Преобразователь углового положения вала в код
Предлагаемая полезная модель относится к технике преобразования углового положения вала в код и может быть использована в цифровых следящих и управляющих системах. Преобразователь углового положения вала в код содержит генератор, выход которого подключен ко входу генератора пачки импульсов и формирователя импульсов СБРОС-ПУСК, первый выход которого подключен ко входу ПУСК генератора пачки импульсов, а второй выход ко входу СБРОС сдвигового регистра, выход Q которого подключен ко входу СТОП генератора пачки импульсов, выход которого подключен ко входу сдвиговой частоты сдвигового регистра и через драйвер ко входу управляющей частоты многооборотного энкодера, выход данных которого подключен ко входу данных драйвера, (L+1)
(M+N) выходы сдвигового регистра подключены ко входам регистра-индикатора кода, шина запуска подключена ко второму входу формирователя импульсов СБРОС-ПУСК и входу «С» регистра-индикатора кода, при этом вход преобразователя углового положения вала в код подключен через повышающий редуктор с коэффициентом передачи 1×2^L к входу многооборотного энкодера. Для повышения надежности работы преобразователя углового положения вала в код в предлагаемую полезную модель введены D-триггер и логическая схема ИЛИ. Выход генератора пачки импульсов подключен к входу С синхросигнала D-триггера, входы D и S которого соединены с землей и вторым выходом формирователя импульсов СБРОС-ПУСК соответственно, а выход подключен к первому входу логической схемы ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу данных драйвера, а выход подключен ко входу D сдвигового регистра.
Предлагаемая полезная модель относится к технике преобразования углового положения вала в код и может быть использована в цифровых следящих и управляющих системах.
Известны преобразователи углового положения вала в код с интерфейсом SSI (см. http://encoder-s.narod2.ru Схема опроса многооборотного магнитного абсолютного энкодера с интерфейсом SSI), содержащий генератор, выход которого подключен ко входу генератора пачки импульсов и формирователя импульсов СБРОС-ПУСК, первый выход которого подключен ко входу ПУСК генератора пачки импульсов, а второй выход ко входам СБРОС младшего и старшего сдвиговых регистров, выход Q старшего сдвигового регистра подключен ко входу СТОП генератора пачки импульсов, выход которого подключен ко входам сдвиговой частоты сдвиговых регистров и через драйвер ко входу управляющей частоты многооборотного энкодера, выход данных которого через драйвер подключен к последовательному входу D младшего сдвигового регистра, выход Q которого подключен к последовательному входу D старшего сдвигового регистра, N выходов младшего сдвигового регистра подключены к N входам регистра кода однооборотной секции, N выходов которого подключены к N входам индикатора кода однооборотной секции, М выходов старшего сдвигового регистра подключены к М входам регистра кода счетчика оборотов, М выходов которого подключены к М входам индикатора кода счетчика оборотов, при этом шина запуска подключена ко второму входу формирователя импульсов СБРОС-ПУСК и входам «С» регистров кода однооборотной секции и счетчика оборотов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь углового положения вала в код с интерфейсом SSI (см. «Преобразователь углового положения вала в код» Слепов Ю.В., Алабин А.А., Сорокин Ю.А., Черкасов В.А, RU 85700 U1 опубл. 10.08.2009 г.), содержащий генератор, выход которого подключен ко входу генератора пачки импульсов и формирователя импульсов СБРОС-ПУСК, первый выход которого подключен ко входу ПУСК генератора пачки импульсов, а второй выход ко входу СБРОС сдвигового регистра, выход Q которого подключен ко входу СТОП генератора пачки импульсов, выход которого подключен ко входу сдвиговой частоты сдвигового регистра и через драйвер ко входу управляющей частоты многооборотного энкодера, выход данных которого через драйвер подключен ко входу D сдвигового регистра, (L+1)(M+N) выходы сдвигового регистра подключены ко входам регистра-индикатора кода, шина запуска подключена ко второму входу формирователя импульсов СБРОС-ПУСК и входу «С» регистра-индикатора кода, при этом вход преобразователя углового положения вала в код подключен через повышающий редуктор с коэффициентом передачи 1×2^L к входу многооборотного энкодера
Недостатком устройств является низкая надежность преобразователя из-за возможности зависания при включении питания энкодера позже выдачи на него пачки импульсов опроса.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы преобразователя углового положения вала в код.
Сущность полезной модели состоит в том, что преобразователь углового положения вала в код содержит генератор, выход которого подключен ко входу генератора пачки импульсов и формирователя импульсов СБРОС-ПУСК, первый выход которого подключен ко входу ПУСК генератора пачки импульсов, а второй выход ко входу СБРОС сдвигового регистра, выход Q которого подключен ко входу СТОП генератора пачки импульсов, выход которого подключен ко входу сдвиговой частоты сдвигового регистра и через драйвер ко входу управляющей частоты многооборотного энкодера, выход данных которого подключен ко входу данных драйвера, (L+1)(M+N) выходы сдвигового регистра подключены ко входам регистра-индикатора кода, шина запуска подключена ко второму входу формирователя импульсов СБРОС-ПУСК и входу «С» регистра-индикатора кода, при этом вход преобразователя углового положения вала в код подключен через повышающий редуктор с коэффициентом передачи 1×2^L к входу многооборотного энкодера.
Новым в предлагаемой полезной модели является введение D-триггера и логической схемы ИЛИ, причем выход генератора пачки импульсов подключен к входу С синхросигнала D-триггера, входы D и S которого поключены к земле и второму выходу формирователя импульсов СБРОС-ПУСК соответственно, а выход подключен к первому входу логической схемы ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу данных драйвера, а выход подключен ко входу D сдвигового регистра.
Введение в преобразователь D-триггера и логической схемы ИЛИ обеспечивает в начале обмена с энкодером считывание единичного значения с D-триггера независимо от состояния или наличия энкодера и обязательного завершения пачки импульсов после выхода первой единицы из сдвигового регистра.
На Фиг.1 представлена схема преобразователя углового положения вала в код.
На Фиг.2 приведена временная диаграмма, поясняющая его работу.
Преобразователь углового положения вала в код содержит генератор 1, выход которого подключен ко входу генератора пачки импульсов 2 и формирователя импульсов СБРОС-ПУСК 3, первый выход которого подключен ко входу ПУСК генератора пачки импульсов 2, а второй выход ко входу СБРОС сдвигового регистра 4, выход Q которого подключен ко входу СТОП генератора пачки импульсов 2, выход которого подключен ко входу сдвиговой частоты сдвигового регистра 4 и через драйвер 5 ко входу управляющей частоты многооборотного энкодера 6, выход данных которого подключен ко входу данных драйвера 5, (L+1)(M+N) выходы сдвигового регистра 4 подключены ко входам регистра-индикатора кода 7, шина запуска подключена ко второму входу формирователя импульсов СБРОС-ПУСК 3 и входу «С» регистра-индикатора кода 7, при этом вход преобразователя углового положения вала в код подключен через повышающий редуктор с коэффициентом передачи 1×2^L 8 к входу многооборотного энкодера 6. Выход генератора пачки импульсов 2 подключен к входу С синхросигнала D-тригтера 9, входы D и S которого поключены к земле и второму выходу формирователя импульсов СБРОС-ПУСК 3 соответственно, а выход подключен к первому входу логической схемы ИЛИ 10, второй вход которой подключен к выходу данных драйвера 5, а выход подключен ко входу D сдвигового регистра 4.
Преобразователь углового положения вала в код функционирует следующим образом.
В исходном состоянии линии синхронизации CLK и последовательных данных DATA энкодера 6 находятся в состоянии логической «1». Если напряжение питания на энкодер 6 не подано, линия последовательных данных DATA энкодера 6 может находиться в неизвестном состоянии, скорее всего, в нулевом (на Фиг.2 заштриховано).
Импульсы ЗАПУСКа переписывают содержимое сдвигового регистра 4 в регистр-индикатор 7 и поступают на формирователь импульсов СБРОС-ПУСК 3. Последний формирует импульсы СБРОС, обнуляющие сдвиговый регистр 4 и устанавливающие D-триггер 9 в единичное состояние, и ПУСК, запускающие генератор пачки импульсов 2. Единичное состояние D-триггера 9 подается через логическую схему ИЛИ 10 на D-вход регистра 4.
По первому отрицательному фронту CLK (момент Т1 на фиг.2) в энкодере 7 фиксируется значение кода положения вала, разрешается выдача последовательного кода и запрещается фиксация нового параллельного кода. На входе D сдвигового регистра 4 при этом фиксируется логическая единица независимо от состояния энкодера 6 и драйвера 5, а D-триггер 9 сбрасывается, т.к. его D-вход подключен к земле.
Первым положительным фронтом CLK (момент Т2 на фиг: 2) старший значащий разряд счетчика количества оборотов появляется в линии DATA, который фиксируется в сдвиговом регистре 4 следующим отрицательным фронтом частоты CLK.
С последующими положительными фронтами CLK производится прием в сдвиговый регистр 4 разрядов счетчика количества оборотов и значения однооборотной секции энкодера 6. Пока идут синхроимпульсы, фиксация нового параллельного кода в энкодере 6 до окончания последовательной передачи не позволяется.
После приема младшего разряда кода однооборотной секции последовательность синхроимпульсов завершается (Т3 на фиг.2).
При отсутствии импульсов CLK через интервал времени tm линии CLK и DATA возвращаются в состояние логической «1» (T4 на фиг.2).
Сдвиговый регистр 4 выбран на (M+N+1) двоичных разрядов для приема N разрядов кода однооборотной секции (в приведенном примере 12), М разрядов кода счетчика количества оборотов (в приведенном примере 12) плюс 1 - служебный, позволяющий завершить формирование пачки импульсов CLK.
После обнуления сдвигового регистра 4, при сдвигании в них последовательных данных DATA (на фиг.1 справа налево), логическая «1»,.предшествующая импульсам данных (момент Т1 на фиг.2), дойдет до конца сдвигового регистра 4 и остановит генератор пачки импульсов 2. Очередной импульс ЗАПУСКа зафиксирует содержимое сдвигового регистра 4 в регистре-индикаторе кода 7. При этом в регистре-индикаторе кода 7 будут зафиксированы (N-L) старших разряда однооборотной секции и М разрядов счетчика оборотов энкодера 6.
Учитывая, что на один оборот входного вала приходится 2^L (для приведенного примера 2^5=32) оборотов вала энкодера 7, погрешность энкодера 7, приведенная к валу объекта, уменьшится в 2^L раз.
При отсутствии D-триггера и логической схемы ИЛИ и не запитанном энкодере пачка импульсов CLK не завершилась бы, что при подаче питания на энкодер могло вызвать зависание устройства, т.е. наличие положения, когда пачка не завершается из-за выдачи нулей энкодером, а энкодер не может восстановиться из-за отсутствия паузы между импульсами.
Таким образом обеспечивается увеличение надежности преобразователя углового положения вала в код из-за исключения его зависания при включении питания энкодера позже выдачи на него синхронизирующих сигналов обмена. Это обеспечивается выдачей первой единицы в начале обмена от введенного D-триггера через логическую схему ИЛИ независимо от состояния энкодера 6 и драйвера 5.
Преобразователь углового положения вала в код, содержащий генератор, выход которого подключен ко входу генератора пачки импульсов и формирователя импульсов СБРОС-ПУСК, первый выход которого подключен ко входу ПУСК генератора пачки импульсов, а второй выход - ко входу СБРОС сдвигового регистра, выход Q которого подключен ко входу СТОП генератора пачки импульсов, выход которого подключен ко входу сдвиговой частоты сдвигового регистра и через драйвер ко входу управляющей частоты многооборотного энкодера, выход данных которого подключен ко входу данных драйвера, (L+1)(M+N) выходы сдвигового регистра подключены ко входам регистра-индикатора кода, шина запуска подключена ко второму входу формирователя импульсов СБРОС-ПУСК и входу С регистра-индикатора кода, при этом вход преобразователя углового положения вала в код подключен через повышающий редуктор с коэффициентом передачи 1×2^L к входу многооборотного энкодера, отличающийся тем, что введен D-триггер и логическая схема ИЛИ, причем выход генератора пачки импульсов подключен к входу С синхросигнала D-триггера, входы D и S которого поключены к земле и второму выходу формирователя импульсов СБРОС-ПУСК соответственно, а выход подключен к первому входу логической схемы ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу данных драйвера, а выход подключен ко входу D сдвигового регистра.
