,отраженные от первых двух неподвижных зеркал 5, попадают, как было указано выше, в фотоприемники 16 и 17 через дополнительные стекловолокна 10 и 11. Импульс, выработанный фотоприемником 16, закрывает ключ 24, а импульс, выработанный фотоприемником 17, задерживается линией задержки ЗЗ на время, большее т, и открывает ключ 24, где т - максимально возможное время опережения (из-за технологических ошибок) импульсом, выработанным фотоприемником 17, импульса, выработанного фотоприемником 16 (см, фиг. 3, а, б). Такое поочередное открывание и закрывание ключа 24 будет продолжаться до тех пор, пока вследствие того, что один задатчик исключен, от фотоприемника 16 импульса не поступит и ключ 24 останется открытым. Поэтому импульс от фотоприемника 17, задержанный линией задержки 33, пройдет через ключ 24 и откроет ключ 29 (см. фиг. 3, а, б, в, г).Каждый последующий импульс от фотоприемника 16 будет поступать через ключи 29 и 28 в счетчик грубого отсчета 34, Такое же поочередное закрывание и открывание ключа 23 производят импульсы, выработанные фотоприемниками 18 и 19, на которые воздействуют лучи от первых двух подвижных зеркал 6. В данном случае также нужна линия задержки 31, чтобы не произошло ложного закрывания ключа 29.Когда от фотоприемника 18 вследствие то. го, что один задатчик исключен, импульса не будет, ключ 23 останется открытым и импульс от фотоприемника 19, пройдя линию задержки 31 и открытый ключ 25, закроет ключ 29 (см. фиг. 3, д, в, ж, з).В счетчике грубого отсчета 34 будет зафиксирован код угла, измеряемого по грубому отсчету (фиг. З,и). Этот угол может быть определен по формуле:игр: 9 пгде ср - диапазон точного отсчета;п - число импульсов в счетчике грубогоотсчета.Но при измерении углов, при которых показание точного отсчета близко к началу или концу диапазона точного отсчета, может возникнуть ошибка неоднозначности (из-за технологических ошибок). Для устранения этой ошибки неоднозначности весь диапазон точного отсчета условно разделяется на три части - начальную, срединную, конечную и применяется специальная схема, состоящая из ключей 25 - 28 и линий задержек 32 и 30.Когда показание точного отсчета находится в начальной части диапазона, то возможна лишь такая ошибка, при которой в результате опережения (из-за технологических ошибок) импульсом, выработанным фотоприемником 18 и закрывающим ключ 29, импульса, выработанного фотоприемником 16, в счетчике грубого отсчета 34 не будет зафиксирован один импульс от фотоприемника 16 (на фиг, З,к эти импульсы показаны как составляющие суммарного стартового и стопового импульсов).Для устранения этого импульс, закрывающий ключ 29, необходимо задержать на время, большее т где с, - максимально возможное время опережения. Так как эти импульсы входят как составляющие в суммарные стартовый и стоповый импульсы, то (см. фиг, З,к) г, может быть определено так:т, + т,Фггде Т, и Т, - соответственно длительности суммарного стартового и стопового импульсов.Задержка осуществляется линией задержки ЗО. В результате этого все импульсы от фотоприемника 16 будут зафиксированы в счетчике грубого отсчета 34. При этом открыты ключи 27, 28 и закрыты ключи 25, 26,Когда вследствие технологических погрешностей происходит отставание импульса, закрывающего ключ 29, от импульса, выработанного фотоприемником 16, то оно не оказывает влияния на показание счетчика грубого отсчета 34.При показании точного отсчета в конечной части диапазона возможна лишь такая ошибка, когда в результате отставания импульса, выработанного фотоприемником 18 и закрывающего ключ 29, от импульса, выработанного фотоприемником 16. в счетчике грубого отсчета 34 будет зафиксирован один лишний импульс от фотоприемника 16 (см. фиг. З,к).Для устранения этого импульсы, поступающие в счетчик 34 от фотоприемника 16, необходимо задерживать на время, большее т 1 (т 1 в этом случае - максимально возможное время отставания), Задержка осуществляется при помощи линии задержки 32, при этом открыты ключи 26, 25 и закрыты ключи 27, 28.Когда вследствие технологических погрешностей происходит опережение импульсом, выработанным фотоприемником 18, импульса от фотоприемника 16, то оно не оказывает влияние на показание счетчика грубого отсчета 34.Когда показание точного отсчета находится в срединной части диапазона точного отсчета, то ошибки неоднозна.чности стартового и стопового импульсов не происходит (см.фиг. З,к), следовательно. задерживать тот 5 или иной импульс не имеет смысла. Г 1 ри этомоткрыты ключи 25, 28 и закрыты ключи 26, 27. Итак нахождение в той или иной условной части диапазона определяется относительным расположением суммарных стартовых и сто новых импульсов.Команды на переключение ключей 25 - 2поступают от счетчика точного отсчета 21 ь зависимости от кода угла, фиксируемого в нем. Первый импульс, поступающий в счет чик точного отсчета 21 от генеоатора 22, одновременно открывает ключи 27. 28 и закрывает ключи 25, 26, что соответствует начальной части диапазона. Так как величины начальной и конечной частей должны соответст вовать величине т то положение разоядов,с которых должны сниматься вторая и третья команды на переключение ключец 25 - 28, также определяется величиной тьПредмет изобретенияПоеобразователь угол - код, содержащийэлектоодвигатель, на валу котопого закреплен ЗО полый кодовый баоабан со щелями, осветитель, вгяполненный в виде источника света и конического зеркала, расположенного внутри кодового барабана, подвижную и неподвижную системы датчиков, оптически связанных 35 через стекловолоконную оптику с фотоприемниками, подключенных к схеме формирования выходного сигнала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с пельто повышения точности работы устройства, в нем подвижная и неподвижная си стемы датчиков выполнены в виде зеркал,причем зеркала непочвижной системы датчиков закреплены по окружности против Шелей кодового барабана в корпусе преобразователя, а зеркала подвижной сцстемы датчиков 45 жестко закреплены на входном валу и расположены между кодовым барабаном и зеркалами неподвижной системы датчиков.Редактор Е. Гончар Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2765/15 Изд.865 Тираж 624 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5