Преобразователь угла поворота вала в код
Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для представления величины угла перемещения в цифровом виде. Техническим результатом является повышение точности и быстродействия. Преобразователь содержит пленку из магнитоодноосного материала с кольцами пермаллоевых аппликаций доменопродвигающих структур, генераторы цилиндрических магнитных доменов, генератор импульсов, вал, магнитные головки, формирователи временного интервала, усилители, счетчики импульсов, блок ключей, индикатор, ключи, умножители частоты, элементы И и ИЛИ, триггеры, элементы задержки, регистр, постоянный магнит и блок формирования вращающегося магнитного поля. 2 ил.
Предлагаемый преобразователь относится к области автоматического управления и измерения, а именно, к преобразователям угловых величин.
Известен преобразователь угла поворота вала в код (а.с. СССР 842899, оф. бюлл. "Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки" т. 24, 1981 г.), содержащий ферромагнитный диск с цилиндрическими магнитными доменами, пермаллоевыми Т-1 аппликациями, две магнитные головки, генератор тактовых импульсов, формирователь интервала времени, элемент "И", счетчик, элемент задержки, формирователь вращающего поля, причем подвижная магнитная головка через кронштейн связана с валом. Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, являются малое быстродействие и точность преобразователя. Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: две магнитные головки, формирователь интервала времени, цилиндрические магнитные домены. Известен преобразователь угла поворота вала в код (а.с. СССР N 1280700, оф. бюлл. "Открытия, изобретения" N 48, 1986 г.), содержащий сектора из ферромагнитного носителя ЦМД, связанные с помощью распределителя импульсов, генератор цилиндрических магнитных доменов аннигиляторов магнитных доменов. Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, в этом преобразователе являются большие весогабаритные параметры, а также малое быстродействие. Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: генератор цилиндрических магнитных доменов. Из известных преобразователей наиболее близким по технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код (а.с. СССР N 1410273, оф. бюлл. "Открытия, изобретения" N 26, 1988 г.), содержащий пленку из магнитоодноосного материала с кольцами из пермаллоевых аппликаций доменопродвигающих структур (ДПС), генераторами цилиндрических магнитных доменов, цилиндрическими магнитными доменами, вал, связанный с двумя подвижными магнитными головками, две неподвижные магнитные головки, генератор импульсов, формирователи временных интервалов, ключи, счетчики, регистры грубого и точного отсчетов, блок ключей. Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является то, что угол и угловая скорость вала не связаны линейно с фазами и угловой скоростью доменов, в результате чего понижается точность, быстродействие и увеличиваются весогабаритные параметры преобразователя. Признаки прототипа, общие с заявляемым техническим решением, следующие: пленка из магнитоодноосного материала с двумя кольцами пермолоевых аппликаций, генераторы цилиндрических магнитных доменов, цилиндрические магнитные домены, генератор импульсов, вал, четыре магнитные головки, два формирователя временного интервала, два усилителя, два счетчика импульсов, блок ключей, индикатор, два ключа, выходная шина. Задачей заявляемого технического решения является повышение точности, быстродействия, представление выходной информации в угловых величинах. Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении быстродействия преобразователя, уменьшении его весогабаритных параметров и возможности представления выходной информации в угловых величинах. Технический результат достигается тем, что в преобразователь содержащий пленку из магнитоодноосного материала с двумя кольцами пермаллоевых аппликаций ДПС, с генераторами цилиндрических магнитных доменов, с цилиндрическими магнитными доменами, генератор импульсов, вал, четыре магнитные головки, два формирователя временного интервала, два усилителя, два счетчика импульсов, блок ключей, индикатор, два ключа, выходную шину, причем против первого кольца пермаллоевых аппликаций ДПС расположена первая неподвижная магнитная головка, выход которой через первый усилитель связан с первым входом первого формирователя временного интервала, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов, а выход соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, против второго кольца пермаллоевых аппликаций ДПС расположена вторая неподвижная магнитная головка, выход которой через второй усилитель связан с первым входом второго формирователя временного интервала, выход которого соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов, а выход соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, выходы счетчиков импульсов соединены с информационными входами блока ключей, введены девять усилителей, два умножителя частоты, третий ключ, третий счетчик импульсов, третий формирователь временного интервала, четыре элемента "ИЛИ", причем первый, второй и третий из них выполняют функцию "ПОВТОРИТЕЛЬ", два элемента "И", три триггера, три элемента задержки, регистр, постоянный магнит, блок формирования вращающегося магнитного поля, синхронизирующий выход, магнитная головка, а на пленке из магнитоодноосного материала выполнено два кольца токовых аппликаций ДПС, три "компрессора", три считывающих устройства, две группы генераторов цилиндрических магнитных доменов, магнитная дорожка, причем магнитная дорожка располагается концентрично по краю диска, на втором кольце располагаются пермаллоевые аппликации первой доменопродвигающей структуры, на третьем кольце расположен "компрессор" первой доменопродвигающей структуры, на четвертом кольце расположены токовые аппликации второй доменопродвигающей структуры, на пятом кольце располагаются пермаллоевые аппликации третьей доменопродвигающей структуры, на шестом кольце расположен "компрессор" третьей доменопродвигающей структуры, на седьмом кольце расположена таковая аппликация четвертой доменопродвигающей структуры, на восьмом кольце располагаются пермаллоевые аппликации пятой доменопродвигающей структуры, на девятом кольце расположен "компрессор" пятой доменопродвигающей структуры, C-образный образный постоянный магнит перемещается валом около первой пермаллоевой доменопродвигающей структуры, выходы "компрессоров" соединены со входами считывающих устройств, в первую группу генераторов цилиндрических магнитных доменов входят генераторы для трех "компрессоров" и двух токовых аппликаций, во вторую группу генераторов цилиндрических магнитных доменов входят генераторы для трех колец пермаллоевых аппликаций и магнитных триггеров имеющихся в считывающем устройстве, против второго кольца расположена первая магнитная головка, против пятого кольца расположена вторая магнитная головка, против восьмого кольца установлена неподвижная третья магнитная головка соосно первой и второй магнитным головкам, выход которой через третий усилитель связан с первым входом третьего формирователя временного интервала, выход которого соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов, а выход соединен со счетным входом третьего счетчика импульсов, выход которого соединен с информационными входами блока ключей, входы первого, второго, третьего элементов "ИЛИ" соединены с шиной "Пуск", а выходы соединены со вторыми входами формирователей временного интервала, которые соединены с входами первого элемента "И", выход которого является входом аннигилятора цилиндрических магнитных доменов, выход первого элемента "И" через первый элемент задержки соединен с первой группой цилиндрических магнитных доменов, второй вход четвертого элемента "ИЛИ" соединен с шиной "Пуск", первый вход является выходом второго элемента "И", входы которого являются выходами трех триггеров, выход четвертого элемента "ИЛИ" соединен со второй группой генераторов цилиндрических доменов, со входом сброса регистра, через третий элемент задержки со входами сброса счетчиков, через второй элемент задержки с разрешающим входом блока ключей и входом сигнала записи регистра, который является синхронизирующим выходом преобразователя, выходы первого, второго, третьего считывающих устройств через четвертый, пятый, шестой усилители соединены со вторыми входами первого, второго, третьего формирователей временного интервала соответственно, выходы первого, второго, третьего считывающих устройств соединены через седьмой, восьмой, девятый усилители с установочными входами триггеров, входы сброса которых соединены с выходом элемента "ИЛИ", выход генератора тактовых импульсов соединен со входом блока формирователя вращающегося магнитного поля, против магнитной дорожки расположены четвертая и пятая магнитные головки, жестко связанные с валом, выходы магнитных головок через десятый и одиннадцатый усилители соединены со входами первого и второго умножителей частоты, выходы которых являются входами проводников токовой аппликации четвертой доменопродвигающей структуры, выходы десятого и одиннадцатого усилителей являются входами проводников токовой аппликации второй доменопродвигающей структуры, выходы блока ключей соединены с информационными входами регистра, выход которого является входом индикатора и выходной шиной преобразователя. Доказательство наличия причинно - следственной связи между заявляемыми признаками и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. Первый информационный цилиндрический магнитный домен располагается под постоянным магнитом, связанным с валом. Таким образом, при вращении вала со скоростью














где N1 - код первого счетчика;
K1 - весовой коэффициент;




где N2 - код второго счетчика;
K2 - весовой коэффициент;





где N3 - код третьего счетчика;
K3 - весовой коэффициент;


YO = fT


где fT - тактовая частота преобразователя;
t' - время прохождения ЦМД от начала сектора до встречи с информационным ЦМД;
K1 - весовой коэффициент. Одновременно с этим ЦМД 43 кольца пермаллоевых аппликаций ДПС 17 проходя возле неподвижной магнитной головки 36 вырабатывает на ее выходе импульс, который через усилитель 54 подается на первых вход формирователя 66 временного интервала. На выходе его появляется сигнал. ЦМД 43 движется по кольцу пермаллоевых аппликаций ДПС 17 и проходя около второго информационного ЦМД 42 кольца токовых аппликаций ДПС 20, он выталкивается в магнитный "компрессор" 30, на выходе которого имеется считывающее устройство 33. Считывающее устройство 33 вырабатывает импульс, который через усилитель поступает на второй вход формирователя 66 временного интервала, вследствие чего он закрывается и на его выходе сигнал исчезает. Длительность этого импульса заполняется с помощью ключа 72 тактовыми импульсами генератора 82, число которых подсчитывается счетчиком 77. Таким образом осуществляется операция измерения минут угла по формуле (7)





где fT - тактовая частота преобразователя;
t'' - время прохождения ЦМД от начала сектора до встречи со вторым информационным ЦМД;
K2 - весовой коэффициент. В это же время ЦМД 45 кольца пермаллоевых аппликаций ДПС 18 проходя возле неподвижной магнитной головки 37 вырабатывает на ее выходе импульс, который через усилитель 56 подается на первый вход формирователя 67 временного интервала, на выходе которого появляется сигнал ЦМД 45 движется по кольцу пермаллоевых аппликаций ДПС 18, и проходя около третьего информационного ЦМД 44 кольца токовых аппликаций ДПС 21, вытолкнется в магнитный "компрессор" 29, на выходе которого имеется считывающее устройство 34. Считывающее устройство 34 вырабатывает импульс, который через усилитель 57 поступает на второй вход формирователя 67 временного интервала и закрывает его. В результате на выходе формирователя 67 оказывается сформированным импульс. Длительность этого импульса с помощью ключа 73 заполняется тактовыми импульсами, число которых подсчитывается счетчиком 78. Таким образом осуществляется операция измерения секунд угла по формуле (8):






где fT - тактовая частота преобразователя;
t''' - время прохождения ЦМД от начала сектора до встречи с третьим информационным ЦМД;
K3 - весовой коэффициент. После того, как счетчики 76 - 78 заполняется информацией, на разрешающий вход блока ключей 79 через элемент задержки 85 поступит сигнал с выхода элемента "ИЛИ" 64. Информация, записанная в счетчиках 76 - 78, объединяется и подается на информационный вход регистра 80 по сигналу "запись", который приходит с выхода элемента "ИЛИ" 64 через элемент задержки 85. Импульсы со считывающих устройств 32, 33, 34, проходя через усилители 58, 59, 60, поступают на установочные входы триггеров 68, 69, 70 соответственно. По окончании цикла измерения на выходах каждого из триггеров 68, 69, 70 появляется по одному импульсу, которые поступают на вход элемента "И" 74. На выходе элемента "И" поставляется импульс, который поступает на вход элемента "ИЛИ" 64. В результате на выходе элемента "ИЛИ" 64 появляется импульс. Этот импульс подается на вторую группу генераторов цилиндрических магнитных доменов для создания новых ЦМД на кольцах 16, 17, 18, на вход сброса регистра 80, через элемент задержки 85 на разрешающий вход блока ключей 79 и вход записи регистра 80, через элемент задержки 84 на вход сброса счетчиков. При этом схема приводится в состояние готовности для последующего измерения. Магнитные головки 38, 39 непосредственно связаны с валом 47, через кронштейн 48 и расположены напротив магнитной дорожки, на которой записан синусоидальный сигнал. Этот сигнал считывается магнитными головками 38, 39 сдвинутыми относительно друг друга не девяносто электрических градусов в записанной сигналограмме. Сигналы с магнитных головок 38, 39 поступают на усилители 86, 87 соответственно, выходы которых соединены с проводниками токовой аппликации второй доменопродвигающей структуры по которой движется второй информационный ЦМД 42. С выходов усилителей 86, 87 сигнал поступает на входы умножителей 88, 89, выходы которых соединены с проводниками токовой аппликации четвертой доменопродвигающей структуры, по которой движется третий информационный ЦМД 44. Информация с выхода регистра 80 поступает на вход индикатора 81 и выход преобразователя 50.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2