Устройство для преобразования сигналов фотоэлектрического датчика

 

Изобретение относится к автоматике и телемеханике и может использоваться в устройствах дистанционного управления механизмами . Устройство отличается отсутствием электронно-лучевой трубки. Вместо нее введены два инвертора 7, 8, два пороговых элемента 6-1, 6-2, два блока 2-1, 2-2 деления, два дифференциатора 4-1, 4-2 и два ключа 5-1, 5-2. Сущность изобретения заключается в том, что сигналы датчика принимаются за координаты двух условных радиус-векторов . исходяи1их из начала координат. Моделируя их синхронное, но противофазное вращение, подвергается анализу угол их вращения. По знаку производной изменения угла вращения векторов определяется направление вращения фотоэлектрического датчика.4 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИМИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s<)s 6 01 0 5/249

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-1

И

Т-Г

Lt

L2

19 (21) 4698314/10 (22) 31.05.89 (46) 07.05.91. Бюл. В 17 (71) Свердловское отделение Института

"Тяжпромзлектропроект" (72) В.Е. Будницкий (53) 621.374.32(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1386849, кл. 6 01 0 5/249, 1986

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1539534, кл; Q 01 0 5/249, 29.02,88. (54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ДАТЧИ КА (57) Изобретение относится к автоматике и телемеханике и может использоваться в ус„„5U„„1647260 Al тройствах дистанционного управления механизмами. Устройство отличается отсутствием электронно-лучевой трубки. Вместо нее введены два инвертора 7, 8, два пороговых элемента 6-1, 6 — 2, два блока 2 — 1, 2 — 2 деления, два дифференциатора 4 — 1, 4-2 и два ключа 5 — i, 5 — 2, Сущность изобретения заключается в том, что сигналы датчика принимаются за координаты двух условных радиус-векторов, исходящих иэ начала координат. Моделируя их синхронное, но противофазное вращение, подвергается анализу угол их вращения. По знаку производной изменения угла вращения векторов определяется направление вращения фотоэлектрического датчика. 4 ил, 1647260

Изобретение относится к автоматике и телемеханике и может быть использовано в устройствах дистанционного управления механизмами.

Цель изобретения — упрощение, повышение надежности и уменьшение габаритов устройства путем моделирования процесса отклонения луча ЭЛТ средствами радиоэлектроники.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 — диаграммы,.иллюстрирующие принцип работы устройства; на фиг. 4 — временные диаграммы работы.

° Сущность изобретения заключается в том, что сигналы L> и Lz датчика в виде двух импульсных последовательностей принимаются за математические координаты Х и

Y двух условных радиусов-векторов

А (рф ) и Az(p ), исходящих из начала координат и вращающихся в поле! квадранта системы координат. Концы векторов описывают квадратную траекторию (фиг. 2), По направлению синхронного, но противофазного пульсирующего вращения этих векторов, которое дешифрируется по знаку производной их yrnos p< и р, определяется направление вращения датчика р = arctg Y/X, (1) где p — угол поворота радиус-вектора;

Y и Х вЂ” координаты его конца, Вращение радиусов-векторов А1 и Ар напоминает присущее известному устройству перемещение луча (вернее, светового пятна) на экране ЭЛТ и его симметричного отражения, Направление вращения луча, а точнее перемещения по стороне квадратной траектории, однозначно определяет фазовый сдвиг между последовательностями сигналов; т.е, направление вращения датчика.

Трансляция сигналов импульсных последовательностей в координаты двух радиусов-векторов L> и Lz, исходящих из начала координат, синхронных и противофазных, вращающихся в поле лишь 1 квадранта системы координат, выбрана по причинам рациональности схемы обработки и особенностей математических функций, используемых в модели, Действительно, неоднозначность функции угла радиуса-вектора вида р = arCSin y/p и разрывность той же функции вида ф =BrCtg y/х при переходе угла eðe3 значение л/2 и — к/2 (фиг. 3) диктует необходимость применения двух векторов синхронных, но противофазных.

При этом наиболее рациональным является анализ вращения векторов в лоле l квадранта, поскольку координаты векторов при этом однополярны.

Один из векторов в любой момент вращается в поле 1 квадранта и отражает наординат и является недостоверным, Угол этого вектора должен быть исключен из анализа (схемно с помощью ключей).

Координаты парного вектора формируются простым инвертированием однополярных координат основного вектора.

При этом упрощается и процесс определения недостоверного вектора, т.е. вектора, конец которого в данный момент перемещается по осям координат. Поскольку при ординате, равной нулю (Y = О), функция (1) равна нулю независимо от значения абсциссы Х, то недостоверность р вектора возможно определять по нулевому значению лишь его абсциссы X.

Анализ изменения угла поворота векторов производится аналогично известному устройству дешифрацией знака его произ15

25 водной.

Устройство содержит первый 1-1 и второй 1-2 входные формирователи, первый 2-1 и второй 2-2 блоки деления, первый 3-1 и второй 3-2 функциональные блоки, первый

4-1 и второй 4-2 дифференциаторы, первый

5-1 и второй 5-2 ключи, первый 6-1 и второй

6-2 пороговые элементы, первый 7. второй 8 и третий 9 усилители-инверторы, усилитель

10, первый 11, второй 12 и третий 13 диоды, элемент ИЛИ 14, селектор 15 длительности, формирователь 16, триггер 17 и коммутатор

18.

Входные сигналы L> и 12 подаются на клеммы 19-1 и 19-2, а выходные сигналы снимаются с клемм 20-1, 20-2 (сигналу Т1

40 и Т ) и клемм 21-1, 21-2 (сигналы 51 и S2)

Выход первого входного формирователя 1-1 подключен к входу первого порогового элемента 6-1, к входу первого блока 2-1 деления и через первый усилитель-инвертор 7 к входу второго блока 2.-2 деления и к входу второго порогового элемента 6-2.

Выход второго входного формирователя 1-2 подключен к другому входу первого

50 блока 2-1 деления и через второй усилительинвертор 8 к другому входу второго блока

2-2 деления.

Выход первого порогового элемента 6-1 подключен к второму входу первого ключа

5-1, а второй пороговый элемент — к второму входу второго ключа 5-2. Выходы ключей обьединены делителем 10.

Первый блок 2-1 деления, первый функциональный блок 3-1, первый дифференциатор 4-1 и первый ключ 5-1, как и вторые

5 правление вращения датчика, Другой обязательно перемещается вдоль осей ко1647260 аналогичные блоки, соединены последов:— тельно.

Выход усилителя 10 подключен врез диод 11 к S-входу триггера 19, а через второй диод 12. и третий усилитель-инвертор 9 с его R-входу и через третий диод 13 — к входу элемента ИЛИ 14, другой вход которого подсоединен к R-входу триггера 17.

Выход элемента ИЛИ 14 через селектор

15 длительности и формирователь 16 присо. единен к сигнальному входу коммутатора

18, а выходы триггера 17 — к управляющим входам коммутатора 18.

Первый 1-1 и второй 1-2 входные формирователи вырабатывают тра пецеидал ьные сигналы с длительностью фоонтоа

<доп Равной допУстимой продолжительности входного сигнала, меньше которой фиксируется помеха. Входные формирователи (аналогичные известному устройству) могут быть Реализованы на интеграторах с насы— щением, При этом определяется длительность сигн лов на выходах дифференциэто ов 4-1 и 4-2, по которк и будут отделены помехи от сигналов.

Усилители-инверторы 7 и 8 инвертируют сигналы Х и Y по уровню. Блоки 2-1 и 2-2 деления вь полня от деление однополярных входных величин

Us„x p = Uy/Ux, (2)

U "вых д = U у 0 x

Пороговые элементы 6-1 и 6-2, обладая однозначной релейной характеристикой, вырабатыва, от сигналы отключения ключей

5-1 и 5-2 в "âîèõ каналах по сиríàëàì, близким к нулю.

В дальнейшем, для простоты рассуждений эти величины будут называться нулевыми, Функциональные блоки 3-1 и 3-2 реализуют функцию (1) в виде

0вых.ф = агС ея Овых.д (3)

U вых.ф = arcing U» x.ä

Традиционно, блоки 2-1 л 2-2 деления имеют схемные ограниченио. выходного сигнала, что вызывает ограничения величин выходных напряжений и функциональных блоков.

Для полного согласования ограничений в каналах преобоазований порог срабатывания пороговых элементов 6-1 и 6-2 должен быть равен величине Ux orp u U xorp. при которой наступает ограничение напояжений 0вых.д U вых.д. Как было сказано, величины 0хогри U хогр. малы иусловно будут считаться нулевыми, Дифференциагоры 4-1 и 4-2 на практике могут быть реализованы в виде интегродифференциаторав с преобладанием дифференцируащих свойств. Это уменьшает вероятность возникновения помех.

Устройство работает следующим образом., Исходным состоянием узлов может быть лк.бое, поскольку устройство не имеет

10 релаксационных элементов, кроме триггера

17, который в каждом такте работы принудительно устанавливается в необходимое состояние, Си-налы датчика поступают в первый кана; обработки через входнь:е формирователи 1-1 и .-2 и дополнительно через усили15 тели-инверторы 7 и 8 во второй канал обработки.

После обьединения импульсов диффе0 ренциаторов 4-1 и 4-2 усилителем 10 они поступают через диоды 11 — 13 на триггер 17, отра>::ающий условно направление вращения искомого датчика и через селектор 15 и . формирователь 16 — на коммутатор 18, уп25 равляемый триггером 17.

Рассмотрим работу устройства ro диаг- . рамме на фиг. 4 в режиме прямого и обратного направлений и действия двух видов помех. Рассмотрени начнем = момента t>, 30 Первый канал обработки не формирует по этому перепаду Li выходного сигнала.

Это делает второй канал. На выходе усилителя 10 вырабатывается 2-й импульс, проходящий до выхода 21-1. Следующий импульс

35 4-2 отрицательной полярности в это 4 канале блокируется ключом 5-2 по признаку Х =

=О. Зато открыт выход канала 1. На выходе усилителя 10 появляются 3-й и 4-й импульсы, 5-й и б-й импульсы вырабатываются ка40 налом 2, 7-й и 8-й импульсы каналом 1, а 9-й импульс — каналом 2. На выходе 2-1 появляется серия импульсов.

В момент t2 поступает сигнал L1 короткий дл ител ьн остью менее zpon . По второму

45 каналу он вызывает появление импульса 10, подтверждающего направление вращения, но не вызывает формирование выходного импульса St, поскольку этому препятствует селектор 15.

50 В момент з импульс 4-1 канала 1 блокируется, а импульс 4-2 канала 2 появляется на. выходе усилителя 10 в аиде импульса 11, опрокидывая триггер 17 и выводя выходной импульс на выходе 21-2. Аналогично форми55 руются сигналы 12 — 15, появляющиеся затем на выходе 21-2.

В момент М поступает помеха вновь с сигналом L>. В первом канале формируются два коротких двухполярных импульса, кото1647260 рые достигают выхода усилителя 10 (импульсы 16 и 17), но не достигают вьаода устройства благодаря селектору 15. Однако, помеха данного момента вызывает переключение триггера 17, который затем вновь 5 принудительно устанавливается в необходимое состояние по следующему достоверному импульсу 18. Это переключение триггера 17 не влияет на результат работы .устройства. 10

Принудительная установка в каждом такте триггера 17 в.состояние, однозначно указывающее на направление вращения датчика, проявляется и в случае действия внутренних помех на триггер 17. 15

Для предотвращения излишнего переброса триггера при действии некоторых помех можно поставить селекторы, длительности на входах триггера или двухполярный селектор на выходе усилителя 10. 20

Формула изобретения

Устройство для преобразования сигналов фотоэлектрического датчика, содержащее два входных преобразователя, входы 25 которых являются входами устройства, два дифференциатора, усилитель, первый усилитель-инвертор, RS-триггер, коммутатор и соединенные последовательно элемент.

ИЛИ, подключенный одни входом к выходу 30 первого усилителя-инвертора и R-входу RSтриггера, селектор длительности и формирователь, подключенный выходом к сигнальному входу коммутатора, управляющие входы которого подключены к выходам 35 триггера, являющимися, как и выходы коммутатора, выходами устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения. повышения надежности и уменьшения габаритов устройства, в него введены второй и третий усилители-инверторы, два пороговых элемента, два блока деления, два функциональных блока, три диода и первый и второй ключи, выходы которых соединены с входами усилителя, а управляющие входы— с выходами соответственно первого и второго пороговых элементов, при этом выход первого входного преобразователя соединен через первый пороговый элемент с уп- равляющим входом первого ключа и через первый блок деления, первый функциональный блок, первый дифференциатор — с входом первого ключа, выход второго входного преобразователя соединен с другим входом первого блока деления и подключен, через второй усилитель-инвертор, второй блок деления, второй функциональный блок, второй дифференциатор к входу второго ключа, управляющий вход которого соединен через второй пороговый элемент с другим входом второго блока деления, поключенным через третий усилитель-инвертор к выходу первого входного, преобразователя, а выход усилителя соединен через первый диод. включенный в прямом направлении, с Sвходом RS-триггера, через второй диод, включенный в обратном направлении, с входом первого усилителя-инвертора, и через третий диод, включенный в прямом направлении, с другим входом элемента ИЛИ.

1б472бО

uz. х

Составитель H. Макаренко

Техред М.Моргентал Корректор T. Малец

Редактор В. Данко

Заказ 1389 Тираж 338 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.; 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101