Преобразователь угла поворота вала в код

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19. 12.77 (21) 2556815/18-24 с присоепннением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 17.05.80

11теударотеенный комитет

СССР до делам изобретений н открытий (72) Автор изобретения

В. И. Мережко

Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ УГЛА ПОВОРОГА ВАЛА

В КОД

Изобретение относится к автоматике, информационно-измерительной и вычислительной технике и предназначено для преобразования угловых и линейных перемещений в число импульсов, пропорциональное величине перемещения.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие установленный на валу диск с отверстиями, оптически связанные через отверстия !

0 фотоприемник и осветитель, кинематически связанные при этом с валом, форми1 ователь, подключенный к фотоприемнику (13 и 523.

Эти преобразователи ненадежны в !

5 работе, так как могут формировать избыточную информацию при наличии флуктуации в канале оптической связи во время возвратно-поступательных колебаний при основном направлении движения, т.е. если колебательное движение начато при наличии оптической связи фотоприемштка и осветителя через отверстие диска и уровень сигнала, поступающего с

2 фотоприемника на формирователь, близок к порогу его срабатывания. Дпя исключения формирования избыточных импульсов требуется применение стабилизирую щих устройств.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является фотоэлектрический преобразователь переме« щения в код, содержащий осветитель и ,фотоприемники, оптически связанные через отверстия диска, триггеры Шмидта, соединенные с соответствующими фотоприемниками, триггер памяти и схему совпадения 3 . Для исключения формирования ложных импульсов при остановке отверстия диска напротив осветителя и фотоприемника из-за флуктуации в канале оптической .связи в преобразователе используются два фотоприемника, расположенных таким образом, что при вращении диска луч света от осветителя попадает поочередно на каждый из них.

3 73

Бель изобретения — повьпиение на дежности преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемый преобразователь угла поворота вала в код, содержащий установленный на валу диск с отверстиями, через которые оптически связаны фот приемник и осветитель, кинематически связанные с валом, первый триггер

Шмидта, вход которого соединен с выходом фотоприемника, триггер памяти, введены второй триггер, II- ìèäòà и формирователи импульса фронта, Выход первого триггера Шмидта соединен через первый формирователь импульса фронта с первым входом триггера памяти, выход второго триггера Шмидта соединен через второй формирователь импульса фронта со вторым входом триггера памяти, вход второго триггера Шмидта соединен с выходом фотоприемника.

На фиг. 1 представлен диск преобразователя, на фиг, 2 — то же, осевой разрез; на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема преобразователя, на фиг. 4 — диаграммы его работы в функции угла о поворота.

Преобразователь содержит (см. фиг. 1

2) диск 1 с отверстиями 2„равномерно расположенными по окружности диска.

Диск свободно установлен на валу 3.

Поводок 4 жестко укреплен на валу, предотвращая смещение свободно установленного диска вдоль оси вала. Стопор 5 установлен на диске в зоне перемещения поводка. Осветитель 6 и фотоприемник 7 укреплены на кронштейне 8, Кронштейн неподвижно установлен в зоне перемещения диска таким образом, что между ними возникает трение. Таким образом, осветитель 6 и фотоприемник 7, оптически связываемые через отверстия

2 диска, одновременно посредством. поводка 4, стопора 5, кронштейна 8 и диска 1 кинематически связаны;с валом 3

Выход фотоприемника 7 (см. фиг. 3) подключен ко входам первого и второго триггеров 9 и 10 Шмидта, выходы zoторых через первый и второй формирователи 11, 12 импульса фронта cow ветственно подключены к первому и второму входам триггера памяти 13.

На диаграммах (см. фиг. 4) представлены сигналы, формируемые weментами схемы; IJ сигнал, поступавший с выхода фотоприемника 7 на входы триггеров 9, 10 Шмидта; (). потенциальный сигнал, формируемый трнгf0

20

50

80 4 гером 9 Шмидта в соответствии с установленным для него порогом 14 срабатывания; 0 З вЂ” потенциальный сигнал, формируемый триггером 10 Шмидта в соответствии с установленным для него более высоким порогом 15 срабатывания; 0 — импульсный сигнал, формируемый формирователем 11 импульса фронта по переднему фронту сигнала 0

U — импульсный сигнал, формируемый формирователем 12 импульса фронта по заднему фронту сигнала U U — по3 6 тенциальный сигнал, формируемый триггером 13 памяти по поступающим nooseредно на его входы сигналам 0 0

4 5

Сигнал U< при наличии флуктуаций в канале оптической связи имеет вид кривых, соответственно, номинального 16, увеличенного 17 и уменьшенного 18 по амI плитуде сигнала. При этом изменяется крутизна фронтов сигнала 0 в функции угла поворота, вследствие чего, при постоянных порогах 14, 15 срабатывания триггеров 9, 10 Шмидта, момент формированияфронтовсигналов О, Î, а 1 соответственно сигналов U<, U5, будет лежать в областях 1-1У, определяемых диапазоном флуктуации, А мплитуда сигнала U<, пороги 14, 15 срабатывания триггеров 9, 10 Шмидта выбираются из расчета нейересечения областей 1-1У при максимальном диапазоне флуктуации сигнала U<,.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

При движении вперед поводок 4 упирается в стопор 5. Диск 1, увлекаемый поводком 4 за стопор 5, преодолевает силу, трения между ним и кронштейном 8 и поворачиваетсяотносительно кронштейна совместно с валом 3. Таким образом, осветитель 6 и фотоприемник 7, укрепленные на кронштейне 8, кинематически взаимодействуют с валом 3. По мере вращения вала 3 отверстия 2 диска 1 последовательно проходят между осветителем 6 и фотоприемником 7, осуществляя их периодическую оптическую связь.

СМгнал U одновременно поступает

Hà триггеры Шмидта 9, 10. При достижении угла d, поворота области 1 триггером 9 Шмидта формируется высокий потенциальный уровень-сигнала О по переднему фронту сигнала 0 формирователь 11 импульса фронте формирует импульсный сигнал U4, который поступает на первый вход триггера 13 памяти. Нр единичном выходе триггера 13

734780

Hp:îáðàçoâàòåëü угла поворота вала в код, содержащий установленный на валу диск с отверстиями, через которые опгически связаны фотоприемник и осветитель, кинематически связанные с валом, первый триггер Шмидта, вход которого соединен с выходом фотоприемника, триггер памяти, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности преобразования, в него введены второй триггер Шмидта и формирователи импульса фронта, выход первого триггера Шмидта соединен через первый формирователь импульса фронта с первым входом триггера памяти, выход второго триггера Шмидта соединен через второй формирователь импульса памяти устанавливается высокий потенциальный уровень. При достижении угла поворота области П триггером 10 Шмидта формируется высокий потенциальный уровень-сигнала Î, а при достижении об- S ласти Ш им формируется низкий потенциальный уровень сигнала Оз . По заднему фронту сигнала 0 формирователь 12 импульса фронта формирует импульсный сигнал 0, который поступает на второй вход триггера 13 памяти. На единичном выходе триггера 13 памяти устанавливается низкий потенциальный уровень.

При достижении угла о(поворота области ХУ триггером 9 Шмидта формируется низкий потенциальный уровень сигнала U<, а при достижении последующей области Х им вновь формлруется высокий потенциальный уровень сигнала 0 . Б дальнейшем при движении вперед работа преобразователя повторяется.

На выходе триггера 13 памяти формируетса последовательность электрических импульсов, число которых пропорционально углу поворота вала 3.

При возникновении колебательного движения назад диск 1, сцепленный силами трения с крошцтейном 8, остается неподвижным. Таким образом, осветитель 6 и фотоприемник 7, укрепленные на кронштейне 8, вновь кинематически взаимодействуют с валом 3, который поворачивается относительно диска 1 и совершает с поводком 5 совместное колебательное движение назад. Если колебательное движение назад диска 1 начато при тсутствии оптической связи осветителя 6 и фотоприемника 7 через or верстие 2, то изменения освещенности ю фотоприек ника 7 не происходит, электрические импульсы на выходе триггера памяти 13 не формируются. Если колебательное движение назад диска 1 начато при наличии оптической связи осве45 тителя 6 и фотоприемника 7, причем угол М поворота находится вне областей

I-1У, изменение освещенности фотоприемника 7 из-за флуктуации в канале оптической связи не вызывает изменения состояния триггеров 9, 10 Шмидта, 50 соответственно электрические импульсы на выходе триггера памяти 13.не формируются.

B случае возникновения колебатель55 ного движения назад диска 1 при наличии оптической связи осветителя 6 и фотоприемника 7, лричем угол eA|псворота находится в одной. из областей I-ХУ, возможно,,вследствие изменения освещенности фотоприемника 7 из-за флуктуации .в канале оптической связи, изменение состояния одного из триггеров 9 или 10 Шмидта. При этом многократное срабатывание одного из триггеров Шмидта вызывает многократную подачу импульсов на один и тот же вход триггера 13 памяти. Отсутствие поочередной подачи .импульсов на оба входа триггера

13 памяти исключает изменение его состояния, а следовательно, не происходит формирования на его выходе последовательности электрических импульсов.

Очередной импульс последовательности не будет сформирован после поворота вала 3 и поводка 5 вперед на величину, большую ранее возникшего колебательного движения назад. Формирование импульса О по переднему фронту, а импульcQ 0 б по 38gHBM фронту noTBKLiiGJIbHoro сигнала необходимо для уменьшения скважности формируемой триггером 13 памяти последовательности электрических импульсов.

Выполнение формирователя в виде параллельной цепи, каждая из ветвей которой составлена из последовательно включенных триггера Шмидта, формирователя импульсов фронта соответствующего входа триггера памяти, позволяет при одной паре осветитель-фотоприемник исключить формирование избыточных импульсов, отказаться при.этом от дополнительных. стабилизирующих устройств, что упрощает преобразователь угла поворота вала в коц и повышает его надежность

Формула изобретения

7 734780 8

Фронта со вторым входом триггера памя- 2. Авторское свидетельство СССР ти, вход второго триггера Шмидта сое- по заявке % 2454804, кл. G 08 С 9/06, динен с выходом фотоприемника. 22.02.77.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе > 3. Авторское свидетельство СССР

1. Авторское свидетельство СССР- % 392543, кл. C 08 С 9/06, % 562846, кл. 6 08 С 9/06,26.04.76. 08.06.71 (прототип).

Фие.1

734780 !

Составитель Н. Бочарова

Редактор Т. Орловская Техред Н. Ковалева Корректор Г. Назарова

Заказ 2093/53 Тираж 682 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППЛ "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4