Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код

 

Ц ф 1 "ТЕот Ф 6Г ил е < юг р, ОП ИСАЙКЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1 >) 52421 2

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, санд-ву(22) Заявлено04,03.75 (21)2110943/24 (51) М. Кл.о

& 08 С 8/06 с присоединением заявки №

Госудврстоенный квинтет

Соавтв Мнннатров СССР

ll0 делом ноооретеннй н открытнй (23) Приоритет (43) Опублнковано05,08.76.Бюллетень № 29 (45) Дата опубликования описания 30.11.76 (53) УДК 681,325 (088.8) Н. А, Зайнашев, В. А. Баранов и М. Г. Скворцов (72) Авторы изобретении (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРА3ОВАТЕЛЬ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА B КОД

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в качестве высокоточно. го угломерного устройства с цифровым выхЬчом. 5

Известен фотоэлектрический преобразс>,ватель угол - фаза, содержащий последова тельно расположенные блок осветителя, соз дающий параллельный пучок света, подвижный и неподвижный растровые диски и фото - 10 приемники, расположенные радиально на диоке. Причем фотоприемники размещены четырьмя группами с различными сдвигами по окружности внутри группы и относительно групп, а растровые штрихи подвижного и не - д

I подвижного дисков также размещены с различными сдвигами.

Такое усложнение конструкции преобра зователя вызвано необходимостью получе- 10 ния четырехфазной синусоидальной выходной функции угол — фаза" вместо треугольной за счет исключения гармонических состав ляющих 3,5, 7 и 9-го порядков (11.

Известны растровые фотоэлектрические 2 преобразователи угла, считывание в кото торых производится с кодированных дисков.

При непосредственной установке вращак щегося!растрового диска на валу максималь ная точность работы, обеспечиваемая преобразователями с высокой разрешающей спс собностью, снижается за счет биений и экс-, центриситета подшипников устройства 1 2).

Наиболее близким техническим решением

)K данному изобретению является преобразователь, содержащий последовательно расположенные осветитель, вращающийся измерительный диск с радиальными равномерно на1:несенными штрихами из прозрачных и непров. рачных полос,)яейодвижный. диск с попарно расположенными;фотоприемниками, размещенными по окружности диска и подключенными ко входу блока грубого отсчета угла (31, Однако точность работы такого преобра-, зователя снижена за счет погрешности, обус,ловленной биением н эксцентриситетом под шипников вала.

Целью изобретения является повышение точности работы фотоэлектрического преобразователя.

Г1оставленняя цель достигается 3ем, IT(, в предложенный иреобржзоГ атель введены коллмутвтор, блок Г3ыделения ошибки, блок точного отсчета и блок формирования цифро Г3ого отсчета угла. Каждая паря фотоприемников, ширина светочувствительных полосс к которых равна шагу штриха вращающегося

I измерительного диска, размещена в опра ве со смещением одного фотоприемника отПосительно друрого нв расстояние, равное

Х

1(t + g ), a Ось каждой последующей опГГаГ3ы смещена по окружности относительно оси предыдущей на угол .. (80 t, %3тп

) де Ич -число оправ, — шаг штрихов врвк,я3оцГегося диска, V. — радиус диска, l Гà — чГ3сло штрихов вращающегося диска, ;Ротоприеллники дополнительно подключены к рабочему входу коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу . блока грубого отсчета угла, Один выход ( коммутатора соединен со входом блока выделения ошибки, другой - со входом блока точного отсчета угла, Корректирующий вход блока формирования цифрового отсчете угла подключен к выходу блока выделения ошибки, а рабочий вход блока формирования цифрового отсчета соединен с выходол

Ьлока точного отсчета угла. к

Такое расположение фотоприемников созI дает вращающееся синхронно с диском эта-. лонное.распределение электрических сигналов, 3дновременно снимаемых с фотоприем13ликов, симметричное относительно иденти-

4 ициру-еллого углового положения вала с ° крутизной в отсчетных точках, обеспечива-, ощей заданную чувствительность к ошиЬIKaM, превышающим допустимую величину.

llo величине отклонения сигналов от эта-, лонного распределения, вызываемого динамической ошибкой, определяется необходимая степень коррекции углового положения диска. Искажение эталонного распределения определяется в соответствующих иден-, тифицируемому направлению отсчетных точ- ках.

Контроль за положением оси симметрии распределения и выделение динамической ошибки происходят в электроннолл блоке обработки информации путем сопоставления проверочных комбинаций сиг налов, формируемых на основе предварительной оценки величины углового положения диска. Результат оценки отклонения используется пля автоматической коррекции углового огсчетв, отягощенного динамической ошибкой. "то повышает точность работы преГ 613афк:Г3ятеля.

1н3 чер I етмl нРедГ3 Гвьптпна фУнкциональнвя с хтлм т3 фотф3 -IJ I&K Tp H ÷ .o å ÎÃ 0 Г реобр ситзовс3теля „Y ëa поверг ря вала B код. кр(рЕОбрВЗОВятЕЛЬ СОдЕржИт раСтрОВЫй

5 диск 1, «ял 2, ненодвижщ и диск 3 с рвсполоикенными радиально на диске группами:

Л фотоприемников !> и осветитель О, сост ящий из оптических конусов 7 и 8, источГлика свете с3 и объектива 10. Каждая,napa 1

1О фотоприемников размещена в оправах (ня чертеже не показаны).

Электронная схема обработки сигйа-: лов включает блок грубого отсчета угла

11, осуществляющий грубое измерение угла.для ориентирования коммутатора 12, * коммутатор 12, формирующий по сигналам блока отсчета угла 11 контрольные выборки комбинаций поступающих сигналов> блок точного отсчета угла 13, блок выделения

З1 ошибки 14 и блок формирования цифрового отсчета угла 15.

11реобрязовятель работает следующим образом. рд Свет .от источника 9 проходит через объектив 10 и, отражаясь от оптических конусов 8, 7, принимает форму кольцевого потока параллельных лучей, падающих ня врашяюшийся диск 1. Доля светового пото30 ка, прошедшая Герез прозрачные участки диска 7 и являющаяся функцией углового положения вала, фиксируется чувствительными полосками фотоприемников 5. Сигналы от 2m фотоприемников поступают одно35 временно на блок грубого отсчета угла 11 и коммутатор 12, который направляет соответствующие предварительной оценке угла комбинации поступающих сигналов для контрольной проверки в блок выделения

40 ошибки 14 и блок точного отсчета угла

13. С выхода блока формирования цифрового отсчета угла 15 снимается точное значение угла поворота вала в цифровой форме с коррекцией погрешности, возникающей за

45 счет биен3лй и эксцентриситетв подшипников.

I 1

Блок грубого отсчета угла 11 может быть выполнен на пороговых схемах сравнения, блоки точного отсчета угла 13 и

Q) выделения ошибки 14 - на многовходовых схемах сравнения и мажоритарных элементах.

Использование функционально зависимо-, го расположения 2 rtl фотоприемников и

55 обработки избыточной информации в предла» гвемом преобразователе позволяет уменьшить динамическую погрешность, обусловленную биением и эксцентриситетом подшипников устройства, и повысить точность его

6О р а боты .

52.) 212

Применение извесTHblx интерцолируюших

<- хем позволяет осуществить деление шага растра с контролируемой достоверностью отсчета.

Предлагаемый преобразователь может быть использован в качестве угломерного устройства высокой точности, осуществляющего предварительную обработку информации датчиков перед вводом в ЭВМ для бортовых систем с жесткими требованиями к надежности входящих в нее устройств и для автоматического определения ошибки изго:товления и работы аналогичных преобразователей.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий последовательно расположенные осветитель, вращающийся измерительный диск с радиальными равномерно нанесенными штрихами из прозрачных и непрозрачных полос, неподвижный диск с попарно расположенными фотоприемниками, размещенными по окружности диска и подключенными ко вхог ду блока грубого отсчета угла, о т л и —; ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, в него введены коммутатор, блок выделения ошибки, блок точного отсчета и блок формирования цифрового отсчета угла, а каждая пара фотоприемников, ширина светочувствительных полосок которых равна шагу штриха вращающегося. измерительного диска, размещена в оправе со смешением одног о фотоприемника относительно другого на расстояние, равное (f 1./ l ), а ось каждой последующей оправы смещена по окружности относительно оси предыдущей на угол, . ИО.t

XRпч где < — число оправ; — шаг штрихов вращающегося диска, и — радиус диска, ц — число штрихов вращающегося диска.

Фотоприемники дополнительно подключены к рабочему входу коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу ,блока грубого отсчета угла; один выход коммутатора соединен со входом блока вы1 деления ошибки, другой — со входом блока .точного отсчета угла; корректирующий вход блока формирования цифрового отсчета угла подключен к выходу блока выделе ния ошибки, а рабочий вход блока форми,рования цифрового отсчета соединен с выхо, дом блока точного отсчета угла.

Источники, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. Nv 395884, СССР кл. 6 08 С 9/06 от 2 8. 08. 73 г.

2. Преснухин Л. H. Фотоэлектрические преобразователи информации", Машиностроение, 1974 г.

3. Заявка N 48-27943, Япония, кл. 105 А, от 28.08.73 г.

Состайитель И. Наэаркнна

Редактор Л. Утехин Гехред H. Ковач Корректор l Т. Кранч:mo

Закаэ 5004/407 Тираж 830 Подннс ное

t1HHHllH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Пр<н:., i ноя, 1