Преобразователь угол-код

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 476584

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.05.73 (21) 1916126/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.07.75. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 11.03.76 (51) М. Кл. G 08с 9/04

Государстоенный комитет

Совета Министров СССР j по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.74.531.14 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Домрачев, Н. И, Куренков и IO. П. Райков (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ «УГОЛ вЂ” КОД»

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для преобразования угловых перемещений в код.

Известны преобразователи «угол — код», содержащие кодирующее устройство с п — 3 дорожками, считывающие элементы, подключенные к логической схеме формирования и — 3 старших разрядов, многополюсные датчики, каждый из которых содержит жестко связанный с кодирующим устройством зубчатый ротор и статор с первичными и вторичными обмотками, подключенными к демодуляторам, блок определения номера кодового элемента, выходы которого соединены с блоком формирования и, и — 1 и и — 2 разрядов и с блоком формирования m — и младших разрядов.

Недостатком таких устройств является относительно невысокая точность преобразования.

Предложенное устройство отличается тем, что в нем применены два выпрямителя, дискриминатор уровня и два дискриминатора положительного сигнала, а полюсы статора каждого датчика объединены в три группы.

Причем у полюсов первой группы, не содержащих зубцов, размещены последовательно включенные первичные обмотки, зубцы полюсов второй группы смещены по отношению к зубцам полюсов первой группы на половину зубцового деления, а на каждом полюсе первой и второй групп размещена вторичная обмотка.

Это повышает точность преобразования при

5 высоком быстродействии устройства.

На фиг. 1 показан принцип построения устройства; на фиг. 2 — схема многополюсного датчика; на фиг. 3 — функциональная схема преобразования; на фиг. 4 — принцип фор10 мирования и, и — 1 и n — 2 разрядов.

Устройство содержит кодирующее устройство 1 с и — 3 дорожками 2, на которых нанесено поле кодовых комбинаций, соответствующих и — 3 старшим разрядам. Относительно

15 дорожек 2 по V-развертке размещены считывающие элементы 3, выходные цепи которых подключены к логической схеме формирования n — 3 старших разрядов 4. С кодирующим устройством 1 жестко соединены роторы 5 с

20 нанесенными по всей окружности зубцами двух многополюсных датчиков 6 и 7. Статоры 8 имеют три группы полюсов, на каждом из которых размещена либо первичная 9, либо вторичная 10 обмотка.

25 Полюсы, относительно которых размещены первичные обмотки 9, соединенные один с другим последовательно и согласно, не содержат зубцов. Зубцы полюсов второй группы смещены относительно зубцов третьей груп30 пы на половину зубцового деления. Обмотки, 3 расположенные относительно полюсов соответственно второй и третьей групп, также включены последовательно и согласно, а между собой — встречно.

11ервичные обмотки 9 подключены к источнику переменного напряжения 11, вторичные обмотки датчика 6 соединены со входами демодулятора 12, а обмотки датчика 7 — со входами демодулятора 13.

Выходы демодуляторов 12 и 13 подключены соответственно ко входам выпрямителей 14 и

15 и дискриминаторов положительного сигнала 16 и 17. Выход выпрямителя 14 подключен ко входу дискриминатора уровня 18, выход которого соединен со входами схем «И» 19 и

20 и схемы «НЕ» 21. Выход дискриминатора

16 подключен к другому входу схемы «И» 19 и ко входу схемы «НЕ» 22, выход которой соединен с другим входом схемы «И» 20. Выход дискриминатора 17 подключен ко входу схемы «НЕ» 23, выход которой соединен со входами схем «И» 24 — 26, и ко входам схем «И»

27 — 30. Выход схемы «НЕ» 21 подключен ко входам схем «И» 26, 27 и 29, выход схемы

«НЕ» 22 — ко входам схем «И» 26 и 27.

Выход схемы «И» 20 подключен ко входам схем «И» 25 и 30, выход схемы «И» 19 — ко входам схем «И» 24 и 28. Входы схемы

«ИЛИ» 31 подключены к выходам схем «И»

24 25 28 и 30, а выход — ко входу схемы

Э 7

«И» 32, второй вход которой подключен к выходу выпрямителя 15, а выход — ко входу схемы «ИЛИ» ЗЗ и через схему «НЕ» 34— ко входу схемы «И» 35, второй вход которой подключен к выходу выпрямителя 14, а выход — ко второму входу схемы «ИЛИ» 33, выходом соединенной со входом преобразователя «напряжение — код» 36. Выходы последнего подключены ко входам дешифратора прямого кода 37 и дешифратора обратного кода 38.

Входы схемы «ИЛИ» 39 подключены к выходам схем «И» 24, 26, 29 и 30, а выход— ко входу дешифратора обратного кода 38, шине и-ro разряда 40 и через схему «НЕ» 41 ко входу дешифратора прямого кода 37. Входы схемы «ИЛИ» 42 подключены к выходам схем

«И» 24, 25, 28 и 30, а выход — к шине n — 1 разряда 43. Входы схемы «ИЛИ» 44 соеди.нены с выходами схем «И» 24, 27, 28 и 29, а выход — с шиной и — 2 разряда 45. Выходы дешифраторов 37 и 38 подключены к шинам л — и разрядов 46.

Совокупность элементов 19=.30 составляет блок определения номера кодового элемента.

Элементы 31 — 38 образуют блок формирования m — и падших разрядов, а элементы 39, 41, 42 и 44 — блок формирования и, и — 1, n — 2 разрядов.

Преобразователь работает следующим об.разом.

Кодирующее устройство 1 и жестко связанные с ним роторы 5 изменяют свое положение в-зависимости от измеряемого угла. При этом изменяются выходные сигналы датчиков 6 и 7, 476584

4 огибающая которых после действия демодуляторов 12 и 13 показана на фиг, 4 в виде кривых 1 и II, близких по форме к синусоидальной. Изменяя геометрию зубцов роторов

5 и статоров 8, можно получить в пределах одной четвертой зубцового деления высокую линейность этой кривой. Пространственный сдвиг кривых 1 и II обеспечивается соответствующим относительным расположением стаIð торов датчиков б и 7. Дифференциальное включение обмоток 10 каждого датчика исключает наличие в выходном сигнале постоянной составляющей. С помощью выпрямителей

14 и 15 осуществляется изменение на 180 д фазы кривых 1 и II на этом участке, где она отрицательна (кривые III и IV). Таким образом, угловому перемещению вала а ставится в соответствие сигнал, изменяющийся в виде ломаной линии, состоящей из равных по длине и симметрично расположенных отрезков прямых. Затем линейно изменяющееся напряжение преобразуется в код младших разрядов и определяется координата каждого линейного участка, т. е. формируется код

2 старших разрядов.

Для стыковки кодов младших и старших разрядов служат дискриминаторы положительных сигналов 16 и 17 и дискриминатор уровня 18. На выходе первых из них формиЗр руется сигнал в тот момент, когда фазы кривых 1 и II положительны (см. фиг. 4). На выходе дискриминатора уровня 18 сигнал появляется тогда, когда сигналы 1 и III достигнут определенного значения. Совокупность з5 сигналов с выходов дискриминаторов 16, 17 и 18 позволяет однозначно определить угловую координату для каждого названного выше прямолинейного отрезка. Нетрудно видеть, что периодичность сигналов с выходов дис4р криминаторов 16, 17 и 18 равна восьми, что ! озволяет с помощью схемы (см. фиг. 3) получить и, и — 1 и и — 2 разряды выходного кода.

Проиллюстрируем это примерами. д Если угловое положение вала а=а (см. фиг. 4), то имеют место сигналы на выходе дискриминаторов 16 и 18, а на выходе дискриминатора 17 сигнал отсутствует. Отсутствие сигнала на выходе дискриминатора 17 оп5р ределяет его наличие на выходе схемы «НЕ»

23. При описанной совокупности сигналов срабатывают схемы «И» 19 и 24. Сигнал с выхода схемы «И» 24 проходит через схему

«ИЛИ» 39 и формирует «1» в и-м разряде.

à5 Лналогично формируются «1» в и — 1 и и — 2, разрядах посредством схем «ИЛИ» 42 и 44, При угловом положении вала а=6 имеют место сигналы на выходе дискриминаторов

16 и 17, а на выходе дискриминатора 18 он рр отсутствует, определяя сигнал на выходе схемы «НЕ» 21. При этом срабатывает схема

«И» 29, и посредством схем «ИЛИ» 39 и 44 формируются «1» в и-м и и — 2-м разрядах, В этом случае в и — 1-м разряде записывает65 ся «О».

476584

15

Для случая а=Ь есть сигналы на выходе дискриминаторов 17 и 18 и нет с гття I3 на выходе дискриминатора 16. т. е. имеет место сигнал на выходе схемы «НЕ» 22. Это приводит к срабатыванию схемы «И» 20 и далее схемы «И» 30. При этом посредством схем

«ИЛИ» 39 и 42 код «1» записывается в и-м и и — 1-м разрядах, а в n — 2-м разряде он равен «0». Аналогично формируется код в и-м, n — 1-м и n — 2-м разрядах при других положениях вала.

Старшие разряды, начиная с и — 3-ro по первый, образуются с помощью считывающих элементов 3, расположенных по V-развертке относительно дорожек 2 кодирующего устройства 1. При этом может быть использован любой принцип их работы. Размещение считывающих элементов соответствует угловым координатам смены кода и — 2-го разряда, который принимается исходным при построении

V-кода.

Младшие т — и разрядов формируются путем преобразования сигналов, соответствующих прямолинейным участкам, в код.

Принадлежность участка к заданной кривой определяется с помощью схем «ИЛИ» 33,,<НЕ» 34 и «И» 32 и 35. Если в заданной угловой координате есть сигнал на выходе одной из схем «И» 24, 25, 28 и ЗО, то появляется сигнал на входе схемы «И» 32, и сигнал с выхода выпрямителя 15 через открытую схему «И» 32 и схему «ИЛИ» ЗЗ проходит ня вход преобразователя «напряжение вЂ к» 36.

Это означает, что преобразуется сигнал, соответствующий кривым II u IV (см. фиг. 4).

Если схема «ИЛИ» 33 не срабатывает, т. е. отсутствует сигнал на выходе хотя бы одной из схем «И» 24, 25, 28 и ЗО, то за счет наличия сигнала на выходе схемы «НЕ» 34 аналогично ко входу преобразователя «напряжение — код» подключается выход выпрямителя т4, т. е. сигнал кривой 1 (III).

Факт возрастания или убывания сигнала на конкретном прямолинейном чгчастке определяется с помощью схемы «ИЛИ» 39. Если сигналы отсутствуют на выходе всех схем «И»

21, 26, 29 и 30, то нет сигнала на выходе схемы «ИЛИ» 39. При этом сигнал с выхода схемы «НЕ» 41 подается на дополнительный вход дешифратора прямого кода 46, который считывает с преобразователя «напряжение— код» 36 код m — n разрядов. Этот случай соответствует возрастанию сигнала на выбранном прямолинейном участке при увеличении угла а. Если есть сигнал на выходе хотя бы очной из схем «И» 24, 26, 29 и 30, срябаты25

55 влет схема «ИЛИ» 39, и формирование кода

zzz — n разрядов осуществляется с помощью чештттт тчяторя обратного кола 38. При этом угловое положение вяла соответствует одному из убывающих участков непрерывного сигнала.

Например. если n=

29, в резчглт тяте чего сигнал поступает ня вход схемы «ИЛИ» 39, подключая дешифратор обратного кола 38, и не поступает сигнал ня какой-лиоо вход схемы «ИЛИ» 31. В резу,чьтате за с.тет срабатывания схемы «И» 35 к преобразователто «напряженне — код» 36 полклютается сттгнял, соответствующий кривой I.

Предмет изобретения

Преобразователь «угол — кол», содержащий кодирующее устройство с n — 3 дорожками, считывающие элементы, полклточенньтс к логической схеме формирования n — 3 старших разрядов, многополюсные датчики, каждый из которых содержит жестко связанный с кодирующим устройством зубчатые ротор и стятор с первичными и вторичными обмотками, подключенными к демодуляторам, блок определения номера кодового элемента, выходы которого соединены с блоком формирования и, n — 1, и — 2 разрядов с блоком формирования иг — n младших разрядов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введстты лвя выпрямителя, дискриминатор уровня и лва дискриминатора положтттечьного сигнала; причем выход каждого демолуляторя подключен ко входам соответствутощего выпрямителя и дискриминатора положите.чьного сигнала, выход первого выпрямителя соединен со входом дискриминатора уровня; выходы всех дискриминаторов подк,чючены к блоку определения номера кодового элемента. выходы выпрямителей — к блоку формирования ти — и младших разрядов, а полюсы статора каждого датчика объединены в три группы; полюсов первой группы. не содержащих зубцов, размещены последовательно включенные первичные обмотки, зубцы полтосов второй гр ппьт смещены по отношению к зубцам полюсов первой группы на по,човину зубцового деления и на каждом полюсе первой п второй групп рязмсщеття вторпчттая обмотка.