SU1228281A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при измерении относительных углов в геодезии, машиностроении, научных исследовани х и др. област х. С целью повьшени  точности преобразовател  в него введены дополнительный осветитель, две щелевые диафрагмы, а блок формировани  выходных сигналов выполнен содержащим два аналоговых ключа, шесть формирователей импульсов, одновиб- ратор, три элемента ИЛИ, два триггера и преобразователь временных интервалов в код. При вращении зеркала, установленного под углом 45° к плоскости вращени , на выходе фотоприемника формируютс  стартовые и стоповые импульсы, пропорциональные углу поворота осветител  и положению зеркала относительно осветител . Эти импульсы  вл ютс  управл ющими дл  задани  работы блока формировани  выходного сигнала. Длительность сигнала , сформированного между мрментом поступлени  стартового импульса и между моментом поступлени  стопового импульса, пропорциональна относительному угловому перемещению вала преобразовател  и зеркала. Этот сигнал преобразуетс  в код. 2 ил. i О) 1C ts9 00 Is9 00

Description

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано при измерении относительных углов в геодезии э машиностроении, научных исследовани х и других област х.

Цель изобретени  - повьшение точности преобразовател  угла поворота вала в код.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема преобразовател  угла поворота вала в код; на фиг.2 - структурна  схема дискриминатора уровн .

Преобразователь содержит входной вал 1, ось вращени  которого совпадает с осью OY, двигатель 2, на валу которого закреплено зеркало 3, объектив 4, диафрагму 5, фотоприемник 65 основной и дополнительный осветители 7 и 8, перед которыми установлены щелевые диафрагмы 9 и 10 соответственно, блок 1I формировани  выходного сигнала, который содержит формирователи 12 и 13 импульсов, преобразователь 14 временных интервалов в код, ключи 15 и 16, формирователи 17-20 импульсов, одновибратор 21, элементы ИЛИ 22,23 и 24, триггеры 25 и 26.

Двигатель 2, объектив 4, диафрагма 5 и осветитель 7 со щелевой диафрагмой 9 установлены на неподвижном основании (не показано), а осветитель 8 со щелевой диафрагмой 10 св зан с входным валом 1.

Преобразователь работает следующим образом.

При вращении зеркала 3 вокруг оси OY с угловой скоростью fjJ изображение чувствительной площадки фотоприемника 6, ограниченное диафрагмой 5 сканирует в плоскости XOZ, в .которой наход тс  осветители 7 и 8 с установленными перед ними щелевыми диафрагмами 9 и 10. При сканировании щелей диафрагм 9 и 10 на выходе фотоприемника 6 формируютс  стартовые и стоповые импульсы соответственно, временной интервал At между которы- 1 характеризует угол поворота о - входного вала 1 относ 1тельно основани .

С выхода фотоприемника 6 эти импульсы подаютс  на вход блока 1I. Ширина стартовых и стоповых импульсов определ етс  шириной щелей диафрагм 9 и 10. В преобразователе ширина щели диафрагмы 9 больше ширины щели диафрагмы 10. При этом длительность Т,

стартового импульса больше .длительности f,, стопового и {пульса . Параметры одновибратора 2 подобраны таким образом,, что длительность t импульсов , формируемых последним, посто нна и лелшт в интервале Г i Г i Г

например

0,5(7, ч-Т

7,

Исходное

состо ние триггеров 25 и 26 нулевое (команда Установка в О через элементы 23 ИЛИ и 24 подаетс  на вход .до начала цикла измерений на S-входы триггеров 25 и 26 соответственно), следовательно, ключи 5 и 16 по управл ющим входам, соедине ньм с пр - мьми выходами триггеров 25- н 26 соответственно , закрыты. Импульс с выхода фотоприемника 6 подаетс  на вход формировател  17, которьй по фронту этого импульса формирует .импульс запуска одновибратора 21, Последний формирует на вьсходе импульс длительностью 1 . По срезу этого имггульса формирователь 18 формирует импульс, который через элемент 22 ШЖ поступает на S -вход триггера 25, что вызывает переход последнего в единичное состо ние и, следовательно, ключ 15 по управл ющему входу открываетс . Очевидно, что если первый импульс на выходе фотоприемника б имеет длительность L (стоповый импульс), то он на вход формирователей 12 и 13 не поступает (к моменту открывани  ключ 15 по управл ющему входу этот импульс уже закончитс ), и схема подготовлена к беспреп тственному прохойэдению стартового импульса,

л длительностью ( L 5 через ключ 13 на вход формировател  12 (при

этом очередной импульс формировател  (8 подтверждает единичное состо ние триггера 25). По-срезу стартового импульса,, длительностью L (некоторому уровню a-iO 5 5 А, где А амплитуда стартового импульса), формирователь 19 формирует импульс, кото- рьш поступает через элемент ИЛИ 23 на R-вход триггера 25, перевод  его в нулевое состо ние (ключ 15 закрывеетс ), и на триггера 26, перевод  его в единичное состо ние. При этом ключ i6 по управл юще1чу входу открываетс . Следовательно, очередной стоповый импульс, длителькостью L , беспреп тственно поступает через ключ 16 на вход форг-шро- вател  13. По срезу стопового импульса (уровню А) формирователь 20 формирует импульс, который подаетс  через элементы ИЛИ 22 и 24 на S-:BxoA триггера 25 и R-вход триггера 26 соответственно. При этом триггер 25 переходит в единичное состо ние, а триггер 26 - в нулевое , обеспечивает услови  дл  прохождени  очередного стартового импульса на вход формировател  12 (импульсом формировател  18 через врем  L ; ; - подтвердитс  единичное состо ние триггера 25). В дальнейшем работа элементов блока 11 повтор етс .

Если же первым на вход блока 11 поступает стартовый импульс, длительностью L.. I

, то в течение

времени t,-, (времени срабатывани  одновибратора и, следовательно, перехода триггера 25 из нулевого в , единичное состо ние) ключ 15 остаетс  закрытым. Через врем  Т ключ 15 откроетс , и стартовый импульс, длительностью i ci t, - „ , поступает на вход формировател  12.

Дл  исключени  св занной с этим погрешности формирователь 12 должен обеспечивать временную прив зку к срезу стартового импульса (по уровню 0,5 А). Так как во всем цикл измерений обрезаетс  только лишь первый стартовый импульс (в дальнейшем работа элементов блока 11 абсолютно аналогична выше описанному случаю), а преобразователь 14 временных интервалов в код может быть включен после включени  блока 1I в целом (достаточное, чтобы эта задержка i, была больше Т, где Т

2TI

-г- - период развертывани ), можно

иосуществл ть временную прив зку и к фронту стартового импульса (по уровню 0,5 А).

Точность преобразовани  угла Ы. поворота входного вала 1 в код зависит как от точности преобразовател  в код интервала At, так и от точности преобразовани  угла о во временной интервал At. Точность этого преобразовани  при пороговой обработке существенно зависит от длительности фронтов импульсов tф , формируемых на выходе фотоприемника 6. При этом чем вывш крутизна фронта импульса (меньше tg, ) при заданном пороге срабатывани  формирователей 12 и 13, тем меньше погреш28281

ность преобразовани  угла а во временной интервал Д t. Длительность фронта t(p зависит от диаметра D диафрагмы 5, ее рассто ни  от объекти5 ва 4, параметров последнего (фокусного рассто ни  и диаметра входного зрачка), рассто ни  1 от оси вращени  зеркала 3 до изображени  диафрагмы , равного рассто нию от этой оси

до каждой из щелевых диафрагм 9 и 10, и угловой скорости jJ вращени  зеркала 3. Если диафрагма 5 имеет диаметр D5 2г (г - радиус первого темного кольца в дифракционном изоб 5 ражении свет щейс  точки, наход щейс  в пределах щелевой диафрагмы), а ширина d щелей 9 и 10 такова, что d D (D - диаметр изображени  диафрагмы 5), длительность фронта импуль20 сов, формируемых на выходе фотоприемника 6, может быть определена по формуле

D + г

г - радиус первого темного кольца (кружка Эри), отнесенный в плоскость осветителей

(плоскость XOZ).

Так как рассто ние от диафрагмы 5 до объектива выбрано больше его двойного фокусного рассто ни , то изображение диафрагмы 5 в плоскости

XOZ уменьшенное. Это позвол свт полу- чить малую длительность фронтов импульсов t, формируемых на выходе фотоприемника 6, ограниченную лишь дифракцией, и эффективнее использовать

чувствительную площадку фотоприемника 6.

Кроме того, так как рассто ние 1 от оси вращени  зеркала до изображени  диафрагмы 5 равно рассто ни м от этой оси до каждой из щелевых диафрагм , последние при вращении зеркала выполн ют функции ножей Фуко, т.е. модул торов, совмещенных с плоскостью

изображени  диафрагмы 5. Это позвол ет получить наименьшую длительность фронтов tq, импульсов И освещать при этом чувствительную площадку фотоприемника 6, ограниченную диафрагмой 5,

п тном неизменного размера, освещенность которого за врем  tq, измен етс  от минимального до максимального значени .

Si

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий оптически соединенные основной осветитель, плоское зеркало, установленное на валу элетктродвигател  под углом ci к пло™ скости вращени  вала, объектив, диафрагму , фотоприемник 5 блок формировани  выходного сигнала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовател , в него введены дополнительный осветитель перва  и втора  щелевые диафрагмы, выполненные с различной шириной щелей , а блок формировани  выходного сигнала содержит два ключа, шесть формирователей импульсов, одновибра- тор, три элемента ИЛИ, два триггера и преобразователь временных интервалов в код, перва  и втора  щелевые диафрагмы расположены в оптически сопр женных плоскост х, дополнительный осветитель кинематически соединен с валом контролируемого об7зекта оптически соединен через первую щелевую диафрагму с плоским зеркалом, втора  щелева  диафрагма расположена на оптической оси между основным осветителем и плоским зеркалом, а оп- тические оси основного и дополнительного осветителей расположены в плоскости , проход щей через центр вращени  плоского зеркала перпендикул рно оси вала электродвигател , пер

   to

   5

   25 30 28281 g

   вые входы ключей и вход первого ф ор- мировател  импульсов объединены и - вл ютс  входом блока формировани  выходного сигнала, соединенным с 5 выходом фотоприемника, выход первого формировател  импульсов через после довательно соединенные одновибратор и второй формирователь импульсов соединен с первым входом первого элемента ИЛИ„ вькод которого соединен с первьм входом первого триггера , выход которого соединен с вторым входом первого ключа, выход которого соединен через третий формирователь импульсов с первыми входами второго элемента ИЛИ и второго триггера, через четвертый формирователь импульсов - с первым входом преобразовател  временных интервалов в код., выход второго триггера соединен с вторым входом второго ключа, выход которого соединен через п тый формирователь импульсов с вторым входом преобразовател  временных интервалов в код и через шестой формирователь импульсов - с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента ИЛИ, вторые входы второго и третьего элементов 1-ШИ объединены и  вл ютс  входом установки начального состо ни , выходы второго и третьего элементов ИЛИ соединены с вторыми входами первого и второго триггеров соответственно.

   20

   т

   . fffffi/ - мою состо ft ни а

   сбщ.б

   27

   г, 2

   Составитель Ю,Котов Редактор Т.Митейко Техред И.Верес Корректор Т. Колб

   Заказ 2297/58 Тираж 816Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Г-12

   щ

   25

   J

   7J