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, индикатор, формирователь импульсов СБРОС-ПУСК, первый выход которого подключен ко входу ПУСК генератора пачки импульсов, а второй выход формирователь импульсов СБРОС-ПУСК ко входу RES сдвигового регистра, выход генератора пачки импульсов подключен ко входу CLK (сдвиговой частоты) сдвигового регистра и через драйвер ко входу управляющей частоты многооборотного энкодера, выход данных многооборотного энкодера подключен через драйвер ко входу D сдвигового регистра, (L+1)
(M+N) выходы сдвигового регистра подключены соответственно 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 увеличения надежности преобразователя углового положения вала в код введены счетчик импульсов, RS-триггер, логическая схема ИЛИ и резистор смещения. Выход генератора пачки импульсов подключен к входу «С» счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу логической схемы ИЛИ и входу установки RS-триггера, выход RS-триггера подключен к индикатору. Второй выход формирователя импульсов сброс-пуск подключен ко входам сброса счетчика импульсов и RS-триггера, выход Q сдвигового регистра подключен ко второму входу логической схемы ИЛИ, выход которой подключен ко входу стоп генератора пачки импульсов, при этом вход данных драйвера подключен через резистор смещения к земле.
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://www.encoder-s.narod.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 l×2^L к входу многооборотного энкодера.
Недостатком устройств является низкая надежность преобразователя из-за отсутствия контроля не подключения энкодера, а также возможности зависания при включении питания энкодера позже выдачи на него пачки импульсов опроса.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение надежности 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, индикатор, формирователь импульсов СБРОС-ПУСК, первый выход которого подключен ко входу ПУСК генератора пачки импульсов, а второй выход формирователь импульсов СБРОС-ПУСК ко входу RES сдвигового регистра, выход генератора пачки импульсов подключен ко входу CLK (сдвиговой частоты) сдвигового регистра и через драйвер ко входу управляющей частоты многооборотного энкодера, выход данных многооборотного энкодера подключен через драйвер ко входу D сдвигового регистра, (L+1)(M+N) выходы сдвигового регистра подключены соответственно 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 счетчика импульсов, RS-триггера, логической схемы ИЛИ и резистора смещения, причем выход генератора пачки импульсов подключен к входу «С» счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу логической схемы ИЛИ и входу установки RS-триггера, выход RS-триггера подключен к индикатору, второй выход формирователя импульсов СБРОС-ПУСК подключен ко входам сброса счетчика импульсов и RS-тригтера, выход Q сдвигового регистра подключен ко второму входу логической схемы ИЛИ, выход которой подключен ко входу СТОП генератора пачки импульсов, при этом вход данных драйвера подключен через резистор смещения к земле.
Введение в преобразователь счетчика импульсов, RS-триггера, логической схемы ИЛИ и резистора смещения при не подключении энкодера или его зависанием обеспечивает завершение обмена по переполнению счетчика импульсов, а не сдвигового регистра, с взведением индикатора неисправности.
На фиг.1 представлена схема преобразователя углового положения вала в код. На фиг.2 приведена временная диаграмма штатной работы преобразователя.
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 RES сдвигового регистра 4, выход генератора пачки импульсов 2 подключен ко входу CLK (сдвиговой частоты) сдвигового регистра 4 и через драйвер 5 ко входу управляющей частоты многооборотного энкодера 6, выход данных которого подключен через драйвер 5 ко входу D сдвигового регистра 4, (L+1)(M+N) выходы сдвигового регистра 4 подключены соответственно ко входам регистра-индикатора кода 7, шина запуска 14 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 8 с коэффициентом передачи 1×2^L к входу многооборотного энкодера 6. Выход генератора пачки импульсов 2 подключен к входу «С» счетчика импульсов 9, выход которого подключен к первому входу логической схемы ИЛИ 10 и входу установки RS-триггера 11, выход которого подключен к индикатору 12, выход формирователя импульсов СБРОС-ПУСК 3 подключен ко входам RES (сброса) счетчика импульсов 9 и RS-триггера 11, выход Q сдвигового регистра 4 подключен ко второму входу логической схемы ИЛИ 10, выход которой подключен ко входу СТОП генератора пачки импульсов 2, при этом вход данных драйвера 5 подключен через резистор смещения 13 к земле.
Преобразователь углового положения вала в код функционирует следующим образом.
В исходном состоянии при штатной работе (подключенном энкодере и правильной последовательности включения питания) линии синхронизации CLK и последовательных данных DATA энкодера 6 находятся в состоянии логической «1» (см. фиг.2).
Импульсы ЗАПУСКа переписывают содержимое сдвигового регистра 4 в регистр-индикатор кода 7 и поступают на формирователь импульсов СБРОС-ПУСК 3. Последний формирует импульсы СБРОС, обнуляющие сдвиговый регистр 4, счетчик импульсов 9 и RS-триггер 11, а также сигнал ПУСК, запускающий генератор пачки импульсов 2.
По первому отрицательному фронту CLK (момент Т1 на фиг.2) в многооборотном энкодере 6 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.
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 многооборотного энкодера 6. Пока идут синхроимпульсы, фиксация нового параллельного кода в многооборотном 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» (Т4 на фиг.2).
Сдвиговый регистр 4 выбран на (М+N+l) 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 через логическую схему ИЛИ 10 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 многооборотного энкодера 6.
Учитывая, что на один оборот входного вала приходится 2^L (для приведенного примера 2^5=32) оборотов вала многооборотного энкодера 6, погрешность многооборотного энкодера 6, приведенная к валу объекта, уменьшится в 2^L раз.
Количество разрядов счетчика импульсов 9 выбрано таким образом, что при штатной работе он никогда не переполняется, RS-триггер 11 не взводится и индикатор 12 не включается.
Если же многооборотный энкодер 6 не подключен, шина данных резистором смещения 13 подтягивается к земле. В предварительно сброшенный сдвиговый регистр 4 по входу D будут записываться нули и на его выходе Q не появится единица, останавливающая генератор пачки импульсов 2, счетчик импульсов 9 будет продолжать счет. В момент переполнения на выходе счетчика импульсов 9 появится импульс, который через логическую схему ИЛИ 10 остановит генератор пачки импульсов 2 и взведет RS-триггер 11, который включит индикатор неисправности.
То же самое произойдет и при зависании устройства при неодновременной подаче питания на преобразователь и энкодер, т.е. при наличии 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 обнаружения не подключения энкодера и исключения его зависания при включении питания энкодера позже выдачи на него синхронизирующих сигналов обмена.
Преобразователь углового положения вала в код, содержащий генератор, выход которого подключен ко входу генератора пачки импульсов, индикатор, формирователь импульсов СБРОС-ПУСК, первый выход которого подключен ко входу ПУСК генератора пачки импульсов, а второй выход формирователя импульсов СБРОС-ПУСК ко входу RES сдвигового регистра, выход генератора пачки импульсов подключен ко входу CLK (сдвиговой частоты) сдвигового регистра и через драйвер ко входу управляющей частоты многооборотного энкодера, выход данных многооборотного энкодера подключен через драйвер ко входу D сдвигового регистра, (L+1)(M+N) выходы сдвигового регистра подключены соответственно 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 к входу многооборотного энкодера, отличающийся тем, что введены счетчик импульсов, RS-триггер, логическая схема ИЛИ и резистор смещения, причем выход генератора пачки импульсов подключен к входу С счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу логической схемы ИЛИ и входу установки RS-триггера, выход RS-триггера подключен к индикатору, второй выход формирователя импульсов СБРОС-ПУСК подключен ко входам сброса счетчика импульсов и RS-триггера, выход Q сдвигового регистра подключен ко второму входу логической схемы ИЛИ, выход которой подключен ко входу стоп генератора пачки импульсов, при этом вход данных драйвера подключен через резистор смещения к земле.
