книги из ГПНТБ / Филимонов Г.А. Основы цифровых устройств систем управления учебное пособие

На цилиндрической поверхности дисков с помощью плас­ тин из магнитного материала выложена маска обычного двоич­ ного кода, съем которого осуществляется методом V - раз­ вертки.

В связи с относительно большими размерами датчиков выставить их на поверхности небольших барабанов в виде буквы V с необходимыми расстояниями между ними не представ ляется возможным. Поэтому датчики смещаются относительно друг друга на заранее рассчитанные углы /доли окружности/. Такое нарушение V - расположения датчиков компенсируется разворотом разрядных дисков на оси относительно друг друга на соответствующие углы. В связи с этим рисунок двоичного кода будет несколько видоизменен, но точность съема кода останется той же, что и для способа V - развертки. Датчи­ ки, располагающиеся слева от линии считывания, по аналогии с V - кодом получили название датчиков подразряда В ,а рас положенные справа - датчиков подразряда А.

В двухотсчетных кодирующих устройствах возможно появ­ ление существенных ошибок преобразования, вызванных нали­ чием даже весьма малого мертвого хода редуктора. Так, на­ пример, если не приняты специальные меры для уменьшения

m

ошибки, то мертвый ход редуктора, не превышающий по вели­ чине единицы младшего разряда "точного" кодирующего устрой­ ства, может привести к ошибке преобразования, достигающей значения единицы младшего разряда "грубого" кодирующего ус­ тройства. Действительно, если вал "точного" кодирующего ус­ тройства совершил полный оборот и начал следующий, а вал "грубого" отсчета из-за мертвого хода при этом не перешел в новое положение, соответствующее изменению выходного ко­

может быть достигнуто применением в младшем разряде "гру­ бого" кодирующего устройства двух датчиков /р и с .157/. Функ­ цию младшего разряда в этом случае выполняет старший раз­ ряд "точного" кодирующего устройства. Значение цифры в этом разряде /О или I / определяет порядок считывания кода с "грубого" кодирующего устройства. Эта мера обеспечивает от­ сутствие ошибок преобразования при мертвых ходах в редукто­ ре, не превышающих угла, равного 0,5 участка единицы стар­ шего разряда "точного" отсчета. Для рассматриваемого преоб­

указывалось, предназначена для формирования импульсов, по­ лученных от датчиков, в импульсы обычного двоичного кода, пропорционального углу поворота задающего вала. Она пост­ роена на феррит-транзисторных ячейках с ламповым генера­ тором синусоидального напряжения.Рассмотрим кратко назна­

чение каждого блока электрической схемы.

Генератор синусоидального напряжения предназначен для питания мостовых схем регистра и схемы формирования корот­ ких импульсов. Кроме того, он обеспечивает синхронизацию

281

работы всей схемы преобразователя. Каждая мостовая схемы питается от отдельной обмотки выходного трансформатора. Ге­ нератор выдает напряжение частотой 20 кгц и имеет выходную мощность порядка 16 вт.

Схема формирования коротких импульсов /ячейки 45-50 и 53, 5 4 / осуществляет преобразование синусоидального напря­ жения в короткие тактовые импульсы Tt и Т£Чсдвинутые отно­ сительно друг друга на половину периода частоты генератора. Делитель частоты /ячейки 33-44/ производит выделение каждо­

ре.

Линия задержки /ячейки 1 -25/ предназначается для пос­ ледовательной выдачи импульсов опроса разрядов регистра. Регистр обеспечивает кратковременное хранение кода, полу­ ченного от индуктивных датчиков. Регистр состоит из 13 раз­ рядов, причем каждый из них имеет два подразряда, за исклю­ чением младшего. Подразряды подключены к шинам А и В, млад­ ший разряд подключен к шине А.

Формирователи импульсов /ячейки 26, 27/ предназначены для восстановления поступающих на их вход импульсов по ам­ плитуде.

Логическая /переключающая/ схема для V - чтения /ячей­ ки 28-32/ реализует правило считывания двоичного кода мето­ дом V - развертки.

Прежде чем переходить к изложению основ работы электри­ ческой схемы преобразователя рассмотрим принцип считывания кода индуктивными датчиками.

Конструктивно датчик представляет собой сердечник из магнитного материала, полюса которого расположены очень близ­ ко к цилиндрической поверхности кодового диска. Обмотка дат­ чика включается в качестве одного плеча в свою мостовую схе­ му, которая подключается к генератору синусоидального на­ пряжения /р и с .159/.

11ост первоначально сбалансирован переменными сопротив­

282

лениями Ri и Я2 так, что в диагонали аб выделяется толь­ ко небольшое по амплитуде напряжение высших гармоник, ког­ да под полюсами датчика находится участок поверхности дис­ ка, не покрытый магнитным материалом. Это состояние, как будет видно из дальнейшего, соответствует наличию в данном разряде цифры "I", которая запоминается в регистре соответ­ ствующим состоянием клапана. Когда при повороте диска под полюсами датчика окажется участок, покрытый магнитным ма­ териалом, это будет соответствовать цифре "О". В этом слу­ чае магнитная цепь датчика замкнется через воздушный за­ зор /0,05 мм/ и магнитопроводящий участок диска. Индуктив­ ное сопротивление электрической цепи /плечо моста/ резко увеличится и на вход усилительного триода Т с диагонали разбалансированного моста будет подано напряжение основной частоты, достаточно большое, чтобы после усиления закрыть клапан К .

Для синхронизации работы электрической схемы необходи­ мы тактовые импульсы, которые вырабатываются схемой форми­ рования коротких импульсов следующим образом. Синусоидаль­ ное напряжение с одной из обмоток выходного трансформатора подается на встречно включенные тактовые обмотки ячеек 53 и 54. В результате этого на выходе коллекторных обмоток со­ ответствующих ячеек получаются короткие /тактовые/ импуль­ сы 7^ и Тг,сдвинутые относительно друг друга на половину периода синусоидального напряжения.

Поскольку тактовые импульсы поступают во все узлы схе­ мы, представляющие значительную нагрузку, в схеме имеется размножитель импульсов /ячейки 45-50/, который питает ли­ нию задержки, делитель частоты и логическую схему V - чте­ ния.

283

с помощью соответствующих шин, которые подключены к импуль­ сным усилителям каналов А и Б /трансформатор:: 14-17/.

При повороте задающего вала на некоторьП угол одни мостовые схемы регистра окажутся разбалансированными, а дру­ гие сбалансированными. В результате этого комбинация откры­ тых и закртых клапанов регистра будет соответствовать ко­ ду, считанному с разрядных дисков "грубого" и "точного" от­ счетов. Слетает помнить, что таким образом в регистре бу­ дет "записан" не •'бычный двоичный код, а определенная по­ следовательность цифр, предназначенная для V - чтения.

Обязательное для схемы V - чтения последовательное считывание числа из регистра осуществляется при помощи им­ пульсов опроса, поступающих из линии задержки. Считывание это происходит следующим образом.

Напряжение разбалансированного моста усиливается трио­ дом Т и запирает на время одного полупериода клапан К. В течение этого же полупериода на клапан поступает из линии задержки импульс опроса и благодаря закрытому клапану не проходит на выход, что соответствует коду "О". При сбалан­ сированном мосте клапан окажется открытым, импульс из ли­ нии задержки пройдет -срез развязывающий диод на шину со­ ответствующего подразряда, что будет соответствовать считан­ ной цифре "I" . По Мере прохождения 16-го, 32-го и т .д . им­ пульса Т 2 по линии задержки указанные выше процессы будут

284

повторяться последовательно в каждом подразряде регистра,

тем на формирующие ячейки, которые восстанавливают импуль­ сы по амплитуде и являются входными ячейками для схемы

V- чтения.

Вгл.У было рассмотрено правило считывания двоичного

представлена на рис.159 /ячейки 26-32/. Схема выполнена на

на вход схемы /ячейка 26/ приходит цифра младшего разряда, которая передается на выход без изменения. Если, например, это была единица /наличие импульса/, то она будет записа­ на в ячейку 29, а поэтому прохождение цифры следующего раз­ ряда по каналу А будет запрещено импульсом, приходящим с ячейки 29 на базу триода ячейки 28. Эти две ячейки пред­ ставляют собой схему запрета. Одновременно указанный им­ пульс младшего разряда запишет единицу в ячейку 31, чем обеспечит прохождение импульса следующего разряда по кана­

но логике работы, канал А будет открыт, а канал Б окажется

код, соответствующий заданному углу поворота входного вала. Рассмотрим вопрос о том, какую можно допустить наи­

большую скорость вращения задающего вала, чтобы ошибка

285

числа в регистр можно разрешить только в том случае, когда предыдущее число полностью из него считано. Короче говоря, за время считывания предыдущего числа задающий вал может повернуться на величину, меньшую или, в крайнем случае, равную интервалу дискретности /единице младшего разряда/. Если время считывания числа из регистра занимает к

тактов, то его можно выразить следующим образом:

на величину единицы младшего разряда,т.е.на - ф - радиана,

286

небольших интервалах изменения температуры или требуют на­ личия схемы температурной компенсации.

В связи с этим в качестве датчика, нечувствительного к температурным изменениям, можно использовать трансформа­ торный датчик /р и с .160/. Он состоит из двух ферритовых сер­ дечников П - образной формы. Сердечники расположены в од­ ной плоскости, образуя как бы единую магнитную систему, разделенную воздушным зазором порядка 1-1,5 мм. На каждый сердечник намотана обмотка. При прохождении импульса тока

тором имеется обмотка П, в результате чего в этой обмотке наводится значительная э .д .с .

Если между сердечниками поместить экран из электропро­ водящего материала, то в нем возникают вихревые токи, ока­ зывающие размагничивающее действие по отношению к основно­ му потоку, вследствие чего магнитное поле в сердечнике об­

тонкий латунный диск. Б диске делаются вырезы с таким рас­ четом, чтобы эти вырезы и участки из материала диска пред­ ставляли бы собой маску какого-либо кода. Для примера на рис.161 представлен кодирующий диск с обычным семиразряд­ ным двоичным кодом.

Код считывается датчиками только в моменты поступле-

287

ния на их обмотки импульсов опроса. Если в этот момент воздушный зазор какого-либо датчика оказался свободным, то

ваться с определенной частотой, которая в свою очередь долж­ на соответствовать максимальной скорости вращения диска.

В заключение следует отметить, что в трансформаторных преобразователях трудно обеспечить большое число разрядов при относительно небольших габаритах, в силу чего они обыч­ но выполняются многоступенчатыми, причем каждая ступень имеет не более 7-8 двоичных разрядов. Кроме того, основной недостаток индуктивных преобразователей - малое отношение сигнал / помеха - сохраняется и для трансформаторных преоб­ разователей, у которых оно равно 3-4.

§ 35. Дисковый контактный преобразователь

Задающая система в дисковых преобразователях выпол­ няется е виде диска с нанесенным на него кодом типа кон­ центрических колец, составленных из чередующихся электри­ чески проводящих и непроводящих площадок. Количество ко­ лец равно числу разрядов выходного кода. Кольцо старшего разряда имеет наименьший диаметр, а младшего - наибольший. Для двоичного кода общее число проводящих и непроводящих разрядов равно 2 , где п - число разрядов кода. Кольцо старшего разряда состоит из одной проводящей и одной непро­ водящей площадок. Помимо разрядных колец на диск наносится одно сплошное проводящее кольцо, которое электрически со­ единяется со всеми проводящими площадками разрядных колец и является общим токопроводящим элементом. Диск с нанесен­ ным на него рисунком кода получил название кодового диска. Кодовый диск жестко укрепляется на валу, угловое положение

288