Устройство для кодирования угла поворота

СНИХай 3 ЕЛЮЮниж ав св А СПУБЛИН 3 И 106 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО ЕТЕ ДЕТЕЛЬСТ ВТОРСХОМ Бюл Р 15ерг, А,Н, Кунгуров,Ю,Б. Пварцман8,8)(54 ПОВ Я УГЛА РЛЯ КОДИР Изобретение относится к автоматике и может найти применение в высокоточных системах автоматического измерения угла поворота.Целью изобретения является повьппение точности устройства.На фиг, 1 представлена кинематическая схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема устройства; на фиг. 3 - блок сравнения; на фиг. 4 - чувствительный элемент; на фиг. 5 - задающий элемент; на фиг. 6 - форма сигнала на выходе считывающего элемента; на фиг. 7 - временные диаграммы,поясняющие работу устройства.Устройство для кодирования угла поворота содержит преобразователь 1 угол - код, червячное колесо 2,чертел вел(21) 4453247/2 (22) 29,06,88 (46) 23,04.9 1, (72) В,Я, Вайн Г.Я. Портной и (53) 682,325(0 (56) Петропавл вые цифровые п И.: Машиностро рис, 94.Михельсон Н пы. - И,; Наук ри 13 4 вский В.П.и др. Фазоеобразователи угла.ние, 1984, с. 116-11(57) Изобретение относится к автома-тике и может найти применение в высокоточных системах автоматическогоизмерения угла поворотаЦелью изоб. -ретения является повышение точностиустройства, Поставленная цель достигается тем,что в устройство для коди"рования угла поворота, содержащеепреобразователь угол - код, кинематически соединенный с червячной парой,и узел коррекции, введены датчик угла и дискриминаторы, равномерно расположенные по окружности червячногоколеса. Выполнение узла коррекциив совокупности с датчиком угла и дискриминаторами позволяет проводитькоррекцию показаний устройства. 7 ил. вяк 3, задающие элементы 4, чувствительный элемент 5, постоянное запоминающее устройство 6, блок 7 сравнения, счетчик 8, генератор 9 импуль" сов, триггеры 10 и 11, элемент И 12, вычитатель 13, триггер 14, элемент И 15, сумматор 16, регистр 17, эле- , мент ИЛИ 18, входы 19 и 20 устройства, входы 21 и 22 триггера .10, вход 23 чувствительного элемента 5, выходы 24-26 устройства, входы 27-29, а также выходы 30 и 31 блока 7 сравнения, вход 32 счетчика 8, входы 33- 35 регистра 17, вход 36 вычитателя 13 и выходы 37 и 38 сумматора 16,Блок 7 сравнения содержит вычитаь 39, вычитатель 40 абсолютных ичин, элемент 2 И-ИЛИ 41, счетчик42, элемент 43 задержки, входы 44-47элемента 2 И-ИЛИ 4 1 и задатчик 48 кода,чувствительный элемент 5 содержитдискриминатор 49 уровня, триггер 50,дифференцирующую цепочку 51, формирователь 52 импульсов, считывающийэлемент 53, установленный на стойке 54, 10Принцип действия устройства основан на том, что на червячном колесе2, используемом совместно с многооборотным преобразователем 1 уголкод, устанавливаются с некоторым интервалом по углу задающие элементы 4,например, магниты, которые в сочетании с чувствительным элементом 5,построенным на эффекте Холла, обеспечивают высокоточное измерение угла в этих точках и формирование поправок к показаниям преобразователя1 угол - код.При вращении червячногоколеса 2 считывающий элемент 53 проходит в зазор между парами магнитов 25задающего элемента 4, не касаясь их.При этом вырабатывается сигнал, форма которого представлена на фиг, 6Перемещение червячного колеса 2обозначено через Ц , в точке ц задающий элемент 4 располагается точнопротив считывающего элемента 53, Приэтом на выходе считывающего элемента53 напряжение близко нулю, что выявляет дискриминатор 49 уровня.Триггер 11 устанавливается в нулевое состояние по сигналу логической единицы с выхода триггера 10,при этом сигналы на другом входетриггера 11 игнорируются. Преобразователь 1 угол - код по сигналу опро 40са на его входе измеряет угол поворота своего входного вала и на выходах запоминает код, пропорциональныйизмеренному углу.Устройство работает следующим об 45разом.Преобразователь 1 угол - код кодирует поворот червячного колеса 20от 0 до 360 , при этом входной валпреобразователя 1 совершает количест-во оборотов, равное передаточномуотношению червячной пары. В ПЗУ 6хранятся координаты А, задающих элементов 4. Перед началом работы посигналу на входе 19 сбрасываютсярегистр 17 и триггер 14.Рассмотрим случай, когда послевключения устройства не было прохождения задающих элементов 4 мимо чувствительного элемента 5, а измеряемый угол отличается от углов А, более чем на величину (До, где Ц 7 расстояние от точки 9 до положения задающего элемента 4 (фиг. 6), при котором на считывающем элементе 53 формируется максимальный сигнал. Импульс опроса на входе 20 проходит на вход счетчика 8, сбрасывая его, а триггер 10 устанавливает в единичное состояние, Сигнал с выхода триггера 10 открывает элемент И 12. После поступления первого импульса с выхода генератора 9 на счетчик 8 по первому адресу из ПЗУ 6 извлекается координата А. Сигнал логической единицы с выхода триггера 10 поступает на вход преобразователя 1 угол - код как сигнал опроса,по которому на выходах преобразователя 1 формируется код А,пропорциональный измеряемому углу. Этот код поступает на вход 27 блока 7 сравнения.Вычитатель 39 блока 7 сравнения вычитает из кода на входе 27 код на входе 28, поступающий из ПЗУ 6, Если А А 1, то знаковый разряд разности, формируемой на выходе вычитателя 39, равен "1" и импульс, поступивший на вход 29, проходит на выход 30 блока 7 сравнения и далее - на вход 22 триггера 10, переводя его в нулевое состояние, После этого элемент И 12 запирается и показания счетчика 8 не изменяются. Если АА, то знаковый разряд на выходе вычйтателя 39 равен "0". Поэтому импульс с входа 29 не проходит на выход 30 и триггер 10 остается в единичном состоянии, После поступления последующих импульсов на счетчик 8 из ГЗУ 6 извлекаются очередные значения А до тех пор, пока А не будет меньше значения А при этом импульсы на вход счетчйка 8 перестают поступать.Код с выхода преобразователя 1 поступает на вход 37 сумматора 16, с выхода которого на выходы 26 устройства, так как на вход 38 поступает код "0", На выходе 25 устройства фор. мируется триггером 14 сигнал достоверности. На выходе 24 устройства формируется импульс, синхронизированный по времени с кодом на выходах 26. Рассмотренный случай соответствует моменту времени С 1 (фиг. 7).Рассмотрим случай, когда после включения устройства не было прохож 5 16443дения задающего элемента 4 мимо чувствительного элемента 5, и измеряемьп".угол отличается от одного из угловА, не более чем на величину , но еравен ему. В этом случае устройство5работает аналогично предыдущему случаю, однако на выходе вычитателя 40блока 7 сравнения Формируется знаковыйразряд разности кодов, равный "1"ЬА = А - А,1 - (,где Ц) - константа, поступающая с выхода задатчика 48 кода,По сигналу логической единицы навыходе вычитателя 40 импульс с входа29 поступает на триггер 42, устанавливая его в единичное состояние. Сигнал с выхода триггера 42 поступаетна вход 23 чувствительного элемента 5. 20Рассмотрим случай, когда измеряемый угол А таков, что д-й задающийэлемент 4 расположен точно противчувствительного элемента 5. Этот случай может быть только после того, как 25перед ним была предыдущая ситуация,которая завершилась поступлением сигнала логической единицы на вход чувствительного элемента 5 и формированием на выходах ПЗУ 6 запомненногокода.Чувствительный элемент 5 формируетна своем выходе положительный импульсзаданной длительности (обозначим егоСОХ) (фиг, 7 г). Если , этот сигналъГ 35по времени не совпадает с сигналомопроса на входе 20 устройства (фиг. 7 а)или с состоянием логической единицы на выходе триггера 10 (Фиг. 7 в),то устройство работает следующим образом (момент времени й , фиг. 7) .Сигнал СДХ устанавливает триггер11 в единичное состояние (фиг, 7 е),нри этом сигнал с выхода триггера 11опрашивает преобразователь 1, код 45которого А 1 (фиг. 7 б) поступает навход 36 вычитателя 13, формирующегона своих выходах поправку63 =А-Аф50где А- поступающий с ПЗУ 6 код точного положения -го задающего элемента 4,По сигналу логической единицы свыхода триггера 11 регистр 17 записывает код, поступающий на его входы 35.55Если сигнал СДХ частично совпадает по времени с сигналом логическойединицы на выходе триггера 10 (мо 76 6мент времени й 4, фиг 7), то так какдлительность сигнала СДХ больше, чеймаксимально возможная длительностьсигнала логической единицы на выходетриггера 10, по окончании последнегоустройство воспринимает сигнал СДХи работает аналогично описанному.Устройство аналогично и в томслучае, если сигнал СДХ поступает одновременно с импульсом опроса на вход20 устройства (момент времени СФиг, 7). При этом сигнал опроса несможет установить триггер 10 в единщное состояние,Рассмотрим работу устройства, после того как сигнал СДХ снялся, Попервому импульсу опроса на входе 20устройства оно работает аналогичноописанному в первом случае, однакона выходах 26 формируется значениекода как сумма поправки, записаннойв регистр 17, и кода с выхода преобразователя 1.Триггер 14 находится в единичномсостоянии, формируя на выходе 25устройства сигнал достоверности выходного кода, Таким образом, по заднемуфронту импульса на выходе 24 (фиг. 7 ж),определяющему окончание отработки устройством очередного сигналаопроса, формируется код на выходах26 устройства.Ложной выдачи сигнала СДХ при нулевом сигнале считывающего элемента53, кроме точки д , не происходит,так как в этих случаях на вход 23чувствительного элемента 5 подаетсясигнал логического нуля, Формируемый на выходе вычитателя 40 блокасравнения.Формула изобретенияУстройство для кодирования угла поворота, содержащее преобразователь угол - код, кинематическн связанный с червячной парой, содержащей червячное колесо и червяк, и узел коррекции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены чувствительный элеМент и задающие элементы, равномерно расположенные по окружнос- ти червячного колеса, около которой расположен чувствительный элемент, а узел коррекции содержит три триггера, постоянное запоминающее устройство, счетчик, генератор импуль1644376 Кодчруеивй 8 ал сов, два элемента И, элемент ИЛИ, вычитатель, сумматор, регистр и блок сравнения, первый выход которого соединен с первым входом первого триг 5 гера, выход которого соединен,с первым входом первого элемента И, первым входом элемента ИЛИ н первым входом второго триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, с первым управляющим входом регистра и с первым входом третьего триггера, выход которого является первым управляющим выходом устройства, а второй вход является первым входом устройства и объединен с вторым управляющим входом регистра, выходы которого соединены с входами первого слагаемого. сумматора выходы которого являются информационными выходами устройства, первый вход второго элемента И является вторым входом устройства, второй вход второго элемента И объединен с вторым входом второго триггера, а выход второго элемента И соединен с 25 вторым входом первого триггера, с первым входом счетчика и является вторым управляющим выходом устройства, выходы счетчика соединены с входами постоянного запоминающего устройства, выходы которого соединены с первой группой входов блока сравнения и с первой группой входов вычитателя, выходы которого соединены с информационными входами регистра, вторая группа входов вычитателя объединена с второй группой входов блока сравнения и с входами второго слагаемого сумматоравыход, генератора импульсов соединен с вторым входом первого эле,мента И, выход которого соединен с вторым входом счетчика и с входом . блока сравнения, второй выход блока сравнения узла коррекции соединен с входом чувствительного элемента, выход которого соединен с вторым входом второго триггера узла коррекции, выход элемента ИЛИ узла коррекции соединен с входом преобразователя угол код, выходы которого соединены с второй группой входов вычитателя узла коррекции.1644376 Составитель Е. БударинаРедактор А. Шандор Техред Л.Сердюкова, Корректор Т.Палий 472 комитета по иэоб Москва, Ж, Ра зводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, У Гагарина, 1 О аказ 1248 ТщяПК Государственного113035, Юа Вв т аеПодписноеениям и открытиям при ГКкая наб., д. 4/5