SU1540002A1 - Angle-to-code converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам преобразовани  угла в код, и может быть использовано в системах слежени , телеуправлени , программного управлени  станками. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и расширение области применени  преобразовател  угол-код. С этой целью в преобразователь, содержащий входной вал и контактные разр дные модули, соединенные между собой редукторами, введены два дополнительных редуктора, датчик переполнени  и оптический разр дный модуль, который соединен с входным валом и через первый дополнительный редуктор - с первым контактным разр дным модулем. Последний контактный разр дный модуль через второй дополнительный редуктор соединен с датчиком переполнени . При вращении входного вала с помощью светоотражательного элемента свет от одного или двух из K источников оптического излучени , где K - основание системы счислени  преобразовател , передаетс  на радиально установленные одноименные приемники оптического излучени , сигналы с которых преобразуютс  элементами И-НЕ и ИЛИ в сигналы младшего разр да и управл ющие сигналы, которые определ ют выбор опережающих или отстающих частей щеток контактных разр дных модулей, в которых считывание происходит V- методом. При повороте оси последнего редуктора срабатывает датчик переполнени , сигнал которого может служить сигналом старшего разр да, либо сигналом индикации предельного числа оборотов, либо сигналом команды на отключение объекта. 1 з.п. The invention relates to a measurement technique, in particular, devices for converting an angle into a code, and can be used in tracking systems, telecontrol, and software control of machine tools. The aim of the invention is to increase the reliability and extend the range of application of the angle-code converter. To this end, two additional gearboxes, an overflow sensor and an optical bit module that is connected to the input shaft and, via the first additional gearbox, to the first contact bit module are introduced into the converter containing the input shaft and the contact bit modules interconnected by gearboxes. . The last contact bit module is connected to the overflow sensor via a second additional gearbox. When the input shaft rotates with the help of a light reflecting element, light from one or two of K optical sources of radiation, where K is the base of the number system of the converter, is transmitted to radially mounted optical receivers of the same name, the signals from which are converted by AND-AND elements to low-order signals. Yes, and control signals that determine the choice of leading or lagging parts of the brushes of the contact discharge modules, in which the reading is carried out using the V-method. When the axis of the last gear is rotated, an overflow sensor is triggered, the signal of which can serve as a signal of a higher bit, or an indication of the indication of the limit number of revolutions, or a command to turn off the object. 1 hp

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам преобразовани  угла в . код, и может быть использовано в i системах слежени , телеуправлени , программного управлени  станками.The invention relates to a measurement technique, in particular, devices for converting an angle into. code, and can be used in i tracking systems, remote control, software control of machines.

Цель изобретени  - повышение надежности и расширение области применени  преобразовател  угол - код.The purpose of the invention is to increase the reliability and expand the scope of the angle-code converter.

На фиг. изображена кинематическа  схема преобразовател  угол - код; на фиг.2 - то же, справа (сн ты крышка и разъем); на фиг.З - функциональна  схема оптического разр дного модул .FIG. kinematic diagram of angle-code converter; Figure 2 is the same, on the right (the cap and connector are removed); FIG. 3 is a functional diagram of an optical bit module.

Преобразователь угол - код содержит входной вал 1, оптический раз-- . р дный модуль, состо щий из оправThe angle converter - the code contains the input shaft 1, optical time--. regular module consisting of frames

2-1 и 2-2, изол ционной платы 3, источников оптического излучени , выполненных в виде светодиодов 4, приемников оптического излучени , выполненных в виде фотодиодов 5, светоотражательного элемента, выполненного в виде зеркала 6, втулки 7, элементов И-НЕ 8 и элементов ИЛИ 9, редукторы, каждый из которых, кроме последнего, состоит из фланца 10, подшипников 11, оси 12, трибок 13-1 и 13-2, шестерен 14-1 и 14-2 и кре-. пежной пружины 15, последний редукто состоит из фланца 10, подпипников llt оси 12, трибки 13-1 и шестерни 14-1, контактные разр дные модули, каждый из которых состоит из оправ 16-1 и 16-2, изол ционной платы 17 с кодирующими элементами и токовыми дорожками (не показаны) , закрепленной на оправе 16-1 резьбовым кольцом 18, контактных щеток 19 и оси 20, датчик переполнени , состо щий из кулачка 21, пружины 22 и концевого выключател  23.2-1 and 2-2, insulation board 3, sources of optical radiation, made in the form of LEDs 4, receivers of optical radiation, made in the form of photodiodes 5, a light-reflecting element, made in the form of a mirror 6, sleeve 7, and elements AND-HE 8 and elements OR 9, gearboxes, each of which, except the last, consists of flange 10, bearings 11, axle 12, tribok 13-1 and 13-2, gears 14-1 and 14-2 and cre-. of the spring 15, the last reduction gear consists of a flange 10, an axle llt podpiknik 12, a triple 13-1 and a gear 14-1, contact discharge modules, each of which consists of frames 16-1 and 16-2, an insulating board 17 s coding elements and current paths (not shown), mounted on the frame 16-1 by a threaded ring 18, contact brushes 19 and axis 20, an overflow sensor consisting of a cam 21, a spring 22 and a limit switch 23.

Оптический разр дный модуль установлен на входном валу 1 с помощью подшипников 24-1 и 24-2 и сопр жен CN ним втулкой 7, фланец 10 с подшипниками 11 первого редуктора установлен на оправе 2-2 оптического разр дного модул , шестерн  14-2 первого редуктора сопр жена с осью 20 первого контактного разр дного модул , установленной в подшипниках 24-3 и 24-4, закрепленных в оправах 16-1 и 16-2, на оси 20 установлены контактные щетки 19. Каждый последующий контактный разр дный модуль через аналогичный редуктор подсоединен к предыдущему контактному разр дному модулю. В плате 17 последнего контактного разр дного модул  через подшипники 11 установлена закрепленна  пружиной ось 12 с закрепленной на ней шестерней 14-1, сопр женной с трибкой 13-1, котора  установлена на оси 20 контактного разр дного модул . Кулачок 21 датчика переполнени  установлен также на оси 12 последнего редуктора с возможностью замыкани  через пружину 22 контакта концевого выключател  23 при вращении оси 12,The optical discharge module is mounted on the input shaft 1 using bearings 24-1 and 24-2 and coupled with CN 7 sleeve, the flange 10 with bearings 11 of the first gearbox is mounted on the mount 2-2 of the optical discharge module, gear 14-2 first the reducer is coupled with the axis 20 of the first contact discharge module, installed in bearings 24-3 and 24-4, fixed in the frames 16-1 and 16-2, on the axis 20 are mounted contact brushes 19. Each subsequent contact discharge module through a similar gearbox connected to the previous pin bit module . In the board 17 of the last contact discharge module, through bearings 11, a spring-fixed axis 12 is installed with a gear 14-1 attached to it, connected with tribe 13-1, which is mounted on the axis 20 of the contact discharge module. The overflow sensor cam 21 is also mounted on the axis 12 of the last gearbox with the possibility of closing through the contact spring 22 of the limit switch 23 when the axis 12 rotates,

Разр дные модули соединены между собой с помощью промежуточных колец 25, установленных между оправами 2-2 и 16-1 и между оправами 16-2 и 16-1The discharge modules are interconnected by means of intermediate rings 25 installed between the frames 2-2 and 16-1 and between the frames 16-2 and 16-1

оптического и соответствующих контактных разр дных модулей, стержней 26 и гаек 27, причем благодар  наличию тождественных поверхностей 28 и 29 сопр жени  разр дных модулей с промежуточными кольцами 25 обеспечиваетс  фиксаци  модулей относительно ,друг друга в осевом, радиальном и тангенциальном направлени х. Преобразователь установлен в корпусе 30 и закрыт крышкой 31, на которой закреплен разъем 32.the optical and corresponding contact discharge modules, rods 26 and nuts 27, and due to the presence of identical surfaces 28 and 29 of the interface of the discharge modules with intermediate rings 25, the modules are fixed relative to each other in the axial, radial and tangential directions. The Converter is installed in the housing 30 and is closed by a cover 31, on which is fixed the connector 32.

00

5five

Зеркало 6, представл ющее собой светоотражательный элемент, может быть выполнено в виде отогнутого сектора из светозащитного диска со втулкой 7, служащей также распорной втулкой между подшипниками 24 оптического разр дного модул . Угол отгиба равен половине угла, под которыми установлены светодиоды 4 и фотодиоды 5. Величина сектора по дуге выбрана таким образом, чтобы перекрыть одновременно два световых пучка от светодиода 4 к светодиодам 5, число которых равно основанию системы счислени . Платы 17 имеют по дес ть кодирующих элементов, количество кодирующих элементов может быть любое и также определ етс  основанием системы счислени . К каждому кодирующему элементу, токовым дорожкам, светодиодам 4 и фотодиодам 5 припа ны провода (не показаны) , по которым подводитс  электропитание к токовым дорожкам, светодиодам 4 и снимаетс  электросигнал от кодирующих элементов и фотодиодов 5. В оправах 2, 16 и кольцах 25 предусмотрены пазы дл  укладки проводов, которые вторым концом присоединены к разъему 32, закрепленному на крышке 31. Контактные щетки 19 состо т из двух частей, скольз щих по кодовым элементам платы 17, причем кажда  часть 01етки 19 сдвинута относительно друг друга на половину угла между кодовыми элементами. Кажда  часть щетки 19 закреплена на изол ционной основе и изолирована друг от друга. Кажда  часть щетки 19 выполн ет роль запаздывающей и опережающей щетки. Вторым концом кажда  часть щетки 19 контактирует с токовыми дорожками платы 17. Передача враще - ни  между модул ми осуществл етс  через соответствующие редукторы. Сум-iThe mirror 6, which is a light reflecting element, can be made in the form of an unbent sector of a light shielding disk with a sleeve 7, which also serves as a spacer between the bearings 24 of the optical discharge module. The angle of the limb is equal to half the angle at which the LEDs 4 and the photodiodes 5 are mounted. The sector size along the arc is chosen so as to simultaneously block two light beams from LED 4 to LEDs 5, the number of which is equal to the base of the number system. The boards 17 have ten coding elements, the number of coding elements can be any and is also determined by the base of the number system. Each coding element, current paths, LEDs 4 and photodiodes 5 are fed in wires (not shown), through which power is supplied to the current paths, LEDs 4 and an electrical signal is taken from the coding elements and photodiodes 5. Frames 2, 16 and rings 25 provide grooves for laying wires that are connected to connector 32 attached to cover 31 with a second end. Contact brushes 19 consist of two parts sliding along the code elements of the board 17, each part 01 of the grid 19 being shifted relative to each other on the floor Well angle between code elements. Each part of the brush 19 is fixed on an insulating base and isolated from each other. Each part of the brush 19 plays the role of a retarded and advance brush. The second end of each part of the brush 19 is in contact with the current paths of the board 17. The rotation between the modules is transmitted through the respective gearboxes. Sum-i

00

5five

00

5five

00

э Juh j

марное передаточное отношение у редукторов , св зывающих модули, одинаковое и равно 1:К, где К - основание системы счислени , в котором предусмотрено кодирование (в данном примере К 10). Сочетание светодиода 4 и фотодиода 5 представл ет собой оптронную пару. Количество оптических и контактных разр дных модулей может быть различным.The gear ratio at the gearboxes connecting the modules is the same and equals 1: K, where K is the base of the number system in which coding is provided (in this example, K 10). The combination of LED 4 and photodiode 5 is an optocoupler pair. The number of optical and contact bit modules may be different.

В оптическом разр дном модуле (фиг.З) элементы И-НЕ 8, количество которых равно количеству светодиодов 4, объединены в замкнутую цепочку, а их выходы  вл ютс  информационными выходами оптического разр дного модул  и соединены с входами соответствующих элементов ИЛИ 9, выходы которых  вл ютс  управл ющими выходами оптического разр дного модул .In an optical discharge module (FIG. 3), the AND-NE 8 elements, the number of which is equal to the number of LEDs 4, are combined in a closed circuit, and their outputs are the information outputs of the optical discharge module and are connected to the inputs of the corresponding elements OR 9, whose outputs These are the control outputs of the optical bit module.

Преобразователь угол - код работает следующим образом.Angle converter - the code works as follows.

Преобразователь позвол ет преимущественно устанавливать его в начальной цепи кинематической схемы, т.е. устанавливаетс  между двигателем и редуктором или исполнительным механизмом .The converter allows it to be predominantly installed in the initial circuit of the kinematic scheme, i.e. installed between engine and gearbox or actuator.

При вращении двигател  (не показан ) происходит вращение входного вала 1 и соответственно зеркала 6 и производитс  засветка соотвествующе- го фотодиода 5 от светодиода 4 путем отражени  светового потока от светодиода 4 зеркалом 6, электрический сигнал от фотодиода 5 поочередно по- 1ступает со всех дес ти фотодиодов 5 на элементы И-НЕ 8, причем-дл  обеспечени  сн ти  сигнала в любой момент времени необходимо возбуждение одного или двух фотодиодов 5 одновременно . Это достигаетс  тем, что размеры зеркала 6 по дуге выбраны таким образом, чтобы засвечивались два соседних фотодиода 5. Это условие обеспечиваетс  при выполнении следующего соотношени When the motor (not shown) is rotated, the input shaft 1 or mirror 6 is rotated and the corresponding photodiode 5 is illuminated from LED 4 by reflecting the light flux from LED 4 by mirror 6, the electrical signal from photodiode 5 alternately starts from all ten Photodiodes 5 to the elements AND-NE 8, moreover, to ensure the removal of the signal at any time, it is necessary to excite one or two photodiodes 5 simultaneously. This is achieved by the fact that the dimensions of the mirror 6 along the arc are chosen in such a way that two adjacent photodiodes 5 are illuminated. This condition is ensured by the following relation

oi - 4.-+-Еoi - 4 .- + - E

Ыс R Ys R

где Ыс угловой размер зеркала 6; d - размер фотодиода 5; р - рассто ние между ос ми двух смежных светодиодов 4 по дуге; R - радиус расположени  осейwhere is the angular size of the mirror 6; d is the size of the photodiode 5; p is the distance between the axes of two adjacent LEDs 4 along the arc; R - axis radius

светодиодов 4.LEDs 4.

Таким образом достигаетс  отсутствие пропадани  сигнала, посколькуThus, no signal loss is achieved, since

400026400026

при любом положении зеркала 6 кмею-- с  фотодиоды 5 с освещенностью, значительно превышающей пороговую. Возникающа  при этом неопределенность , состо ща  Е ом, что бывают моменты, когда оба фотодиода 5 воз- бужденьц устран етс  за счет соединени  элементов И-НЕ 8 (снабженных 10 пороговыми элементами),at any position of the mirror 6 is a cell - with photodiodes 5 with illumination much higher than the threshold. The resulting uncertainty, which is E ohm, is that there are times when both photodiodes 5 excitements are eliminated by connecting AND – NE 8 elements (equipped with 10 threshold elements),

Далее вращение от оптического разр дного модул  (младшего разр да) через трибку 13-1, шестерню 14-1, трибку 13-2 и шестерню 14-2 переда- 15 етс  на первый контактный модуль, при этом контактные щетки 19 скольз т по кодовым элементам платы 175 где съем информации производитс  также поочередно с каздого кодового 20 элемента платы 17. Наличие парыFurther, the rotation from the optical bit module (low-order bit) through the tribe 13-1, gear 14-1, tribe 13-2 and gear 14-2 is transmitted to the first contact module, while the contact brushes 19 slide along coded elements of the board 175 where the information is retrieved also alternately from each code element 20 of the board 17. The presence of a pair

скольз щих по кодовым элементам контактов позвол ет производить логический выбор элементов съема информации и исключить ее неоднознач- 25 ность на границах соседних кодовых элементов модул , так как поскольку скольз щие контакты соответствующих частей щетки 19 сдвинуты относительно друг друга ка половину угла 30 между кодовыми элементами, при перемещении контактов по вл ютс  запаздывающий и опережающий сигналы.sliding along the contact elements of the contacts allows one to make a logical choice of information pickup elements and eliminate its ambiguity at the borders of the adjacent code elements of the module, since the sliding contacts of the corresponding parts of the brush 19 are shifted relative to each other by half the angle 30 between the code elements, as the contacts move, lagging and leading signals appear.

Однозначный съем информации осуществл етс  выбором части щеток 19 35 (запаздывающей и опережающей) по V-методу. При этом наличие сигналов О - 4 определ ет необходимость съема сигнала с опережающей асти щетки 19, а сигналов 5 - 9 - с 40 запаздывающей части (в случае дес тичного основани  системы счислени ).Unambiguous removal of information is carried out by selecting a portion of the brushes 19 35 (retarded and advanced) according to the V-method. At the same time, the presence of signals O - 4 determines the need to remove the signal from the leading part of the brush 19, and the signals 5 - 9 from the 40 lagging part (in the case of the tenth base of the number system).

Таким же образом происходит вращение кодирующих элементов следующих контактных модулей и съем информации 45 с их кодовых элементов.In the same way, the coding elements of the following contact modules are rotated and information 45 is retrieved from their code elements.

При повороте оси 12 последнего редуктора установленный на ней кулачок 21 датчика переполнени  через пружину 22 замыкает контакт концево- 50 го выключател  23, сигнал которого может быть использован в качестве сигнала старшего разр да преобразовател , в качестве сигнала предельного числа оборотов или в качестве gg сигнала команды на выключение объекта , угол поворота которого измер лс .When the last reducer axis 12 rotates, the overflow sensor cam 21 mounted on it through the spring 22 closes the contact of the limit switch 23, the signal of which can be used as a high signal of the converter, as a signal of the speed limit or as a gg command signal to turn off the object, the rotation angle of which was measured.

Claims (2)

1.Преобразователь угол - код, содержащий последовательно установленные и соединенные редукторами контактные разр дные модули и входной вал, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности1. Angle converter - a code containing contact discharge modules and input shaft sequentially installed and connected by gearboxes, in order to increase reliability и расширени  области применени  преобразовател , в него введены два дополнительных редуктора, датчик переполнени  и оптический разр дный модуль , который установлен на входном валу и через первый дополнительный редуктор соединен с первым контактным разр дным модулем, последний контактный разр дный модуль через второй дополнительный редуктор соединен с датчиком переполнени .and expanding the field of application of the converter, two additional gearboxes are introduced into it, an overflow sensor and an optical discharge module, which is mounted on the input shaft and connected to the first contact discharge module through the first additional gearbox, and connected to the second additional gearbox overflow sensor. 2.Преобразователь по п.1, о т - личающийс  тем, что оптический разр дный модуль содержит светоотражательный элемент, К источников и К приемников оптического излучени , где К - основание системы счислени  преобразовател , К элементов И-НЕ и два элемента ИЛИ, Оси источников оптического излучени  размещены равномерно по окружности радиуса R с центром, расположенным на оси вращени  и параллельны ей, оси приемников оптического излучени  расположены равномерно радиально, светоотражательный элемент выполнен2. The converter according to claim 1, T is characterized in that the optical bit module contains a light reflecting element, K sources and K receivers of optical radiation, where K is the base of the numbering system of the converter, K AND – N elements and two elements OR, Axis optical radiation sources are placed evenly around a circle of radius R with a center located on the axis of rotation and parallel to it, the axes of optical radiation receivers are evenly radial, the light reflecting element is made c в виде сектора, установленного на сопр гаемой с входным валом втулке, плоскость сектора светоотражатель- ного элемента расположена в точке пересечени  осей одноименных источников и приемников оптического излучени  под углом 45° к оси вращени , а угловой размер etc светоотражательd .c as a sector mounted on the sleeve coupled to the input shaft, the sector plane of the light reflecting element is located at the intersection point of the axes of like sources and receivers of optical radiation at an angle of 45 ° to the axis of rotation, and the angular size etc is a reflector. 00 ного элементаelement 5five равен ---к , где d -,equals --- to, where d -, размер приемника оптического излучени , р - рассто ние между ос ми двух смежных источников излучени  по the size of the optical radiation receiver, p is the distance between the axes of two adjacent radiation sources along выходы источников оптического из- лучени  соединены с первыми входами одноименных элементов Е-НЕ, выходыthe outputs of the optical radiation sources are connected to the first inputs of the same-name elements E-NOT, the outputs VV первых г элементов И-НЕ соединены сthe first g of the elements are NOT connected to входами первого элемента ИЛИ, выходы остальных элементов И-НЕ соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход каждого предыдущего элемента И-НЕ соединен с вторым входом последующего элемента И-НЕ, выход пос- леднего элемента И-НЕ соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выходы элементов И-НЕ  вл ютс  информационными выходами, а выходы элементов ИЛИ - управл ющими выхода- ми оптического разр дного модул .the inputs of the first element OR, the outputs of the remaining elements AND-NOT are connected to the inputs of the second element OR, the output of each previous element AND-NOT is connected to the second input of the next element AND-NOT, the output of the last element AND-NOT is connected to the second input of the first element AND -NON, the outputs of the NAND elements are information outputs, and the outputs of the OR elements are the control outputs of the optical bit module. /И 15/ And 15 26 11 10 2926 11 10 29 2525 3f3f 30thirty Фиг. 2FIG. 2