實時兩軸轉角差檢測儀的製作方法

2023-07-11 07:17:41

專利名稱：實時兩軸轉角差檢測儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測儀器，尤其是一種用於檢測兩軸轉角差的檢測儀。
背景技術：
需要兩軸轉速相同，可通過機械同步機構控制其轉速，但經過機械同步機構控制的兩軸轉速是否完全相同或在誤差範圍內，需通過測量才能確定，但目前市場上並沒用專門用於實時測量兩軸轉速差的測量儀器，僅能通過轉速測量儀測量完一轉軸的轉速，後再用同一轉速測量儀測量測另一轉軸的轉速，通過兩次測量的數值比較兩軸轉速是否相同或 在誤差範圍內，這種測量方法存在一定的局限性，兩軸轉速不在同一時刻測量，極易因不同時刻驅動兩轉軸的驅動裝置的功率變化或外界因素影響測量，測量出來的數據往往不能真實準確的反應兩軸轉速是否相同或在誤差範圍內。若在同一時刻採用兩個轉速測量儀同時測量兩軸轉速，也會因不同的轉速測量儀之間的誤差影響測量精度。另外上述兩種測量方法測量完後均要通過人工計算才能得出差值。

發明內容
本發明的目的是提供一種可測量出同一時刻兩軸轉角差、測量精度高、使用方便的實時兩軸轉角差檢測儀。本發明為實現上述目的採用的技術方案是一種實時兩軸轉角差檢測儀，該檢測儀包括編碼器、D觸發器、與非門、二進位計數器、雙穩態鎖存器、二進位加法器、二進位-BCD代碼轉換器、解碼器及數碼管，所述編碼器包括與機械機構I輸出軸直連的編碼器
I及與機械機構II輸出軸直連的編碼器II，所述D觸發器包括與編碼器I輸出端連接的D觸發器I及與編碼器II輸出端連接的D觸發器II，所述與非門包括與非門I、與非門II、與非門III、與非門IV，與非門I、與非門II的輸入端分別與編碼器I、D觸發器I的輸出端連接，與非門III、與非門IV的輸入端分別與編碼器II、D觸發器II的輸出端連接，所述二進位計數器包括二進位計數器I及二進位計數器II，二進位計數器I的輸入端和與非門I、與非門II的輸出端連接，二進位計數器II的輸入端和與非門III、與非門IV的輸出端連接，雙穩態鎖存器包括與二進位計數器I的輸出端連接的雙穩態鎖存器I及與二進位計數器II的輸出端連接的雙穩態鎖存器II，雙穩態鎖存器I、雙穩態鎖存器II的輸出端分別與二進位加法器的兩組輸入端連接，二進位加法器的輸出端與二進位-B⑶代碼轉換器的輸入端連接，解碼器包括解碼器I和解碼器II，數碼管包括數碼管I和數碼管II，解碼器I的輸入端分別與二進位加法器的輸出端及二進位-BCD代碼轉換器的輸出端連接，解碼器I的輸出端與數碼管I連接，解碼器II的輸入端與二進位-BCD代碼轉換器的輸出端連接，解碼器II的輸出端與數碼管II連接。本發明的進一步技術方案是在所述二進位計數器I和二進位計數器II之間設置有用於清零的開關I，開關I的第一端分別與二進位計數器I、二進位計數器II連接，開關I的第二端接電源或接地。
本發明的再進一步技術方案是在所述雙穩態鎖存器I和雙穩態鎖存器II之間設置有用於鎖存某一時刻數據的開關II，開關II第一端分別與雙穩態鎖存器I、雙穩態鎖存器II連接，開關II的第二端接電源或接地。由於採用上述結構，本發明之實時兩軸轉角差檢測儀具有以下有益效果
I、可測量出同一時刻兩軸轉角差、測量精度高
本發明之實時兩軸轉角差檢測儀的編碼器I、編碼器II分別採集機械機構I輸出軸和與機械機構II輸出軸的轉角信號，將轉角信號轉為脈衝信號後經過D觸發器I II、與非門
IIIIIIIV、二進位計數器I II、雙穩態鎖存器I II，通過二進位加法器進行減法運算(減數取反加I就可以把減法運算變為加法運算)，得到脈衝數的差額，通過二進位-BCD代碼轉換器及解碼器用數碼管顯示脈衝數的差額(再根據編碼器的每轉脈衝數可算出兩軸轉角差)，可由同一儀器測量出同一時刻兩軸轉角差，克服背景技術存在的缺陷，有效提高測量精度聞。2、結構簡單、使用方便
本發明之實時兩軸轉角差檢測儀由編碼器、D觸發器、與非門、二進位計數器、雙穩態鎖存器、二進位加法器、二進位-BCD代碼轉換器、解碼器及數碼管等通用元器件連接形成，整體結構簡單、成本低，採用同一臺儀器即可測量同一時刻兩軸轉角差，無需多次測量，使用起來非常方便。下面結合附圖和實施例對本發明實時兩軸轉角差檢測儀作進一步說明。


圖I是本發明實時兩軸轉角差檢測儀電路原理圖。 主要元件標號說明I一編碼器I、2—機械機構I、3—機械機構II、4一編碼器II、5— D觸發器I、6— D觸發器11、7—與非門I、8—與非門11、9一與非門111、10—與非門1￥、
II一二進位計數器I、12—二進位計數器II、13—雙穩態鎖存器I、14一雙穩態鎖存器II、15—二進位加法器、16—二進位-B⑶代碼轉換器、17—解碼器I、18—解碼器II、19一數碼管I、20—數碼管II、Kl一開關I、K2—開關II。
具體實施例方式如圖I所示，本發明實時兩軸轉角差檢測儀(下面簡稱「檢測儀」)，該檢測儀包括編碼器、D觸發器、與非門、二進位計數器、雙穩態鎖存器、二進位加法器15、二進位-BCD代碼轉換器16、解碼器及數碼管。所述編碼器包括與機械機構I 2輸出軸直連的編碼器I I及與機械機構II 3輸出軸直連的編碼器II 4。所述D觸發器包括與編碼器I I輸出端連接的D觸發器I 5及與編碼器II 4輸出端連接的D觸發器II 6，編碼器I I的輸出端分別與D觸發器I 5的輸入端及控制端連接，編碼器II 4的輸出端分別與D觸發器II 6的輸入端及控制端連接。所述與非門包括與非門I 7、與非門II 8、與非門III 9、與非門IV 10,與非門I 7、與 非門II 8的輸入端分別與編碼器I 1、D觸發器I 5的輸出端連接，與非門III 9、與非門IV 10的輸入端分別與編碼器II 4、D觸發器II 6的輸出端連接。每個D觸發器和兩個對應連接的與非門構成鑑相電路，用來判斷正反轉。其中，與非門I 7、與非門II 8、與非門III 9、與非門IV 10均設有兩個輸入接腳，與非門I 7、與非門II 8的其中一輸入接腳與編碼器I I的A相接腳連接，與非門I 7、與非門II 8的另一輸入接腳與D觸發器I 5的輸出接腳連接，與非門III 9、與非門IV 10的其中一輸入接腳與編碼器II 4的A相接腳連接，與非門III 9、與非門IV 10的另一輸入接腳與D觸發器II 6的輸出接腳連接。所述二進位計數器包括二進位計數器I 11及二進位計數器II 12，二進位計數器I 11的輸入端和與非門I 7、與非門II 8的輸出端連接，二進位計數器II 12的輸入端和與非門III 9、與非門IV 10的輸出端連接，在所述二進位計數器I 11和二進位計數器II 12之間設置有用於清零的開關I K1，開關I Kl的第一端分別與二進位計數器I 11、二進位計數器II 12的LD接腳連接，開關I Kl的第一端還連接電阻後接地，開關I Kl的第二端接電源(5V直流電)或接地。二進位計數器I 11和二進位計數器II 12的A、B、C、D均接地。所述雙穩態鎖存器包括與二進位計數器I 11的輸出端連接的雙穩態鎖存器I 13及與二進位計數器II 12的輸出端連接的雙穩態鎖存器II 14，雙穩態鎖存器I 13、雙穩態鎖存器II 14的輸出端分別與二進位加法器15的兩組輸入端連接。在所述雙穩態鎖存器I 13和雙穩態鎖存器II 14之間設置有用於鎖存某一時刻數據的開關II K2，開關II K2第一端分別與雙穩態鎖存器I 13、雙穩態鎖存器II 14的C接腳連接，開關IIK2的第一端還連接電阻後接地，開關II K2的第二端接電源(5V直流電)或接地。所述二進位加法器15的輸出端與二進位-B⑶代碼轉換器16的輸入端連接。解碼器包括解碼器I 17和解碼器II 18，數碼管包括數碼管I 19和數碼管II 20。解碼器I 17的輸入端分別與二進位加法器15的輸出端及二進位-BCD代碼轉換器16的輸出端連接，其中，解碼器I 17輸入端的A接腳與二進位加法器15輸出端的E I接腳連接，解碼器I 17輸入端的B、C、D接腳分別與二進位-B⑶代碼轉換器16輸出端的Yl、Y2、Y3接腳連接，解碼器I 17的輸出端與數碼管I 19連接。解碼器II 18的輸入端與二進位-B⑶代碼轉換器16的輸出端的Y4、Y5接腳連接，解碼器II 18的C、D接腳接地，解碼器II 18的輸出端與數碼管II 20連接。在所述解碼器I 17與數碼管I 19之間及解碼器II 18與數碼管II 20之間分別設有電阻。工作時，機械機構I 2輸出軸與機械機構II 3輸出軸在驅動裝置的帶動下轉動，編碼器I I直連在機械機構I 2輸出軸上，編碼器II 4直連在機械機構II 3輸出軸上，用編碼器I II可以檢測出對應旋轉軸的轉角，如果兩軸的轉角不一樣則編碼器I II發出的脈衝數不一樣，編碼器I II的脈衝數的差反映兩軸轉角差的大小。編碼器I I、編碼器II 4分別採集轉角信號，並將轉角信號轉化為脈衝信號，兩側的脈衝信號分別通過各自對應的D觸發器、與非門後進入二進位計數器I 11、二進位計數器II 12，再分別由二進位計數器I 11、二進位計數器II 12進入雙穩態鎖存器I 13、雙穩態鎖存器II 14，雙穩態鎖存器I 13、雙穩態鎖存器II 14再將數據輸入二進位加法器15進行計算(二進位數的減法運算減數取反加I就可以把減法運算變為加法運算，所以用二進位加法器)，算出編碼器I I、編碼器II 4輸出的脈衝數的差額，經二進位-B⑶代碼轉換器16及解碼器I 17、解碼器II 18後將脈衝數的差額顯示在數碼管I 19和數碼管II 20上。需要清零二進位計數器內部數據只要按下開關I Kl即可，需要顯示某一時刻的脈衝數的差額，即在某一時刻按開關II K2，該時刻的脈衝數的差額即會顯示在數碼管上。由脈衝數的差額即可算出機械機構I 2輸出軸轉角NI與機械機構II 3輸出軸轉角N2的差。、
若增加四倍頻電路可提高檢測精度，本實施例可測量的最大轉角差是4位二進位數，即最大轉角差是15個脈衝數，如果要顯示轉角差大於15個脈衝數，則要增加相應晶片，如二進位計數器、雙穩態鎖存器、二進位加法器、二進位-BCD代碼轉換器、解碼器及數碼
管。 作為本發明的變換形式，二進位計數器、雙穩態鎖存器、二進位加法器、二進位-BCD代碼轉換器、解碼器及數碼管並不限於上述實施例所列舉的數量，上述實施例列舉的形式僅為本發明的一個最小單元，如果要顯示轉角差大於15個脈衝數，只要增加相應晶片，如二進位計數器、雙穩態鎖存器、二進位加法器、二進位-BCD代碼轉換器、解碼器及數碼管的數量即可，只要在本發明的範圍內所做的變換均屬於本發明的範疇。
權利要求
1.一種實時兩軸轉角差檢測儀，其特徵在於，該檢測儀包括編碼器、D觸發器、與非門、二進位計數器、雙穩態鎖存器、二進位加法器、二進位-BCD代碼轉換器、解碼器及數碼管，所述編碼器包括與機械機構I輸出軸直連的編碼器I及與機械機構II輸出軸直連的編碼器II，所述D觸發器包括與編碼器I輸出端連接的D觸發器I及與編碼器II輸出端連接的D觸發器II，所述與非門包括與非門I、與非門II、與非門III、與非門IV，與非門I、與非門II的輸入端分別與編碼器I、D觸發器I的輸出端連接，與非門III、與非門IV的輸入端分別與編碼器II、D觸發器II的輸出端連接，所述二進位計數器包括二進位計數器I及二進位計數器II，二進位計數器I的輸入端和與非門I、與非門II的輸出端連接，二進位計數器II的輸入端和與非門III、與非門IV的輸出端連接，雙穩態鎖存器包括與二進位計數器I的輸出端連接的雙穩態鎖存器I及與二進位計數器II的輸出端連接的雙穩態鎖存器II，雙穩態鎖存器I、雙穩態鎖存器II的輸出端分別與二進位加法器的兩組輸入端連接，二進位加法器的輸出端與二進位-BCD代碼轉換器的輸入端連接，解碼器包括解碼器I和解碼器II，數碼管包括數碼管I和數碼管II，解碼器I的輸入端分別與二進位加法器的輸出端及二進位-BCD代碼轉換器的輸出端連接，解碼器I的輸出端與數碼管I連接，解碼器II的輸入端與二進位-BCD代碼轉換器的輸出端連接，解碼器II的輸出端與數碼管II連接。
2.如權利要求I所述的實時兩軸轉角差檢測儀，其特徵在於，在所述二進位計數器I和二進位計數器II之間設置有用於清零的開關I，開關I的第一端分別與二進位計數器I< 二進位計數器II連接，開關I的第二端接電源或接地。
3.如權利要求I所述的實時兩軸轉角差檢測儀，其特徵在於，在所述雙穩態鎖存器I和雙穩態鎖存器II之間設置有用於鎖存某一時刻數據的開關II，開關II第一端分別與雙穩態鎖存器I、雙穩態鎖存器II連接，開關II的第二端接電源或接地。
全文摘要
本發明實時兩軸轉角差檢測儀，涉及一種檢測裝置，該檢測儀包括編碼器、D觸發器、與非門、二進位計數器、雙穩態鎖存器、二進位加法器、二進位-BCD代碼轉換器、解碼器及數碼管，編碼器包括與機械機構Ⅰ輸出軸直連的編碼器Ⅰ及與機械機構Ⅱ輸出軸直連的編碼器Ⅱ，編碼器Ⅰ、編碼器Ⅱ分別採集機械機構Ⅰ輸出軸和與機械機構Ⅱ輸出軸的轉角信號，並將轉角信號轉換為電信號後經過D觸發器ⅠⅡ、與非門ⅠⅡⅢⅣ、二進位計數器ⅠⅡ、雙穩態鎖存器ⅠⅡ，通過二進位加法器進行運算得到脈衝數的差額，通過二進位-BCD代碼轉換器及解碼器用數碼管顯示脈衝數的差額，可由同一儀器測量出同一時刻兩軸轉角差，克服現有技術存在的缺陷，有效提高測量精度高。
文檔編號G01P3/481GK102680727SQ20121016351
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者曾林, 鄧海英, 鍾俏靈, 黃應勇 申請人:柳州職業技術學院