Interfaz y sistema para ampliar la resolución angular.

Se refiere a una interfaz (4) para ampliar la resolución angular de un transductor de par

(1) que comprende un circuito detector configurado para conectarse con el sensor de posición angular (3) del transductor de par (2) y para detectar los flancos de dos señales en cuadratura (9, 10) producidos por dicho sensor de posición angular (3), y para generar, como respuesta, dos señales de salida: una señal de contaje de salida (11) que tiene un flanco activo por cada flanco de subida o bajada de las señales en cuadratura (9, 10); y una señal de sentido de salida (12). También se refiere al sistema que incorpora dicha interfaz.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201200220.

Solicitante: FUNDACIÓN PARA LA PROMOCIÓN DE LA INNOV., INV. Y DESARROLLO TECNOLÓGICO EN LA INDUSTRIA DE AUTOMOCIÓN DE GALICIA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: VILARIÑO ORGEIRA,Miguel, ÁLVAREZ FERNÁNDEZ,Gonzalo.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > CODIFICACION, DECODIFICACION O CONVERSION DE CODIGO,... > H03M1/00 (Conversión analógica/digital; Conversión digital/analógica (conversión de valores analógicos en, o a partir de una modulación diferencial H03M 3/00))
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Interfaz y sistema para ampliar la resolución angular.

Fragmento de la descripción:

INTERFAZ Y SISTEMA PARA AMPLIAR LA RESOLUCiÓN ANGULAR

Sector de la técnica La presente invención tiene aplicación dentro de los sistemas de metrología y ensayos. Tiene como objetivo la descripción de una mejora para sistemas de caracterización de par de torsión frente al ángulo. Pertenece al campo de medidores empleados para caracterizar el movimiento angular de un elemento sometido a una rotación sobre un eje fijo. Más concretamente, la invención se encuadra dentro de aquellos sistemas de aumento y mejora de la resolución para sistemas de caracterización de par frente a ángulo.

Estado de la técnica Actualmente existen diferentes soluciones a la hora de caracterizar el par frente al ángulo dependiendo de la muestra y tecnologías empleadas. Cada una de ellas basada en diferentes tipos de sensores integrados de forma diversa. Todas ellas se caracterizan por hacer uso de un par de transductores, de posición angular y de par, junto con algún sistema de presentación y/o registro de medidas, en adelante referido como adquisidor.

Uno de éstos puede ser el de la solicitud internacional de patente WO/2007/099626 que propone un sistema que permite caracterizar el par frente al ángulo. Presenta unos esquemas mecánicos para adaptarse a determinadas muestras de reducido tamaño y con fácil acceso al elemento caracterizado. Una desventaja respecto al sistema descrito en el presente documento es la dificultad para caracterizar elementos de difícil acceso. Otra desventaja es que no se contempla el uso de ninguna interfaz que realice la mejora de la resolución angular.

Existen dispositivos de medida de posición angular como el de la patente KR5290771 basados en la transducción de variaciones del campo magnético. En esta patente sólo se describe el sensor de posición angular. Un sistema que integrase este componente podría ser susceptible de hacer uso de la interfaz de mejora de resolución angular.

Otro tipo de transductores de posición angular son los codificadores ópticos incrementales, como puede ser el de la patente W02001018492. Este tipo de sensores son los que, por las características más frecuentes en sus señales de salida, son más susceptibles de ser usados conjuntamente con la interfaz de mejora de resolución angular.

El adquisidor debe disponer de dos canales de entrada, uno para la información relativa al par y otro para la posición angular. Un ejemplo de un canal de entrada para la información de posición angular puede verse en la solicitud internacional de patente W01991005339. En esta patente se describen los elementos que conforman este canal de entrada capaz de interpretar correctamente las señales provenientes de un codificador óptico incremental como el mencionado en el párrafo anterior. Si a este tipo de canal de entrada se conecta un codificador incremental, con salidas desfasadas 90°, la resolución angular del conjunto es cuatro veces inferior a la que se obtendría si se interpusiese entre ellos la interfaz de mejora de resolución angular.

Descripción de la invención Para caracterizar movimientos angulares frente a la fuerza empleada existen sistemas en los que la resolución angular es insuficiente a la hora de obtener unos resultados con información relevante del proceso. En esos casos tan sólo se disponen de dos opciones: el cambio de sistema o la mejora del mismo. La primera de ellas consistiría en usar un sistema diferente con mayor resolución. La segunda pasaría por encontrar el modo de aumentar la resolución angular del sistema que ya disponemos. Esta invención se encuadra dentro de la segunda de las soluciones.

El sistema de caracterización de par frente a ángulo será mejorado por el uso de una interfaz que irá interpuesta entre un codificador incremental con dos señales de salida en cuadratura y un adquisidor con canal de entrada para codificador.

Esta interfaz de mejora de resolución comprende dos señales de entrada y dos señales de salida. Una de las señales de entrada y una de las de salida contiene la información relativa al sentido de giro. Las otras dos señales, tanto de entrada como de salida, contienen la información relativa a la velocidad de giro. Mediante el uso de esta interfaz puede aumentarse cuatro veces la resolución angular.

Opcionalmente esta interfaz puede disponer de algún control manual que permita seleccionar entre diferentes aumentos de resolución. Podríamos seleccionar que se realice una ampliación de resolución por cuatro, por dos o bien que no aumente la resolución. Para ello debe disponer de un selector que permita seleccionar entre las diferentes resoluciones (xl o x4) .

Asimismo, la selección del aumento de resolución podría hacerse mediante señales externas de control. Esto permitiría poder conmutar de resolución sin la necesidad de que lo hiciese manualmente un operador.

El uso de esta interfaz no se ve limitado por el tipo de transducción empleada para obtener las señales de salida del sensor de posición angular. El único requisito que deben cumplir las dos señales de salida del sensor de posición angular es que sean digitales y se hallen desfasadas 90° entre ellas. Esta característica es referida con frecuencia como salida en cuadratura. De este modo pueden emplearse sensores ópticos, magnéticos o basados en cualquier otro principio de transducción.

El canal de entrada del adquisidor para la posición angular no es más que la entrada de un contador con una entrada de contaje por flanco y una entrada de sentido de contaje por nivel. Cada vez que la señal de contaje conmuta del nivel bajo al nivel alto se trata de un flanco positivo, mientras que si se conmuta del nivel alto al bajo se trata de un flanco negativo. El contador modificará su valor interno cuando detecte un flanco activo (según la tecnología y configuración usada puede ser un flanco positivo o un flanco negativo) . La modificación del valor interno del contador al detectar un flanco activo puede ser para incrementarlo o decrementarlo, según sea el nivel de la señal de sentido. En un sistema de este tipo, la posición angular guarda relación directa con el valor interno del contador del adquisidor. El contador debe aumentar su valor cuando se está girando en un sentido y decrementarlo cuando se gira en el opuesto. Sin embargo, dado que se trata de dos señales en cuadratura, en ellas hay disponible más información que no está siendo utilizada para la determinación del ángulo. Este canal de entrada hace uso de un flanco (es el flanco activo, bien el de bajada o el de subida) de la señal de contaje proveniente del codificador. Sin embargo hay disponible información relativa a la posición angular en el flanco no activo de la señal de contaje (el opuesto al activo) así como otros dos flancos en la señal de sentido de giro.

Gracias a esta interfaz de mejora de resolución angular no sólo se utiliza la información del flanco activo de la señal de contaje del sensor, sino todos los flancos de las dos señales provenientes del codificador. Esta interfaz genera dos nuevas señales de salida: una señal de contaje de salida con un flanco activo por cada flanco de las señales en cuadratura, y una señal de sentido de salida. En estas condiciones el mismo adquisidor podrá interpretar estas dos nuevas señales resultando en unas medidas de la posición angular con una resolución cuatro veces mayor a las mismas medidas realizadas en ausencia de esta interfaz.

Descripción de los dibujos A continuación se describe la invención con una serie de figuras que ayudan a comprenderla y que se relacionan directamente con una implementación de dicha invención, que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.

La Figura 1 muestra un esquema en el que puede verse un sistema de caracterización...

 


Reivindicaciones:

1. Interfaz (4) para ampliar la resolución angular de un transductor de par (1) caracterizada por que comprende:

un circuito detector, implementado incluyendo puertas lógicas, que está configurado para conectarse con el sensor de posición angular (3) del transductor de par (2) y para detectar los flancos de dos señales en cuadratura (9, 10) producidas por dicho sensor de posición angular (3) , y para generar, como respuesta, dos señales de salida (11, 12) : una señal de contaje de salida (11) que tiene un flanco activo por

10 cada flanco de subida o bajada de las señales en cuadratura (9, 10) ; y una señal de sentido de salida (12) .

2. Interfaz (4) según reivindicación 1, caracterizada por que está configurada además para aplicar las señales de salida (11, 12) a un adquisidor (5) a través de un 15 canal de entrada digital con contador (7) .

3. Sistema para ampliar la resolución angular caracterizado por que comprende el sensor de posición angular (3) , el adquisidor (5) y una interfaz (4) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2.

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