Многооборотный преобразователь угол код

(57) Изобретение относится к устройствам автоматического контроля ипреобразования перемещений в электрический сигнал, а именно к преобразователям угла поворота вала в код,Цель изобретения - повышение функцио 1 Изобретение относится к устройст.- вам автоматического контроля и преобразования перемещений в электрический : сигнал-, а именно к преобразователям угла поворота вала в код.Известен комбинированный датчик. отнрсйтельного и абсолютного положения, содержащий растровый диск, установленный на входном валу, и кодовые диски, кинематически связанные последовательно между собой и входным валом через редукторы. Считывающие элемен" ты, установленные возле кодовых дис" ков, соединены с преобразователем па- раллельного кода в последовательность нальной надежности преобразователя,Цель достигается тем, что в многооборотный преобразователь угол - код,содержащий первый диск, на которомвыполнены равномерно квантованная измерительная шкала и шкала индексныхметок, через редуктор кинематицескисоединенный с вторым диском, первый,второй, третий и четвертый считывающие элементы, цетыре формирователяимпульсов, блок, определения направления, первый реверсивный счетчик, введены блок синхронизации и второй реверсивный счетчик, а второй диск содержит шкалу индексных меток,как ипервый диск, четвертый считывающийэлемент установлен против шкалы инлексных меток второго диска. Введенныеблоки в совокупности с соответствующими связями обеспечивают достижениецели. 4 ил. импульсов. В данном датчике параллельный код преобразуется в последо- (; вательность импульсов с целью сокраще- ф ния числа линий передачи кода. Младшие разряды кода абсолютного положения формируются путем обработки сиг налов растрового диска, а старшиеразряды кода абсолютного положенияформируются путем восстановления па-Ф раллельного кода из последовательности импульсов, получаемых с преобразователя кода.Известен фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений в код, содержащий первый, с лорожками измерительного растра и индексных меток, и второй диски, кинематически связанные между собой с помощью редуктора, расположенные по разные стороны информа 5 ционных дорожек дисков осветители и фотоприемники, выходы которых подключены к Формирователям, блок определения направления вращения, который, подключен к первым двумя формировате лям, а своими выходами - к суммирующим и вычитающим входам реверсивного сцетцика, блок управления, к входам которого подключены остальные Формирователи, а выход соединен с входом сброса реверсивного счетчика.Недостатком данного преобразователя является малое количество контрольных точек, предельное количество;" которых для данной конструкции преобра 0 зователя равно количеству Фотоприемников, размещенных рядом друг с другом на неподвижном диске - держателе, на радиусе, равном радиусу расположения модуляционных меток в виде проре зей, При увеличении количества контрольных точек прямо пропорционально увеличивается также количество фотоприемников и осветителей, что снижает надежность преобразователя.30Цель изобретения - повышение Функ-. циональной надежности преобразователя.Поставленная цель достигаетгя тем, цто в многооборотный преобразователь - угол - код, содержащий первый диск, на котором выполнены равномерно35 квантованная измерительная шкала и шкала индексных меток, первый диск це 1 рез редуктор кинематицески соединен свторым диском, первый и второй считывающие элементы, установленные против равномерно квантованной измерительной шкалы первого диска со сдвигом друг относительно друга на четверть периода квантования этой шкалы, 45 третий считывающий элемент, установленный против шкалы индексных меток, четвертый считывающий элемент, выходы считывающих элементов соединены с входами одноименных формирователей им 50 пульсов, выходы первого и второго формирователей импульсов соедиены соответственно с первым и вторым входами блока определения направления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и выцитающим 55 входами первого реверсивного счетчика,выходы которого являются первой группой выходов преобразователя, введены блок синхронизации и второй реверсивный счетцик, а на втором диске выполнена шкала индексных меток, четвертый сцитывающий элемент установлен против шкалы индексных меток второго диска, выход четвертого формирователя сое"динен с первым входом блока синхронизации, первый выход которого соединенс входом записи второго реверсивногосцетчика, суммирующий и выцитающиевходы которого подключены соответствен-,но к второму и третьему выходам блокасинхронизации, выход третьего формирователя соединен с вторым входом блока синхронизации и с установочным входом первого реверсивного счетчика, выходы которого соединены с информационными входами второго реверсивного счетчика, выходы которого являются второйгруппой выходов преобразователя, первый и второй выходы блока определениянаправления соединены соответственнос третьим и четвертым входами блокасинхронизации. Сопоставительный анализпредлагаемого решения с известным показывает, что предлагаемое устройствоотличается тем, что в него введеныблок синхронизации и второй реверсивный счетчик, а на втором диске выполнена шкала индексных меток, четвертый считывающий элемент установленпротив шкалы индексных меток второгодиска, выход четвертого Формирователясоединен с первым входом блока синхронизации, первый выход которого соединен с входом записи второго реверсивного счетчика, суммирующий и вычитающие входы которого подклюцены соответственно к второму и третьему выходам блока синхронизации, выход третьего формирователя соединен с вторым входом блока синхронизации и сустановочным входом первого реверсивного счетчика, выходы которого соедине -ны с информационными входами второгореверсивного счетчика, выходы которого являются второй группой выходовпреобразователя, первый и второй выходы блока определения направлениясоединены соответственно с третьим ичетвертым входами блока синхронизации,На фиг.1 приведена Функциональная схема многооборотного преобразователя угол - код; на фиг. 2 - функциональная схема блока синхронизации; на фиг. 3 - диск; на Фиг, 4 - временные17113 диаграммы, поясняющие работу преобраЭователя.Иногооборотный преобразователь угол - код содержит первый диск 1, закрепленный на валу 2 и содержащий равномерно квантованную измерительную шкалу 3 и шкалу 4 индексных меток 5,. Первый диск 1 кинематически связан с вторым диском 6 через редуктор 7, 1 О при этом в кацестве второго диска 6 можно использовать диск, идентичный первому диску 1, в котором использу-., ется только шкала 4 индексных меток 5. 15/осветитель 10 через шкалу 4 индексных меток 5 первого дискаоптически связаны соответственно с первым, вторым и третьим фотоприемниками 11" 20 13, При этом осветители 8 и 9 и соответствующие им фотоприемники 1 и 12 расположены с относительным сдвигом на четверть периода квантования измерительной шкалы 3.. 25Осветитель 14 оптически связан через шкалу 4 индексных меток 5 второ" го диска 6 с четвертым фотоприемником 15. Выходы первого-четвертого фотоприемников 11-15 соединены соот- . 30 ветственно с первым, вторым, третьим и четвертым формирователями 16-19. Выходы первого и второго формирователей 16 и 17 соединены с соответствующими входами блока 20 опреде- З 5 ления направления, выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами первого реверсивного счетчика 21, вход сброса которого соединен с выходом треть его формирователя 18. Выход четвертого формирователя 19 соединен с первым входом блока 22 синхронизации, второй вход которого соединен с выходом третьего формирователя 18. 45 Третий и четвертый входы блока 22 синхронизации соединены с соответствующими выходами блока 20 определения направления. Первый, второй и. третий выходы блока 22 синхрониза" 50 ции соединены соответственно с входом записи, суммирующими и выцитающими входами второго реверсивного счетчика 23, разрядные входы которо", го соединены с соответствующими раз" рядными выходами первого реверсивного счетчика 21. Разрядные выходы первого реверсивного: счетчика 21 являются младшими разрядными выхо 62 одами многйоборотного преобразователя угол - код, старшими разрядными выходами которого являются разрядные выходы второго реверсивногосчетчика 23,Шкала 3 выполнена на первом дискеравномерно квантованной, желательно,чтобы число меток С на шкале 3 было равно С = 2", где где и = О, 1,2,, Вкала 4. выполнена на первоми втором дисках 1 и 6 и содержит Кравнорасположенных индексных меток5, при этом желательно, чтобы выполнялось условие К = 2 и, где ш == 0,1,2Редуктор 7 имеет передаточное отношениеК- ) К+ причем знаменатель в выражении передаточного отношения редуктора есть максимальное число И контрольных точек преобразователя угол - код, т.е./И=К +1,СгдеК=- --Ь = 2 - коэффициент использования шкалы 3, гдеа = 0,1,23еОсветители 8, 9, 10 и 15, а такжесоответствующие им фотоприемники 11,12, 13 и 14 предназначены для Формирования импульсных синусов при вращении первого 1 и второго 6 дисков.Формирователи 16, 17, 18 и 19 предназначены для формирования на своихвыходах импульсных сигналов с логиче"скими уровнями, Сдвиг фазы между им"пульсами на выхода формирователей 16и 17 равен 90 , а зйак сдвига Фазыопределяется направлением вращенияпервого диска 1. Блок определениянаправления 20 предназначен для фор"мирования на одном из своих выходовпоследовательности счетных импульсовв зависимости от знака фазового смещения входных импульсов. В первомреверсивном счетчике 21 формируютсямладшие разряды. кода абсолютного положения, а во втором реверсивном счетчике 23 - старшие разряди.Разрядность 8 первого реверсивного счетчика 21 зависит от числа меток на равномерно квантованной шкале3 и количества индексных меток 5 нашкале 4.171132 ЗРазрядность 82 второго реверсивного счетчика 23 зависит, кроме того, от коэффициента Ь, т,е. 1 31 =и-гп 82=п-в-а,Блок синхронизации 22 управляетработой второго реверсивного счетчика 23.Блок синхронизации 22 содержит0-триггер 24, КБ-триггер 25, элемент2 И 26, элемент 27 задержки, первый ивторой элементы 3 И 28 и 29. 150-триггер 24 и элемент 2 И 26 предназначены для выделения на первом.выходе блока 22 синхронизации каждого импульса, поступающего на егопервый вход, начиная с второго. П.триггер 24 в начальном состоянии об"нулен.КЯ-триггер 25, первый и второй элементы 3 И 28 и 29 обеспечивают появление импульсов на втором или третьем 25выходах блока 22 синхронизации в момент появления импульса на второмего входе в зависимости от наличия ,;импульсов на третьем или цетвертомвходе. 30Элемент задержки 27 предназначендля запрещения прохождения первого импульса, поступающего на второй вход,второй или третий выходы блока 22синхронизации. 35Иногооборотный преобразовательугол - код работает следующим образом.При подаче напряжения питания пер-вый и второй реверсивные счетчики 21 Иц23 обнулены. При вращении вала 2световой поток от осветителейф 8 и 9модулируется равномерно квантованнойшкалой 3 первого диска 1 и попадаетна Фотоприемники 11 и 12. На их выходах и соответственно на выходах фор"мирователей 16 и 17 появляются две .импульсные последовательности логических сигналов с относительным сме"ощением (+90)-(-90)В зависимости от 50знака Фазового смещения импульсы свыхода блока 20 определения направления поступают на суммирующий или вычитающий входы первого реверсивногосчетчика 21 и, соответственно, натретий или четвертый входы блока 22синхронизации. На выходе первого реверсивного счетчика 21 формируетсякод относительного перемещения,При первом пересечении индекснойметкой 5 светового потока осветителя0 на выходе фотоприемника 13 появляется импульсный сигнал и, соответственно, на выходе, формирователя18 - импульсный логический сигнал,Этот сигнал сбрасывает первый реверсивный счетчик 21 и устанавливаетО-триггер блока 22 синхронизации(Фиг.2) в единичное состояние. Приэтом импульсы на втором и третьем выходах блока 22 синхронизации отсутствуют.При дальнейшем вращении первогодиска 1 на суммирующий либо вычитающий входы первого реверсивного счетчика 21 продолжают поступать счетчике импульсы и на его выходе формируется код числа импульсов, поступив-.ших с момента появления сигнала навыходе Формирователя 18.После появления импульсного сигнала на выходе Фотоприемника 15 навыходе формирователя 19 появляетсяимпульсный логический сигнал (фиг.4),который через открытый элемент 2 И 26поступает на первый выход блока 22синхронизации и производит параллель"нуа перезапись содержимого первого реверсивного счетчика 21 во второй реверсивный счетчик 23. Код на его выходе является номером зоны (Фиг,4)углового положения вала 2, ограниченной двумя последовательно расположенными индексными метками 5 дискаВвиду. того, что передаточное отноношение редуктора 7 равно х = 1 +1- юфто при вращении вала 1 число импульсов Ю, накапливаемое в первом ревер"сивном счетчике 21 от момента появления сигнала на выходе Формирователя18 до появления сигнала на,выходе Формирователя 19, последовательно изме"няется на единицу, при этом Юс И.Старшие разряды текущего кода абсолютного положения вала 2 определяются кодом на выходе второго реверсивногосчетчика 23, а младшие разряды - кодом на выходе первого реверсивногосчетчика 21,Так как первый реверсивный счетчик21 обнуляется при появлении каждогосигнала на выходе формирователя 18,то с второго или третьего выходов блока 22 синхронизации поступает импульсна суммирующий либо вычитающий входывторого реверсивного счетчика 23,10 1711329 9При дальнейшем вращении вала 2 по"явление каждого сигнала на выходе Формирователя 19 приводит к перезаписикода, содержащегося в первом ревер"сивном счетчике 21, во второй реверсивный счетчик 23. При этом перепи"санный код совпадает с кодом, ужеимеющимся во втором реверсивном счетчике 23. Таким образом, при потереодного или нескольких импульсов на.предыдущем цикле счета восстанавливается достоверное значение кода аб-.солютного положения при каждом по"явлении сигнала на выходе Формирова"теля 19, что повышает надежностьпреобразователя угол - код.Если после подачи напряжения пи". тания сигнал на выходе Формировате"ля 19 появляется раньше сигнала на .выходе Формирователя 18, то на первом выходе 22 блока синхронизации сигнал записи кода во второй реверсив"ный счетчик 23 не появляется. Циклотсчета при этом также начинается от 25момента появления сигнала на выходеФормирователя 18,Выполнение шкалы 4 индексных ме-.ток 5 на втором диске 6 многооборо 1 ного преобразователя угол " код ивведение в него блока синхронизациюи второго реверсивного счетчика иих связей с остальными элементамисхемы позволяют упростить устрой"ство, а также повысить надежностьего работы в пять раЗ,Формула. и зобретения,.Иногооборотный преобразователь . 40 угол - код, содержащий первый диск, на котором выполнены равномерно квантованная измерительная шкала и шкала, индексных меток, первый диск через ре. дуктор кинрматически соепинен с вто" 45 рым диском, первый и второй считывающие элементы, установленные против равномерно квантованной измерительнойшкалы первого диска со сдвигом относительно друг друга на четверть периода квантования этой шкалы, третийсчитывающий элемент, установленныйпротив шкалы индексных меток, четвертый считывающий элемент, выходы счи.тывающих элементов соединены с входа:ми одноименных формирователей импуль"сов, выходы первого и второго Формирователей импульсов соединены соответственно с первым и вторым входа"ми блока определения направлеления,первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующими вычитающим входами первого реверсивного счетчика, выходы которого являются первой группой выходов преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения Функцио"нальной надежности преобразователя,в него введены блок синхронизации ивторой реверсивный счетчик, а второйдиск содержит шкалу индексных меток,четвертый считывающий элемент установлен против шкалы индексных метоквторого диска, выход четвертого Формирователя соединен с первым входомблока синхронизации, первый выходкоторого соединен с вхедом записивторого реверсивного счетчика, суммирующий и вычитающие. входы которого подключены соответствено к второ"му и третьему выходам блока синхронизации, выход третьего Формировате"ля соединен с. вторым входом блока синхронизации и с установочным входомпервого реверсивного счетчика, выходы которого, соединены с информационными входами второго реверсивного .счетчика, выходы которого являютсявторой группой выходов преобразователя, первый и второй выходы блокаопределения направления соединенысоответственно с третьим и четвертым входами блока синхронизации.оста ви тель Л. Ба Техред Л.Олийныке ав е е актор Е.Пап А.Обру Тираж нного комите 3035, Москвааве е еае ееаа в еееПроиэводственноеиздательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул.Гагарина, 191 Заказ 349НИИПИ Государств по иэоЖ, Р цкаяКорре Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ СССРшская наб;, д. 4/5