Многоразрядный кодовый датчик угловых перемещений на герконах

.СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А.А.Мироненко и В.А.ГГосуноеГ,кт тк", гг1,г,Уральский ордена Трудового Красного намеу)з. .сполитехнический институт им. С.И.Киро(54)ИНОГ РАЗРЯДНЫЙ КОДОВЫЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХ П.РЕМЕЩЕНИЙ НА ГЕРКОНАХ Изобретение относи ся к электротехнике и автоматике, предназначено для преобразования угловых перемещений вала в цифровую форму и может быть использовано в позиционных системах числового управления технологическим оборудованием.Известен многоразрядный (на 3600 отсчетов) кодовый датчик положений на герконах.В любом многоразрядном кодовом датчике положений необходимо согласование отсчетов соседних разрядов для исключения грубых ошибок, равных весу единицы старшего разряда,Наиболее распространен метод логического выбора считывающих элементов старших разрядов, в частности метод двойной линии считывания. Он заключается в том, что на каждой позиции всех разрядов, кроме младшего, имеется по два считывающих элемента вместо одного, Эти элементы смещены в обе стороны от положения заменяемого ими одного считываюещего элемента и объединены соответственно в две группы опережающихи отстающих считывающих элементов.Допуск на расположение этих элементов является самым жестким в кон"струкции датчика, его величина определяет и габариты датчика, и еготехнологичность.тоВ каждом старшем разряде сйимаютсигналы с опережающих или отстающих.считывающих элементов в зависимостиот информации, снимаемой в младшем разряде. При переключении 5в нем считывающих элементов с кодовой комбинации, соответствующей цифре "9", на кодовую комбинацию, соответствующую цифре "0", подается сигнал на переключение групп считывающихэлементов в старшем разряде с отстающих нз опережающие. При переключении в младшем разряде с "0" на"9" в старшем разряде происходитпеоеключение с опережающих считы073 3 936вающих элементов на от ст аоцие . Р еализует это переключение электромагнитное реле, которое снижает быстродействие датчика, усложняет его конструкцию, так как требует отдельного источника питания, и существенно снижает надежность всего устройства 1 Д,Известен многоразрядный кодовыйдатчик угловых перемещений на герконах, содержащий в каждом разрядеповоротный кодовый диск с установленными на нем постоянными магнитами, считывающие элементы в видегерконов, причем одни из них - основ)ные герконы, размещены на всех позициях вдоль траектории перемещениямагнитов, а другие - дополнительныегерконы размещены на всех позициях,кроме первой, по началу отсчета угла,каждая из позиций всех разрядов, кроме первого, содержит отстающие и опеоежающие герконы, переключаемые элементом согласования разрядов.Элементы согласования в известном многоразрядном кодовом датчикепредставляют собой электромагнитныереле, которыми управляют герконыпредыдущего разряда, считывающие кодовые комбинации, соответствующиециФрам "0" и "9"121,Недостатки такого датчика заключаются в том, что быстродействиеего ограничено быстродействием электромагнитных реле, которое не можетбыть высоким, надежность системы вцелом заметно снижается, так какпри выходе из строя любого из этихреле датчик полностью выходит изстроя, усложняется конструкциядатчика, так как реле согласованияимеют значительные габариты в срав.нении с кодовыми дисками и требуютотдельного питания,Цель изобретения - .увеличение быстродействия, надежности и упрощение конструкции многоразрядного кодового датчика угловых перемещений на герконах.Поставленная цель достигается тем, что в кодовом датчике в качестве герконов, размещенных на указанных первых по началу отсчета угла позициях, в каждом разряде использованы переключающие герконы, выполняющие одновременно функции упомянутых элементов согласования разрядов, причем замыкающие контакты указанных переключающих герконов соединеныс группОй опережающих основных герконов в следующем разряде и череззамыкающие контакты последнего поотсчету угла основного геркона всвоем разряде соединены с выходом0" этого же разряда, размыкающиеконтакты указанных переключающих герконов соединены с группой отстающих1 О основных герконов следующего разряда и через размыКающие контактыследующих по ходу отсчета угла основных герконов своего разряда, исключая последний, соединены с выходом159" своего разряда,Соединение элементов согласованиясоседних старших разрядов, начинаясо второго, выполнено через дополнительно введенные разделительные диого дыНа фиг. 1 представлена электрическая схема первого и второго разрядов; на фиг, 2 - шкалы кодовых дисков первого и второго разрядов посхематичным указаниям расположениягерконов, на фиг. 3 - конструкцияодного разряда, на фиг, 4 - разрез А-А на фиг.3, на фиг. 5 - разрезБ-Б на фиг.4.В датчике использованы шкалына десять уровней квантования. Герконы расположены равномерно вокругкодового диска с шагом, равным двумуровням квантования. Первый разрядимеет пять основных герконов 1-555и четыре дополнительных 2 д - 5, Герконы, занимающие одно и тоже местона шкале, имеют одинаковое цифровоеобозначение. В старших разрядах(на Фиг, 1 и 2 показан только один40из них - второй, остальные старшиеразряды не отличаются от него), естьдве группы герконов - опережающиеи отстающие. Отстающие герконыимеют обозначения со штрихами, опережающие - без штрихов, Таким образом, в старшем разряде имеетсяпять равномерно расположенных по окружности кодового диска групп герконов (по четыре геркона в каждой),50 кроме и рвой группы, где только двагеркона, обозначенные позициями 6и 6 . В первом разряде (Фиг.1 и 2)девять герконов: 1,2 и 2 а , 7и 3,4 и 43, 5 и 5 а, вкаж 55 дом старшем разряде восемнадцатьгерконов; 6 и 6 , 7 и 7 а, 7 и 7 д,8 и 8 Д,З и 8 а, Зи 93,9 и 4 а,10 и 10 аи 10 ф . 10 а.Соединение герконав между собой представлено на фиг, 1, Бсли датчик имеет более двух разрядов, то соединять герконы, выполняющие функции переключения групп считывающих эпе" 5 ментов с последующими разрядами, надо через разделительные диоды(см.фиг,1). Активный участок кодового диска реализуется постоянными магнитами, считывающие элементы располо жены вокруг равномерно пятью группами. При вращении кодового диска герконы считывают коды один и два из пяти, которые преобразуются этими же считывающими элементами в распределитепьный. Для осуществленияэтого преобразования непосредственносчитывающими элементами в датчике применены герконы переключающеготипа, Основные герконы 1,6 и 6 , 201которые считывают кодовые комбинации, расшифровываемые на выходах 11-20, соединены одновременно с последующим разрядом, они служат и дпя согласования отсчетов, и для считывания 25 информации Учитывая, цто герконы переключающего типа имеют входной вывод - перебрасываемый сердечник и два выходных -о неподвижные сердечники 1,размыкаемый и замыкаемый) а также, что к каждому основному геркону, кроме первого, есть дополнительный, схему соединения герконов первого разряда можно описать следующим образам.Первый основной геркон 1 замыкающим контактом соединен с входом основного геркона 5 и входом основного геркона 6 группы опережающих считывающих элементов следующего разряда, а размыкающим контактомс входом второго основного герко 1 на 2 и входом основного геркона 6 группы отстающих считывающих элементов следующего разряда, пятый основной геркон 5 замыкающим контактом соединен с выходом 11 разряда, а размыкающим - с входом второго дополнительного геркона 2, который подсоединен размыкающим контактом к выходу 12 разряда, а замыкающим контактом к выходу 13 разряда; второй основной геркон 2 замыкающим контактом подсоединен ка входу тре 55 тьего дополнительного Зя,который размыкающим контактом соединен с выходом 1 М разряда, а замыкающим с выходом 15 разряда, размыкающий контакт второго основного геркона 2 соеди-нен со входом третьего основногогеркона 3, который замыкающим контактом соединен со входом четвертого дополнительного геркона 11 д, размыкающий контакт которого соединенс выходом 16 разряда, а замыкающийс выходом 17, размыкающий контакттретьего основного геркона 3 соединен с входом четвертого основногогеркона 4, замыкающий контакт которого соединен со входом пятогодополнительного геркона 5 Д, размыкающий контакт которого соединен с выходом 18 разряда, а замыкающий " свыходом 19; размыкающий контакт четвертого основного геркона М подклю"чен к выходу 20 разряда.В старшем разряде герконы каждой группы соединены между собой таким же образом, причем замыкаемые контакты герконов первых позиций черезразделительные диоды соединены с входом основного геркана первой пози"ции группы опережающих считывающихэлементов следующего разряда, а размыкающие - также через разделитель"ные диоды с входом основного геркона первой позиции группы отстающих считывающих элементов следующего разряда.Многоразрядный кодовый датчикугловых перемещений представляет собой ряд одинаковых секций на десятьотсчетов, соединенных механическимипередачами. Каждая секция состоитиз двух дисков 21 и 22, соединенных винтами 23 со стойками 21.В дисках 21 и 22 в подшипниках установлен вал " шестерня 25, на котором укреплены зубчатое колесо 26,втулка с пружиной шайбой 27 и посвободной посадке " кодовый диск 28.8 держателях 29, укрепленных в дисках 21 и 22, впаяны герконы 30.Активный участок реализуется постоянными магнитами 31, по краям активного участка установлены компенсирующие магниты 32, полярностькоторых противоположна полярностиосновных магнитов,Датчик работает следующим образом.При вращении кодового диска герконы яереключаются, считывая коды. Герконы соединены по схеме, представленной на фиг.1, которая является дешифратором этого кода. На вы 7 936073 8ходе секции получается единично- десятичный код. При вращении кодового диска в сторону увеличения угла поворота входного вала, когда в младшем разряде появится цифра семь, то в пределах угла, соответствующего повороту младшего разряда от цифры семь до цифры восемь, в старшем разряде опережающие считывающие элементы начинают считывать следующую цифру, но выход старшей секции снимается с отстающих считывающих элементов. Как только в младшем разряде происходит переключение с цифры девять на ноль, напряжение через замыкающий контакт первого,геркона 1 подается на группу опережающих считывающих элементов в старшем разряде, и на выходе его, одновременно с нуля в младшем разряде появляется следующая цифра. г Предложенный датчик имеет более простую конструкцию, так как нет необходимости в отдельном источнике питания и освобождается значительное пространство, занимаемое прежде реле согласования. Надежность возрастает благодаря уменьшению числа элементов датчика, причем исключаются элементы, имеющие самую малую надежность. Быстродействие датчика становится наибольшим 1,при данных считывающих элементах . Быстродействие возрастает не менее чем на 5 10 зс, надежность увеличивается пропорционально числу разрядов, число реле в датчике или других элементов согласования уменьшается на п, где ицисло разрядов.Формула изобретения1.Многоразрядный кодовый датчик угловых перемещений на герконах, содержащий в каждом разряде поворотный кодовый диск с установленными на нем постоянными магнитами, считывающие элементы в виде герконов, причем одни из них - основные герконы размещены на всех позициях вдоль1 О 15 20 25 30 35 40 45 траектории перемещения магнитов,а другие - дополнительные герконыразмещены на всех позициях, кромепервой, по началу отсчета угла, каждая из позиций всех разрядов,кроме первого, содержит отстающиеи опережающие герконы, переключаемые элементами согласования разрядов, отличающийся тем,что, с целью повышения надежности,быстродействия и упрощения конструкции, в нем в качестве герконов,размещенных на указанных первыхпо началу отсчета угла позициях,в каждом разряде использованы переключающие герконы, выполняющие одновременно функции упомянутых элементов согласования разрядов, причемзамыкающие контакты указанных переключающих герконов соединены с группой опережающих основных герконовв следующем разряде и через замыкающие контакты последнего по отсчету угла основного геркона в своемразряде соединены с выходом "О"этого же разряда, размыкающие контак.ты указанных переключающих герконовсоединены с группой отстающих основных герконов следующего разряда ичерез размыкающие контакты следующихпо ходу отсчета угла основных герконов своего разряда, исключая последний, соединены с выходом "9" своегоразряда.2, Датчик по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в нем соединениеэлементов согласования соседних старших разрядов, начиная со второго,выполнено через дополнительно введенные разделительные диоды.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мироненко А.А., Шарин Ю,С.Цифровой репитер. Деп. рук. в ЦНИИТЭИприборостроения. Реферат РЖ ВИНИТИ"Кибернетика", 1975, У 9 реф,9 Г 224,2. Мироненко А.А. Методика проектирования цифраторов перемещений на герконах"Изв.вузов. Приборостроение",1978, У 2, 936073/58 Тира ВНИИПИ Государствпо делам иэобре 113035, Москва, Ж 761 Подписноенного комитета СССРений и открь 1 тий35, Раувская наб., д. 4/