Преобразователь угла поворота вала в код

(5)4 Н 03 М ИЯ,., " ИЗОБ ИСА ЕТ иОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВ(71) Специальное конструкторское бю ро Института радиофизики и электрон ки АН АрмССР(54)(57) 1, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий последовательно расположенные на оптической оси излучатели, индикаторный диск со щелями, кодовый диск со шкалой и фотоприемники грубого и сред.него отсчетов, основные фотоприемники точного отсчета, интерполятор точного отсчета, входы которого соединены с выходами соответствующих фотоприемников, первый блок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый блок согласования отсчетов, информационные входы которого соединены с выходами первого блока элементов ИСКЛЮ-, ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вход управления - с соответствующим выходом точного отсчета, выход старшего разряда первого блока согласования отсчетов соединен с входом управления второго блока согласованияотсчетов, информационные выходы первого и второго блоков согласования отсчетов являются выходами среднего и грубого отсчетов преобразователя, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения технологичности преобразователя в него введены три блока компараторов интерполятор среднего отсчета,матричный блок, формирователь опорного напряжения, второй и третий блоки элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и дополнительные фотоприемники по числуосновных фотоприемников точногоотсчета, шкала грубого отсчета кодового диска выполнена шкально-матричной, а щели точного отсчета индикаторного диска объединены в две диаметрально расположенные группы, причем расстояние между осями щелейпервой группы равно половине квантаточного отсчета, а оси щелей второйгруппы смещены в одинаковом направлении на один квант относительнодиаметров проходящих через оси соответствующих щелей первой группы,расстояние между осями щелей среднего отсчета индикаторного дискаравно половине кванта среднего отсчета, основные и дополнительныеЬотоприемники точного отсчета объединены в две соответствующие группы и расположены против щелей точного отсчета индикаторного диска, выходы каждой пары диаметрально расположенных основного и,дополнительного фотоприемников точного отсчетасоединены между собой дифференциально, выходь; интерполятор - точногоотсчета соединены через первый блоккомпараторов с входами второго блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы интерполятора среднего отсчетасоединены с информационными входамивторого блока компараторов, выходыкоторого соединены с входами первого блока ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, фотоприем1176453 ники среднего отсчета расположеныпротив щелей среднего отсчета индикаторного диска, выходы фотоприемников среднего отсчета, расположенных против первой и второй .щелейсреднего отсчета индикаторного диска,соединены с входами формирователяопорного напряжения, выходы всех фотоприемников среднего отсчета соединены с входами интерполятора среднего отсчета, выходы фотоприемниковгрубого отсчета соединены с информационными входами третьего блока ком-.параторов, выходы которого черезпоследовательно соединенные матричный блок и третий блок элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ И 3 И подключены к информа. Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в системах автоматического устройства для преобразования углов поворота вала в код с 5большой точностью.Целью изобретения является повышение технологичности преобразователя углов поворота вала в код.На фиг. 16.представлен индикатор О ный диск со щелями и фотоприемниками, на фиг. 1 г) - структурная схема преобразователя; на фиг. 2 и 3 -временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя, на фиг. 4 - 5 схема интерполятора среднего отсчета. Преобразователь содержит кодовый диск 1, индикаторный диск (не показан) со щелями 2-5 первой, 6-9 вто рой групп точного отсчета (ТО) и 10-12 среднего отсчета (СО) фотоприемники 13-20 ТО, усилители 21-24, интюрполятор 25 ТО, блок 26 компараторов, блок 27 элементов ИСКЛЮЧАЮ ЩЕЕ ИЛИ, фотоприемники 28-30 СО, интерполятор 31 СО, блок 32 компараторов, блок 33 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, блок 34 согласования отсчетов, формирователь 35 опорного напряже ния, фотоприемники 36 грубого отсчета (ГО), блок 37 компараторов, матричный блок 38, блок 39 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ционным входам второго блока согласования отсчетов, выход формирователя опорного напряжения соединен с опорными входами второго и третьего блоког, компараторов,.выходы второго блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и последний выход первого блока компараторов являются выходами точного отсчета преобразователя.2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что расстояние между щелями точного и среднего отсчетов индикаторного диска в пределах чувствительной поверхности фотоприемников выполнено кратным шагу деления соответствующей шкалы кодового диска,ИЛИ, блок 40 согласования отсчетов,источники излучения (не показаны). Преобразователь работает следующим образом.При вращении измерительного диска 1 лучистый поток от излучателей, прошедший через щели 2-12 индикаторного диска, модулируется делениями шкалы кодового диска и принимается соответствующими фотоприемниками 13-20, 28, 29 и 36.Однако на модуляцию лучистого потока сказываются дефекты изготовления кодовой шкалы, Поэтому на выходах фотоприемников генерируются сигналы, которые оказываются дополнительно модулированными.Чтобы устранить влияние дефектов изготовления элементов преобразователя (неоднородность оптической плотности кодовой шкалы, неостоянство отношений кванта деления кодовой шкалы к ее щагу, торцовое биение кодово г шкалы и т.д.) на его точ ность и надежность и повысить технологичность изготовления преобразователя в нем применен компенсационный метод формирования дискретных сигналов, С этой целью щели 2-9 ТО сконцентрированы в две группы, т.е. в одной группе они выполнены максимально близко одна к другой. Такое3 1176Расположение щелей позволяет на выходах фотоприемников 13-16 первойгруппы и фотоприемников 17-20 второйгруппы формировать сигналы, которыедополнительно одинаково модулированы в пределах группы.Чтобы устранить влияние эксцентриситета на точность преобразованияи обеспечить высокую надежностьпреобразователя, щели 3, 4 и 5 1 Осмещены относительно щели 2 соответственно на квант, 1/2 кванта и3/4 кванта, а щели 6, 7, 8 и 9 второй группы расположены диаметрально относительно щелей первой группы 15и со смещением на квант деленияотносительно соответствующих щелей2, 3, 4 и 5 первой группы. Фотоприемники 13-20, принимающие излучение,прошедшие через щели 2-9, расположенные диаметрально и имеющие смещение друг относительно друга на квантделения, соединены между собой дифференциально. Так, дифференциальносоединены между собой фотоприемники 2513 и 17, 15 и 19, 14 и 18 , 15 и 20.Такое соединение позволяет получитьна выходах 41-44 четыре результирую -щих (квадратурных) сигнала, модулированных относительно нулевого уровня с фазовыми соотношениями соответоственно О, 180, 90 и 270 и с амплитудами, в два раза превышающимиамплитуды составляющих их сигналов,Результирующие сигналы через соответ35ствующие усилители 21-24 поступаютна интерполятор 25, в котором формируются сигналы с промежуточнымифазовыми сдвигами в циклическом коде. Число промежуточных фаз зависит от коэффициента интерполяцииинтерполятора 25.С выхода интерполятора 25 сигналы,оимеющие сдвиг по фазе на 180поступают на неинвертирующие и инвертирующие входы блока 26 компараторов,на выходах которого формируются дискретные сигналы точного отсчета,которые поступают на вход блока 27элементов ИСКЛЮЧАНМЦЕЕ ИЛИ, в котором преобразуются в двоичный код. Так как щели 2-5 и 6-9 сконцен-трированы в группы, то дефектыкодовой шкалы, радиальное и торцовое биение кодового и индикаторного 55 дисков и изменения внешних условий эксплуатации приводят к одновременному изменению на одну и ту же вели. 453 4чину Результирующих сигналов. Следовательно, на выходах блока 26 компараторов формируются дискретные сигналы ТО, на которые почти не сказываются вышеуказанные дефекты и изменение условий эксплуатации.Дискретный сигнал нулевой фазы, сформированный из результирующих сигналов с выходов 41 и 43, которые в свою очередь соответственно. сформированы при помощи соседних щелей 2, 4 и 6, 5, реализующий старший разряд ТО, одновременно поступает на вход блока 34 согласования точного и среднего отсчетов.Надежность преобразователя дополнительно может быть повышена применением учетверенных фотоприемников 13-20 и освещением щелей в группаходним излучателем. Кроме того, модуляция результирующих сигналов на выходах 41-44 относительно нулевого уровня позволяет выбрать рабочую точку усилителей 21-24 и блока 26 компараторов в середине их вольтамперных характеристик, что дает возможность практически без искажения формировать выходные сигналы.Цвели 10, 11 и 12 СО (фиг,1) сконцентрированы в одну группу, причем щели 11 и 12 смещены относительно щели 10 соответственно на квант и 1/2 кванта.Такое смещение позволяет на соответствующих входах фотоприемников 28-30 формировать сигналы с фазовымио соотношениями О, 180 и 90 . Эти сигналы поступают на интерполятор 31, в котором нри помощи резисторов 45 - 48 формируются дополнительные сигналы с фазовыми сдвигами соответственно 45 и 135Число дополнительных фазосдвинутых сигналов при необходимости можно увеличить увеличением количества последовательно соединенных резисторов.Сигналы 49-51 (фиг.4 а) с выходов интерполятора 31 поступают на информационные входы блока 32 компараторов, на опорные входы которого поступает сигнал 52 с постоянным уровнем с выхода формирователя 35 опорного напряжения. Формирователем 35 алгебраически суммируются сигналы 49 и 50, имеющие друг относительно друга сдвиг по фазе на 180 , В результатесектора с наименьшим делением опреде ляется выражением ИГО мнн= 2 ИСОТакнапример, 12-разрядный код можетбыть получен с трех дорожек шкалыкодового диска при помощи 12 фотоприемниковСигналы, снимаемые с выхода фотоприемников 36, поступают на однивходы. блока 37 компараторов, на другие входы которых поступаеъ сигнал52 с постоянным уровнем с выхода 30 формирователя 35. С выходов блока37 компараторов сигналы поступаютна вход матричного блока 38, навыходах которого формируются сигналыв циклическом коде от (и+1+1) до 35 (и+1+в) разрядов. Они поступаютна вход блока 39 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,в котором прЕобразуются в две группы опережающих (и+1+1)р - (и+К+а)р ++г и отстающих (и+1 с+1)р - (и+1 с+ш)р - Ч сигналов, которые поступают насоответствующие входы блока 40 согласования отсчетов. На фиг. 3 показаны временныедиаграммы, поясняющиеформирование этихсигналов.Остальные 45 сигналы ГОформируются аналогично . суммирования формируется сигнал 52 с постоянным уровнем, равным половине амплитуд сигналов 49 и 50. Простейшая схема формирования постоянного уровня состоит из двух резисторов 52 и 53 (фиг.4 ), подключенных к выходам фотоприемников 28 и 29. Предлагаемая схема интерполятора 31 позволяет на выходах блока 32 компа-, раторов формировать дискретные сигналы, на которые почти не сказываются дефекты кодовой шкалы, торцовое биение и изменения условий эксплуата ции преобразователя, так как происходит непрерывное слежение сигнала 52 за изменением сигналов на входах блока 32 компараторов.Сигналы СО поступают на .блок 33 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, в котором преобразуются в опережающие Нп+1)- (и+1 с)3+и отстающие (п+1) - (и+с)(фиг,З, где 1 - коэффициент интерполяции, показывающий число разрядов, снимаемых: с СО) по фазе разрядные сигналы, которые поступают на соответствующие входы блока 34 согласования точного отсчета со средним, на входы которого поступают также согласующие сигналы с предыдущих (младших) разрядов. Таким образом, согласование отсчетов осуществляется методом "двойной щетки", и с выходов блока 34 снимаются разрядные сигналы от (и+1) до (и+к) разрядов.Для надежного согласования ТО с СО в качестве согласующего сигнала выбран сигнал 54 (фиг.З), а для упрощения схемы блока 34 согласования отсчетов в преобразователе пред-. лагается согласовывать дискретные сигналы. Поэтому щели СО смещены"Что относительнО щелей ТО на 4 р Где Это - шаг деления кодовой шкалы.Кодовая шкала ГО выполнена пошкально-матричной схеме, котораяпозволяет с минимального числа кодовых дорожек формировать разрядныесигналы, равные числу фотоприемников. При этом, учитывая принцип 10 согласования отсчетов, щели кодовойшкалы ГО располагаются так, чтобына выходах блока 26 компараторовформировались сигналы, имеющиесдвиг по фазе относительно сигнала 15 старшего разряда канала СО на 90который пропорционален величинеИср- тогда величина шага деления1176453 б) Кото оставитель ехред А,Ач орректор М.Пож Редактор И.Рыбченк Подписимитета СССР 7 Заказ 5376 ТиражИИПИ Государсто делам изобросква, Ж,В нно ткрытииаб., д. 4/ ни 1303 аушская лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн