Воротников С.А. - Информационные устройства робототехнических систем (960722), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Одновибраторы измерительной схемы импульсного ОДП формируют и подают на счетчик два импульса с обеих дорожек — по переднему и заднему фронту каждого штриха. Поэтому при вращении вала на один оборот шкалы импульсов возбуждается в четыре раза больше числа делений (рис. 3.18, 6).
Рис. ЗЛЯ. Импульсный ОДП: а — схема расположения дорожек; 6 — лиаграммы сигналов; 1, 2 — импульсы с наружной и внутренней дорожек соответственно; 3 — счетные импульсы Для определения направления вращения вала (штока) используют шкалы, на дорожках которых относительное смещение штрихов составляет (1/4)и. В этом случае выходной сигнал с одновибратора внепшей дорожкй будет опережать сигнал с одповибратора внутренней дорожки для одного направления движения и отставать для другого. Число целых оборотов определяют с помощью репера, формирующего импульс начала отсчета, Его также используют для возврата счетчика в нулевое положение.
3.4. Фотоэлектрические датчики положения Фотоприемники сдвинуты между собой на расстояние 1 = (т+ 1/4)и~, где и — целое число; н — шаг диска. Знак направления движения исполнительного органа определяется логической схемой (рис.
3.19, а). В данной схеме используют два канала измерения, связанные с каждой дорожкой кодовой шкалы. Триггеры Шмитта Т~, Т2 открыты в то время, когда сигналы с усилителей У~, У2 имекп положительную полярность. Это соответствует прозрачному участку кодирующей шкалы. В соответствии с расположением фотоприемников Ф1 и Ф2 сигналы с триггеров сдвинуты между собой на 1/4 периода синусоидального сигнала усилителя (рис. 3.19, б). Дифференцирующие цепи С~, С2 (для этой цели можно использовать одновибраторы) формируют короткие импульсы в момент переброса триггера Т2 по переднему и заднему фронту.
На выходе схемы совпадения 1 сигнал появляется только тогда, когда на ее входах есть одновременно сигналы с б1 и Т1 (на выходе схемы П вЂ” соответственно с О~ и Т~). Следовательно, на выходе схемы 1 сигналы формируются при движении органа управления, например, вперед, а на выходе 11 — назад. Количество импульсов определяет само перемещение. В качестве накапливающего сум:;::::::,.:..: матора используют реверсивный счетчик.
Частотныс характеристики импульсного ОДП определяются числом штрихов-сегментов на дорожке и длительностью импульсов одновибратора, которая обычно составляет 1/4 периода штриха. Например, для углового датчика с кодирующей шкалой, формирующей 1250 импульсов за оборот, максимальная угловая скорость составит 400 об/с, а для датчика со шкалой ;;-"-;:'::,':: 5000 импульсов за оборот — 100 об/с. Увеличение числа штрихов- сегментов требует соответствующего увеличения размеров шкал. В частно, ';-::;,::: сти, типовые промышленные импульсные ОДП содержат диск диаметром до 150 мм, на котором размещено 5000 сегментов.
Разрешающая способность такого датчика составляет — 1'. Основные параметры наиболее распростра'-.':::::-;,. ненных импульсных ОДП приведены в табл, 3.10. Таблица 3.10 Сравнительная характеристика импульсных ОДП 3, Кииестетические датчики Окончание табл. 3. 10 Рис. 3.19. Схема определения направления движения (а) и диаграммы сигналов (6) импульсного ОДП: 1 — осветители; 2 — оптичсскаа шкала; 3 — фотоприемники; Оь бг — одно- вибраторы„Т,, Тг — триггеры Шмитта В настоящее время импульсные ОДП являются наиболее распространенным типом ДПП. Гальваническая развязка информационных цепей, а также простота и надежность конструкции импульсных ОДП обусловили преимущественное использование их в типовых задачах измерения перемещений.
В то жс время следует помнить, что для них характерно накопление ошибок при сбоях питания и необходимость периодического определения нуля отсчета. 128 У У, У Уг б1 бг 1 П У У У2 7$ т, б~ бг 1 П 3.4. Фотоэлектрические датчики положения 3.4.4. Кодовые оптические датчики положения Число разрядов шкалы ......... Разрешающая способность .. 2 4 8 10 16 90" 22 30' 1 "24' 21'5" 20" Вид кон зом числом Наиболее ч ичным кодо Шкалы ;::-;;-';;:-:::::": ки или диск !~,-.-:,.'-;.'": —:,':. сектора для ~~.'-:::::-: —.:лрямрму д ~!''!':.,—:;:переводит ~ структивной схемы кодового ОДП определяется главным обраразрядов шкалы, а также способом кодирования и считывания.
асто в кодовых ОДП используют два типа шкал: с прямым двом и с кодом Грея (рис. 3.20), с прямым двоичным кодом представляют собой оптичсскис рейи, разделенные на равновеликие площадки — полосы для рсск и дисков, на которых записаны бинарные слова, соответствующие воичному коду. Светлый элемент шкалы, пропускаюп1ии* свет, ютоэлемснты в состояние «1», темный —. в состояние «О». Число предсляет разрешающую способность кодового ОДП. В большинстве случаев ДПП являются элементами цифровых систем управления, что требует преобразования выходного сигнала в цифровую форму.
Именно такой сигнал формируется в кодовых ОДП. Оптическая система у кодового ОДП построена так же, как у импульсного ОДП, а сго кодирующая шкала представляет собой стеклянное.основание с кодовой маской, выполненной в виде нескольких «обычно до 20) дорожек с прозрачными и непрозрачными сегментами. Число. дорожек, как правило, определяет разрядность выходного двоичного кода. Осветитель создает лучистый поток, падающий на шкалу. В момент съема информации луч, проходя через прозрачные сегменты кодовых дорожек шкалы и ограничивающую щелевую диафрагму, освещает фотоприемники (фотодиодпые линейки), усиленные сигналы с которых принимаются за двоичные единицы.
Отсутствие сигнала с фотоприемника соответствует двоичному нулю. В результате каждому псрсмещению соответствует определенная комбинация двоичных единиц и нулей, являющаяся его цифровым кодом. Как известно, произвольное целое число А можно представить в любой системе счисления с основанием В в виде ряда А =- а„В" + а„1Вп + .... + а1 В + аоВ, где а„,..., ао — коэффициенты разрядов, принимающие значения от О до (В-1). Наибольшее распространение в цифровой измерительной технике получила двоичная система счисления (В = 2), в которой коэффициенты а; могуг принимать два значения. О и 1.
В двоичной системе максимальное число А,„ц, которое можно закодировать при п разрядах, равно А„, „= 2" — 1.Для углового кодового ОДП разрешение шкалы составляет2Ю2". Следовательно, разрешающая способность кодового ОДИ определяется числом разрядов его кодовой шкалы. Зависимость разрешающей способности от разрядности кодовой шкалы датчика приведена ниже: 3. Кииестетические датчики Рис. 3.20. Кодирующий диск для двоичного кола (а) и для кода Грея (б) Несмотря на простоту кодирования и считывания шкалам с обычным двоичным кодом присущ круппыи* недостаток, связанный с появлением ложных кодов.
Обусловлено зто невозможностью изготовления идеальных шкал и проявляется во время движения шкалы (в момент изменения сосгояния «1» на «0» или «О» па «1») одновременно в нескольких разрядах. Так, при изменении кода 15 на 16, т. е. 01111 на 10000, происходит замена значений сразу в пяти разрядах (рис. 3.20, а). Если же случайно (из-за погрешности шкалы), например, во втором разряде состояние «1» нс меняется на «О», тогда вместо значения 16 будет считано 18 (10010). Существенно, что ошибка измерения превышает цену деления шкалы, равную одному младшему значащему разряду.
Вероятность возникновения неоднозначности считывания информации в кодовом ОДП особенно велика при высоких скоростях движения шкалы. Для устранения неоднозначности считывания применяют специальные методы считы~ан~~ и специальные коды. Одним из таких м~-,годов является У-считывание, особсшю распространенное в контактных ДПП. Здесь сохраняется обычная двоичная шкала, но на каждоЙ дорожке, кроме младшей, имеются по два фотоприемника. Один (условно называемый опережающим) установлен относительно опорной линии считывания чуть впереди, а другой (отстающий) — чуть сзади (рис. 3.21, а). Каждая пара таких фотоприемников подключена к отдельной логической схеме, обеспечивающей идентификацию истинного значения считываемого разряда. Считывание в младшем значащем разряде осуществляется одним фотоприемником, установленным точно по опорной линии считывания.
Расположение других приемников также показано на рис. 3.21, а. Сигнал с первой* дорожки используется для управления приемниками на следующей дорожке. Алгоритм работы логической схемы основан на анализе изменения состояния разрядных дорожек. Если двоичное число увеличивается, то при изменении состояния младшего разряда от «О» к «1» другис разряды своего состояния не изменяют.
Если же состоя~не младшего значащего разряда переходит от «1» к «О», то должно измен~~~ся состояние, по краЙнеЙ мере, еще одного из разрядов. ДанныЙ алгоритм реализуется с помощью схемы, представленной на рис. 3.21, 6, 2о Рис. 3.21. Кодовый ОДП: а — расположение прнсмннков прн У-счнтынаннн; б — логическая схема В соответствии с этим алгоритмом, выходной с~~н~л дл дующего по старшинству разряда считывается с запаздываю ка, сели для двух из них на дорожке предыдущего разряда ис вой сигнал соответствует состоянию «1 ». Если же для д истинным является выходной сигнал соответствующий «0» следующего по старшинству разряда сигнал будет считы жающсго приемника, Синхронизация всех разрядов произво младшего разряда.
Таким образом, логическая схема определ двух приемников каждой дорожки имеет истинный выходной Другой путь повышения надежности преобразования осн венин циклического кодп Грея (рис. 3.20, б). Большинств промьппленно кодовых ОДП используют именно этот ко ошибка считывания не превышает младшего значащего разр от того, в каком из разрядов она произошла (табл. 3.11). Недостатком датчиков, использующих шкалы с кодом необходимость последующей их дешифрации в стандартный ~~':::-;,::::-::::: . Пусть некоторое число в двоичном коде записывается !~;-',:::,':;:;:::; ' =Ь„Ь„1...Ьз|т1, а в коде Грея как б = янян 1...я2я1, Тогда дл нвя его из двоичного кода в код Грея справедливо выражение а~ =Ь+1 ЕЬ~.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
