SU1115082A1 - Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий излучатели, оптически соединенные с фотоприемниками через индикаторный и кодовый диски с нанесенными на последнем дорожками грубого, среднего и точного отсчетов, коммутатор среднего отсчета, управл ющие входы которого соединены с выходами дешифратора грубого отсчета, интерпол тор .точного отсчета, входы которого соединены с вьгходами фотоприемников дорожки точного отсчета, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  быстродействи  преобразовател , в него введены шесть сдвоенных компараторов, восемь элементов ЙСКЛЮЧАЩЕЕИЛИ, источник пороговых напр жений, первый выход которого соединен с объединенными первыми инверсными , а второй выход - с объединенными вторыми инверсньп-и входами сдвоенных компараторов, пр мые входы каждого из которых объединены и соеД11нены с соответствующим фотоприемником , выходы первого, второго, третьего и четвертого сдвоенных компараторов соединены с входами коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИДИ, к вторым входам которых подключены нечетные выходы коммутатора среднего отсчета, .четные выходы которого и.выходы первого и второго элементов ИСКПЮЧАЮЩЕ.Е ИЛИ  вл ютс  выходами среднего отсчета преобразовател , выходы п того и шестого сдвоенных компараторов соединены с входами дешифратора грубого отсчета, выходы которого  вл ютс  выходами грубого отсчета преобразовател , выходы нечетных сдвоенных компараторов соединены с первыми входами третьего, четвертого и п того элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробируемыми входами четных компараторов , выходы которых подключены к первым входам шестого, седьмого и восьмого .элементов ИС ШЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробирут eNibB«i входами н1ечетных сдвоенных компараторов , вторые входы всех элемен:л тов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены и соединены с выходом старшего разр да X интерпол тора точного отсчета, выходы N9 которого  вл ютс  выходами точного отсчета преобразовател , дорожка сред него отсчета преобразовател  разделена на 2 одинаковыхпо величине секторов , где п 1,2,3..., причем первый сектор и его диаметрально противоположный сектор содержат одинаковое число штрихов с угловой величиной в два раза меньшей величины кванта мпадшего разр да грубого отсчета, каждый последующий и.его диаметрально проти-, воположный секторы содержат штрихи в

Description

четыре раза меньшей угловой величины, но противоположных секторов сдвинуты чем штрихи предыдущего сектора, а по- на величину половины своего кванта следовательности штрихов диаметраль- один относительно другого, п

1115082

Изобретение относитс  к автоматик и вычислительной и может быть использовано в системах програм много управлени  станками, в система управлени  оптическими и радйотелескопами . Известны преобразователи,угла поворота вала в код, содержащие излучатели , индикаторный и кодовый диски фотоприемники и схему преобразовани  сигналов с фотоприемников в цифровой код, В них число дорожек кодовой маски и габариты преобразовател  в целом определ ютс  оТ способа кодировани  lj л 2j . . Недостатком этих преобразователей  вл етс  невысокое быстродействие . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  преобразователь угла поворота вала в код, содержащий излучатели, оптически соединенные через индикаторный и кодовый диски с нанесенными иа пос леднем дорожками грубого, среднего и точного отсчетов с фотоприемниками, коммутатор среднего отсчета, управл ющие входы которого соединены с выходами дещифратора грубого отсчета интерпол тор Точного отсчета, входы которого соединены с выходами фотоп риемников дорожки точного отсчета, сумматоры по модулю два, причем дешифратор грубого отсчета и интерпол  тор точного отсчета объединены .в регистр з. Недостатком известного преобразовател   вл етс  сравнительно низкое быстродействие, обусловленное тем, что согласование отсчетов и формирование кода осуществл етс  последовательным суммированием по модулю два сигналов на выходе регистра всех разр дов. Цель изобретени  - повьпиение быст родействи  преобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, содержащий излучатели, оптически соединенные с фотоприемииками через индикаторный и кодовый диски с нанесенными на последнем дорожками грубого , среднего и точного отсчетов, коммутатор среднего отсчета, управл ющие входы которого соединены с выходами дешифратора грубого отсчета, интерпол тор точного отсчета, входы которого соединены с выходами фотоприемников дорожки точного отсчета, введены шесть сдвоенных компараторов , восемь зленентов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, источник пороговых напр жений, первый выход которого соединен с объединенными первыми инверсными, а второй выход - с объединенными вторыми инверсными входами сдвоенных компараторов , пр мые входы каждого из сдвоен .ных компараторов объединены и соеди- иены с соответствующим фотоприемником , выходы первого, второго, третьего и четвертого сдвоенных компарато-г ров соединены с входами коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к вторьм входам которых подклю|чены нечетные выходы коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого и выходы первого и второго элементов ИСКЛННАЩЕЕ ИЛИ  вл ютс  выходами среднего отсчета преобразовател , выходы п того и шестого сдвоенных компараторов соединены с входами дешифратора грубого отсчета, выходы которого  вл ютс  выходами грубого отсчета преобразовател , выходы нечетных сдвоенных компараторов соединены с первыми входами третьего, четвертого и п того элементов ИСКЛКЬ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробируемыми входами четных компараторов , выходы которых подключены к первым входам шестого, седьмого ( и восьмого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых coeди eны со стробиру .емыми входами нечетных сдвоенных компараторов, вторые входы всех эле-; ментов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены и соединены с выходом старшего разр да интерпол тора точного отсчета, выхот ды которого  вл ютс  выходами точного отсчета преобразовател , дорожка среднего отсчета преобразовател  разделена на 2 одинаковых по величине секторов, гдап 1,2,3..., причем первый сектор и его диаметрально противоположный сектор содержат одинаковое число штрихов с угловой величиной в Два раза меньшей величины кванта млад ;Шего разр да грубого отсчета, каждый .последующий и его диаметрально противоположный секторы содержат штрихи в; че;гыре раза меньшей угловой величины, чем штрихи предьдущего сектора, а последовательности штрихов диаметрально противоположньк секторов сдвинуты на величину половины своего кван та один относительно другого. На фиг.1 представлена кодова  маска преобразовател  дл  случа , когда дорожка среднего отсчета разбита на четыре сектора; на фиг.2 - функциональна  схема преобразовател . Фотоэлектрический преобразователь .угла поворота вала в код содержит излучатели , индикаторный и кодовый диски (не показаны), фотоприемники 1-8 (1,2-дорожки грубого отсчета, 3-6 дорожки среднего отсчета и 7,8 - дорожки точного отсчета), интерпол тор 9 точного отсчета, сдвоенные компараторы 10-15, источник 16 пороговых напр жений, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ t7-24, коммутатор 25 среднего отсче та и-дешифратор 26 грубого отсчета. Дорожка грубого отсчета преобразовател  выполнена по принципу кольцевого кодировани  и считываетс  фотоприемниками 1 и 2 (фиг.Т), располо женными с интервалом 90 в пределах кванта дорожки, равного 180. Дорожка среднего отсчета содержит четыре сектора по 90°, которые считываютс  фотоприемниками 3-6, расположенными через 90°. Первый сектор (между фотоприемниками 3 и 5) содержит два кванта с угловой величиной 360 С/2. Диаметрально противоположный сектор (между фотоприемниками 6 и 4) .содержит два кванта такой же угло вой величины, но расположенных в последовательности 0,5-1-0,5 кванта. Второй сектор (между фотоприемниками 5 и 4) содержит восемь квантов с угловой величиной 360°/2, а его диаметрально противоположный сектор содержит восемь квантов, расположенных в последовательности 0,5т7-0,5 кванта . Преобразователь работает следующим образом. При вращении вала преобразовател , кинематически соединенного с кодовым диском, на фотоприемниках 1 и 2 грубого отсчета вьщел ютс  сигналы, пропорциональные падающему на них световому потоку от излучателей. Эти сигналы поступают на дешифратор 26, на выходе которого формируютс  два старших разр да преобразовател . Дешифратор 26 в простейшем случае может состо ть из элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. На выходах сдвоенных компараторов 10-13 образуютс  сигналы, которые поступают на входы коммутатора 25 среднего отсчета, на управл ющие входы которого поданы сигналы двух старших разр дов, сформированные в грубом отсчете. Переключени  в коммутаторе 25 происход т таким образом, что на каждый из его выходов поступает сигнал с одного и того же сектора в пределах полного оборота вала. На двух выходах коммутатора 25 Образуютс  сигналы 2 и 2 разр дов и два сигнала, смещенные на половину относительно этих разр дов. Пр мые и смещенные сигналы попарно поступают на входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23 и 24, на выходах которых образуютс  сигналы 2 и разр дов , т.е. формирование кода в среднем отсчете преобразовател  происходит попарно параллельно. На фотоприемниках 7 и 8 точного отсчета вьщел ютс  квадратурные сигналы и поступают на интерпол тор 9, например потенциометрического типа, где происходит формирование разр дов с по первый. Согласование среднего и точного отсчетов преобразовател  осуществл етс  переключением выходов сдвоенных компараторов 10-13 пр мыми инверсным сигналами старшего разр да точного отсчета, которые поступают с выходов элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17-20 на стробируемые входы сдвоенных компа раторов 10-13. Дп  этого каждый из фотоприемников 3-6 подклГочаетс  к обоим пр мым входам соответствующего компаратора 10-13, на один из инверсных входов которого подаетс  пороговое напр жение 1 от источника 16 пороговых напр жений, не превышаклцее половины амплитуды сигнала, а на другой инверсный вход - пороговое напр жение U 2, превьшающее половину амплитуды сигнала, но меньше целой амплитуды, При положени х кодового диска, когда амплитуда сигнала какого-либо из фотоприемников З-б не превышает пороговое напр жегше 111, по обоим парам входов соответствующего сдвоенного компаратора 10-13 формируетс  низкий уровень и сигнал на выходе не зависит от состо ни  стробируемого входа. Когда величина сигнала на фотоприемнике 3, 4, 5 или 6 находитс  в интервале между напр жени ми Ul и 112, по одной паре входов (с более низким пороговым напр жением U1) формируетс  высокий потенциал,, а по второй паре входов (с более высоким уровнем 1)2) - низкий потенциал. При этом сигнал на выходе сдвоенного компаратора 10, 11, 12 или 13 определ етс  состо нием стробируемого входа. При смене значени  кода в старшем разр де точного отсчета происходит переключение уровн  сигнала на выходе соответствующего сдвоенного компаратора 10-13, т.е. происходит формирование фронта.

Задние фронты сигналов среднего отсчета формируютс  аналогично с той разницей, что стробирование выхода соответствующего сдвоенного компаратора 10-13 осуществл етс  инвертированным сигналом старшего разр да точотсчета .

Таким образом, смена значений кода в среднем отсчете происходит одновременно со сменой значени  кода в точном отсчете.

Согласование грубого и точного отСчетов осуществл етс  аналогично.

Рассмотренный вариант преобразбвател  позвол ет получить шесть старших разр дов на двух дорожках при liiec ти считывающих элементах и дорожке точного отсчета с квантом равным .

Экономический эффект определ етс  описанными вьш1е техническими преимуществами . . ного отсчета, дл  чего в промежутках между задним и передним фронтами сигналов среднего отсчета производитс  переключение сигнала старшего разр да точного отсчета на инверсный элементами ИСКДЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 17-20, на,входы которых подаютс  с фотоприемников через сдвоенные компараторы 10-13, сдвинутые по отношению к сигналам среднего отсчета на половину кванта в каждом секторе Элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17-20 управл ютс  таким образом, что при разноименных сигналах на обоих их входах на выход проход т пр мые сигналы старшего разр да дорожки точного отсчета, а при одноименных - инверсные сигналы. Такое управление элементами ИСКЛЮЧАНЙЦЕЕ ИЛИ 17-20 позвол ет получить дл  одних одноименных фронтов согласуемых сигналов одной последовательности пр мые согласующие сигналы старшего разр да точного отсчета, а дл  других одноименных фронтов - инверсные согласующие сигналы точного

Claims (1)

1. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий излучатели, оптически соединенные с фотоприемниками через индикаторный и кодовый диски с нанесенными на последнем дорожками грубого, среднего и точного отсчетов, коммутатор среднего отсчета, управляющие входы которого соединены с выходами дешифратора грубого отсчета, интерполятор точного отсчета, входы которого соединены с выходами фотоприемников дорожки точного отсчета, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия преобразователя, в него введены шесть сдвоенных компараторов, восемь элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ'ИЛИ, источник пороговых напряжений, первый выход которого соединен с объединенными первыми инверсными, а второй выход - с объединенными вторыми инверсными входами сдвоенных компараторов, прямые входы каждого из которых объединены и соединены с соответствующим фотоприемником, выходы первого, второго, третьего и четвертого сдвоенных компара торов соединены с входами коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИДИ, к вторым входам которых подключены нечетные выходы коммутатора среднего отсчета, четные выходы которого и выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются выходами среднего отсчета преобразователя, выходы пятого и шестого сдвоенных компараторов соединены с входами дешифратора грубого отсчета, выходы которого являются выходами грубого отсчета преобразователя, вы ходы нечетных сдвоенных компараторов соединены с первыми входами третьего, четвертого и пятого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробируемыми входами четных компараторов, выходы которых подключены к первым входам шестого, седьмого и восьмого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены со стробиру·.¹ емыми входами нечетных сдвоенных компараторов, вторые входы всех элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены и соединены с выходом старшего разряда интерполятора точного отсчета, выходы которого являются выходами точного отсчета преобразователя, дорожка среднего отсчета преобразователя разделена на 2^п одинаковых’по величине секторов, где n =1,2,3..., причем первый сектор и его диаметрально противопо- ложный сектор содержат одинаковое число штрихов с угловой величиной в два раза меньшей величины кванта млад шего разряда грубого отсчета, каждый последующий и . его диаметрально проти воположный секторы содержат штрихи в четыре раза меньшей угловой величины, чем штрихи предыдущего сектора, а последовательности штрихов диаметраль но противоположных секторов сдвинуты на величину половины своего кванта один относительно другого, г.