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. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение точности преобразования углового положения вала в код. Преобразователь углового положения вала в код содержит генератор, выход которого подключен к 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. (L+1)
N выходы младшего сдвигового регистра подключены к 1(N-L) входам регистра кода однооборотной секции, N выходов которого подключены к N входам индикатора кода однооборотной секции. (L+1)M выходы старшего сдвигового регистра подключены к 1(M-L) входам регистра кода счетчика оборотов, (M-L) выходов которого подключены к (M-L) входам индикатора кода счетчика оборотов. Шина запуска подключена ко второму входу формирователя импульсов СБРОС-ПУСК и входам «С» регистров кода однооборотной секции и счетчика оборотов. Для увеличения точности преобразования углового положения вала в код введен повышающий редуктор с коэффициентом передачи 1×2^L, причем вход преобразователя углового положения вала в код подключен через повышающий редуктор к входу многооборотного энкодера, 1L выходы старшего сдвигового регистра подключены к (N-L+1)N входам регистра кода однооборотной секции.
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.megasensor.com/product_info.php/products_id/116 Последовательный синхронный интерфейс (SSI)), содержащие энкодер и контроллер, при этом выход генератора управляющей частоты контроллера через драйвер подключен ко входу энкодера, выход последовательных данных которого через драйвер подключен к приемнику контроллера.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь углового положения вала в код с интерфейсом SSI (см. http://www.enc0ders.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.
Недостатком устройств является низкая точность преобразования углового положения вала в код.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение точности преобразования углового положения вала в код.
Сущность полезной модели состоит в том, что преобразователь углового положения вала в код содержит генератор, выход которого подключен к 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, (L+1)N выходы младшего сдвигового регистра подключены к 1(N-L) входам регистра кода однооборотной секции, N выходов которого подключены к N входам индикатора кода однооборотной секции, (L+1)M выходы старшего сдвигового регистра подключены к 1(M-L) входам регистра кода счетчика оборотов, (M-L) выходов которого подключены к (M-L) 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.
Новым в предлагаемой полезной модели является введение повышающего редуктора с коэффициентом передачи 1×2^L, причем вход преобразователя углового положения вала в код подключен через повышающий редуктор к входу многооборотного энкодера, 1L выходы старшего сдвигового регистра подключены к (N-L+1)N входам регистра кода однооборотной секции.
Подключение повышающего редуктора с коэффициентом передачи 1×2^L обеспечивает на один оборот вала объекта 2^L оборотов вала энкодера, при этом счетчик оборотов фиксирует 2^L оборотов. В регистре кода однооборотной секции фиксируется (N-L) старших разрядов однооборотной секции плюс L младших разрядов счетчика оборотов, поэтому погрешность однооборотной секции энкодера, приведенная к валу объекта, уменьшается в 2^L раз.
На Фиг.1 представлена схема преобразователя углового положения вала в код.
На фиг.2 представлена временная диаграмма количества оборотов (разряды счетчика оборотов) и количества отсчетов на оборот (разряды однооборотной секции).
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 входам СБРОС младшего и старшего сдвиговых регистров 4 и 5, выход Q старшего сдвигового регистра 5 подключен ко входу СТОП генератора пачки импульсов 2, выход которого подключен ко входам сдвиговой частоты сдвиговых регистров 4, 5 и через драйвер 6 ко входу управляющей частоты многооборотного энкодера 7, выход данных которого через драйвер 6 подключен к последовательному входу D младшего сдвигового регистра 4, (L+1)N выходы которого подключены к 1(N-L) выходы регистра кода однооборотной секции 8, N выходов которого подключены к N входам индикатора кода однооборотной секции 9. 1L выходы старшего сдвигового регистра 5 подключены к (N-L+1)N входам регистра кода однооборотной секции 8. (L+1)M выходы старшего сдвигового регистра 5 подключены к 1(M-L) входам регистра кода счетчика оборотов 10. M-L выходов которого подключены к (M-L) входам индикатора кода счетчика оборотов 11, при этом шина запуска подключена ко второму входу формирователя импульсов СБРОС-ПУСК 3 и входам «С» регистров кода однооборотной секции 8 и счетчика оборотов 10. Вход преобразователя углового положения вала в код подключен через повышающий редуктор 12 с коэффициентом передачи 1×2^L к входу многооборотного энкодера 7.
Преобразователь углового положения вала в код, работа которого поясняется временной диаграммой фиг.2 (для случая 12-разрядных одноотсчетной секции и счетчика оборотов), функционирует следующим образом.
В исходном состоянии линии синхронизации CLK и последовательных данных DATA находятся в состоянии логической «1».
Импульсы ЗАПУСКа переписывают содержимое младшего и старшего сдвиговых регистров 4 и 5 в регистры кода однооборотной секции 8 и кода счетчика оборотов 10, и поступают на формирователь импульсов СБРОС-ПУСК 3. Последний формирует импульсы СБРОС, обнуляющие сдвиговые регистры 4 и 5, и ПУСК, запускающие генератор пачки импульсов 2.
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 младшего 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 сдвиговые регистры 4 и 5 разрядов счетчика количества оборотов и значения однооборотной секции энкодера 7. Пока идут синхроимпульсы, фиксация нового параллельного кода в энкодере 7 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).
Младший сдвиговый регистр 4 выбран на N двоичных разрядов для приема N разрядов кода однооборотной секции (в приведенном примере 12). Старший сдвиговый регистр 5 выбран на М+1 двоичных разрядов для приема М разрядов кода счетчика количества оборотов (в приведенном примере 12) плюс 1 - служебный, позволяющий завершить формирование пачки импульсов CLK.
После обнуления сдвиговых регистров 4 и 5, 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 старшего сдвигового регистра 5 и остановит генератор пачки импульсов 2. Очередной импульс ЗАПУСКа зафиксирует содержимое сдвиговых регистров 4 и 5 в регистрах кода одноотсчетной секции 8 и кода числа оборотов 10. При этом в регистре кода одноотсчетной секции 8 будут зафиксированы (N-L) старших разряда однооборотной секции энкодера 7 и L младших разрядов счетчика оборотов энкодера 7. В регистре кода счетчика оборотов 10 будет зафиксировано (M-L) старших разрядов счетчика оборотов энкодера 7.
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. Правда, при этом количество разрядов регистра кода счетчика оборотов 10 уменьшится на L разрядов. Но, счетчик оборотов, например, в магнитных энкодерах MCD-SC00B1212S060CAW может выполняться под заказ до 200 биллионов оборотов, а вот погрешность преобразования однооборотной секции достигает 1,5 градусов (90 минут). В то же время прецизионные приборные редукторы (например, фирмы Alpha) в стандартном исполнении имеют погрешность позиционирования не более 3 мин., а в специальном исполнении - не более 1 мин., что позволяет пренебречь погрешностью редуктора.
Таким образом, обеспечивается увеличение точности преобразователя углового положения вала в код до 2^L раз.
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 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, (L+1)N выходы младшего сдвигового регистра подключены к 1(N-L) входам регистра кода однооборотной секции, N выходов которого подключены к N входам индикатора кода однооборотной секции, (L+1)M выходы старшего сдвигового регистра подключены к 1(M-L) входам регистра кода счетчика оборотов, (M-L) выходов которого подключены к (M-L) 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, отличающийся тем, что введен повышающий редуктор с коэффициентом передачи 1×2^L, причем вход преобразователя углового положения вала в код подключен через повышающий редуктор к входу многооборотного энкодера, 1L выходы старшего сдвигового регистра подключены к (N-L+1)N входам регистра кода однооборотной секции.
