ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ-КОД Российский патент 2008 года по МПК H03M1/64 G01D5/245 G01R25/08 

Описание патента на изобретение RU2316110C2

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления, для автоматического ввода информации в электронно-вычислительную машину (ЭВМ).

Предлагаемое изобретение предназначено для преобразования перемещения в цифровой код.

Известны преобразователи перемещения в код, содержащие фазовращатель, выход которого через нуль-орган соединен с первыми входами элементов совпадения, вторые входы которых соединены с разрядными выходами счетчика, вход которого соединен с выходом генератора импульсов [Зверев А.Е., Максимов В.П., Мясников В.А. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. - Л.: Энергия, 1974, с.156].

Недостатком такого устройства является невысокая точность из-за погрешностей фазовращателя, возникающих при нестабильности его параметров.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому устройству являются преобразователи перемещение-код с коррекцией погрешностей фазовращателя, в которых два выхода фазовращателя через фазосдвигающие элементы подключены к нуль-органам, выходы которых подсоединены к входам триггера, выход которого через ключ и фильтр низкой частоты подключен ко второму входу третьего нуль-органа, первый вход которого соединен с входом второго нуль-органа, а выход соединен с первым входом схем совпадения, вторые входы которых соединены с разрядными выходами счетчика, вход которого соединен с выходом генератора импульсов [Кутянина В.Н., Королева А.И. Преобразователь угол-код параллельного считывания с коррекцией погрешностей фазовращателя. Труды МИЭМ. Устройства и системы автоматики. Выпуск 26. М.: 1972, с.51].

Недостатками прототипа являются большое время выработки корректирующего сигнала (несколько десятков периодов питающего напряжения) и недостаточная точность работы при изменении частоты питающих напряжений и нестабильности параметров фазосдвигающих элементов.

Техническая задача, которую решает предлагаемый преобразователь, состоит в повышении точности преобразования перемещение-код и быстродействия за счет введения блоков, компенсирующих погрешности.

Техническая задача решается тем, что в преобразователь, содержащий фазовращатель с двухфазным напряжением, два выхода которого соединены с нуль-органами, первый из которых через элемент задержки, а второй непосредственно подключен к элементу ИЛИ, который подключен к счетному входу первого триггера, генератор импульсов, соединенный с входом счетчика, разрядные выходы которого соединены с первыми входами элементов совпадения, вторые входы которых соединены с формирующим элементом, предназначенным для выдачи импульса, согласно предложенному изобретению введены второй триггер, два элемента совпадения, элемент задержки, одновибратор и реверсивный счетчик, прямой выход первого триггера подсоединен к первому входу первого элемента совпадения, второй вход которого подсоединен к выходу генератора импульсов, а выход - к счетному входу второго триггера, подсоединенного к входу обратного счета реверсивного счетчика, инверсный выход первого триггера подсоединен через элемент задержки к входу одновибратора, выход которого подсоединен к первому входу второго элемента совпадения, второй вход которого подсоединен к генератору импульсов, а выход - к входу прямого счета реверсивного счетчика, выход которого подсоединен к входу формирующего элемента.

По сравнению с прототипом отсутствуют погрешности преобразования перемещение-код. Также предлагаемое устройство обладает большим быстродействием по сравнению с прототипом.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства.

Предлагаемый преобразователь перемещения в код содержит фазовращатель 1 с питанием двухфазным напряжением Un1, Un2, нуль-органы 2 и 3, элементы задержки 4 и 13, элемент ИЛИ 5, генератор 6 импульсов, счетчик 7, схемы 8, 10 и 15 совпадения, триггеры 9 и 11 со счетным входом, одновибратор 14, реверсивный счетчик 12.

Рассматриваемое устройство работает следующим образом.

Фазовращатель 1 питается напряжениями:

Un1=Umsinωt,

где Um, ω - соответственно амплитуда и циклическая частота напряжений.

Счетчик 7 работает непрерывно от генератора 6 импульсов. Счетчик 7 синфазируется с напряжением Un2 таким образом, что он обнуляется в момент времени

где tn2 - момент перехода напряжения Un2 через ноль, он определяется из (1) при Un2=0:

τ1 - постоянная величина временной задержки обнуления счетчика 7 (цепь синхронизации на чертеже не показана).

Нуль-орган 2 срабатывает в момент t1 перехода через ноль первого выходного напряжения фазовращателя

Нуль-орган 3 срабатывает в момент t2 перехода через ноль второго выходного напряжения фазовращателя

где Um1, Um2, ψ1, ψ2 - соответственно амплитуды и начальные фазовые сдвиги выходных напряжений фазовращателя, ω - циклическая частота. При этом в общем случае (2)

где ϕ - измеряемое перемещение,

Δϕ - погрешность измерения.

Элемент задержки 4 задерживает импульс нуль-органа 2 на периода Т питающего напряжения Un1, Un2, т.е. с временем задержки

где Т - период питающего напряжения фазовращателя, равный

Т=2π/ω.

Триггер 9 срабатывает от импульса нуль-органа 3 в момент t2 и возвращается в исходное состояние в момент t3 импульсом с элемента задержки 4. Таким образом, длительность импульса на выходе триггера 9 равна

где

Из (3), (4) следует, что при U1=U2=0 получаем:

С учетом (5)-(10) находим, что с выхода триггера 9 снимается импульс, длительность которого пропорциональна двойной погрешности измерения:

В течение этого времени на выход 10 поступает число импульсов, равное

где TГИ, ωГИ - соответственно период и циклическая частота сигналов генератора 6.

Триггер 11 делит это число импульсов пополам, получая число импульсов, пропорциональное погрешности измерения Δϕ, и подает их на вход обратного счета реверсивного счетчика 12. Число импульсов, поступивших на реверсивный счетчик, равно

При срабатывании триггера 9 от импульса нуль-органа 3 подается сигнал с его инверсного выхода через элемент задержки 13 на одновибратор 14. Время задержки τ3 элемента 13 совпадает с временем задержки τ1 обнуления счетчика

Одновибратор, срабатывая в момент времени t4, равный

t4=t23,

открывает через элемент совпадения 15 для импульсов генератора 6 вход прямого счета реверсивного счетчика 12. После того как на счетчик поступит n15 импульсов, причем n15=n12, то есть через интервал времени

единичный сигнал на выходе реверсивного счетчика станет нулевым в момент t5=t4+TPC.

В этот момент формирующий элемент выдает импульс, поступающий на первые входы элементов совпадения 8, на вторые входы которых поступают сигналы счетчика 7. Таким образом, с выходов элементов 8 считывается код a1, a2,... an счетчика 7, соответствующий моменту времени t5.

Нетрудно видеть, что от момента обнуления счетчика 7 до момента считывания информации с преобразователя перемещение-код протекает время, равное

Тϕ=t23+TPC-tC,

или с учетом (2), (10), (14), (15):

Подставляя (6), (14), (13), (2') в (16), получим:

Выражение (17) свидетельствует о том, что в реверсивном счетчике 12 происходит компенсация погрешности Δϕ и постоянной составляющей π/2.

Соответственно число импульсов, поступившее на счетчик 7 от момента tC его обнуления до момента t5 считывания информации с его выхода, равно

или с учетом (17):

Отсюда следует, что действительно предлагаемый преобразователь перемещение-код формирует цифровой сигнал, пропорциональный измеряемому перемещению ϕ, обеспечивая компенсацию погрешностей, возникающих из-за нестабильности параметров фазовращателя, т.к. выражение (18) не содержит членов, связанных с погрешностями.

Похожие патенты RU2316110C2

название год авторы номер документа
ВИЕ-ЛНОТЕКА 1972
SU334581A1
Устройство для измерения вихревого компонента скорости потока 1984
  • Карпяк Андрей Илларионович
  • Коропецкий Михаил Мафтеевич
  • Петрушко Игорь Владиславович
SU1265619A1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ - КОД 2007
  • Косинский Анатолий Васильевич
  • Резян Арутюн Давидович
RU2353054C1
АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА 1996
  • Погорецкий Валерий Николаевич
RU2115229C1
Линейно-импульсный формирователь 1974
  • Ивин Лев Федорович
  • Леденев Геннадий Яковлевич
  • Самохин Валерий Павлович
  • Толстоусов Георгий Николаевич
SU525236A1
Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь 1985
  • Воителев Александр Ильич
  • Лукьянов Лев Михайлович
SU1279069A1
Цифровой фазометр для измерения фазовых сдвигов между переменными напряжениями 1973
  • Коровин Ремир Владимирович
  • Беззапонов Алексей Григорьевич
SU478264A1
Аналого-цифровой преобразователь с частотным преобразованием 1988
  • Лукьянов Лев Михайлович
  • Телепин Аркадий Павлович
SU1547066A1
Устройство для автоматического измерения погрешности фазовращателя 1981
  • Домрачев Вилен Григорьевич
  • Слепич Андрей Николаевич
SU1179525A1
Устройство для поверки цифровых измерителей девиации фазы 1990
  • Гладилович Вадим Георгиевич
  • Тютченко Валерий Иванович
SU1781651A1

Реферат патента 2008 года ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ-КОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления, для автоматического ввода информации в электронно-вычислительную машину (ЭВМ). Предлагаемое изобретение предназначено для преобразования перемещения в цифровой код. Технический результат заключается в повышении точности преобразования перемещение-код и быстродействия за счет введения блоков, компенсирующих погрешности. Преобразователь содержит фазовращатель (Ф) (1) с двухфазным напряжением, два выхода которого соединены с нуль-органами (НО) (2, 3), первый из которых через элемент задержки (ЭЗ) (4), а второй непосредственно подключен к элементу ИЛИ (5), который подключен к счетному входу триггера (ТГ) (9), генератор импульсов (ГИ) (6), соединенный с входом счетчика (7), разрядные выходы которого соединены с первыми входами элементов совпадения (ЭС) (8), вторые входы которых соединены с формирующим элементом (ФЭ) (16). Введены второй ТГ (11), два ЭС (10, 15), одновибратор (14) и реверсивный счетчик (РСЧ) (12). Прямой выход ТГ (9) подсоединен к первому входу первого ЭС (10), второй вход которого подсоединен к выходу ГИ (6), а выход - к счетному входу второго ТГ (11), подсоединенному к входу обратного счета РСЧ (12). Инверсный выход первого ТГ (9) подсоединен через ЭЗ (13) к входу одновибратора (14), выход которого подсоединен к первому входу второго ЭС (15), второй вход которого подсоединен к ГИ (6), а выход - к входу счетчика прямого счета РСЧ (12), выход которого подсоединен к входу ФЭ (16). 1 ил.

Формула изобретения RU 2 316 110 C2

Преобразователь перемещения в код, содержащий фазовращатель с двухфазным напряжением, два выхода которого соединены с нуль органами, первый из которых через элемент задержки, а второй непосредственно подключен к элементу ИЛИ, который подключен к счетному входу первого триггера, генератор импульсов, соединенный с входом счетчика, разрядные выходы которого соединены с первыми входами элементов совпадения, вторые входы которых соединены с формирующим элементом, предназначенным для выдачи импульса, отличающийся тем, что в него введены второй триггер, два элемента совпадения, элемент задержки, одновибратор и реверсивный счетчик, прямой выход первого триггера подсоединен к первому входу первого элемента совпадения, второй вход которого подсоединен к выходу генератора импульсов, а выход - к счетному входу второго триггера, подсоединенного к входу обратного счета реверсивного счетчика, инверсный выход первого триггера подсоединен через элемент задержки к входу одновибратора, выход которого подсоединен к первому входу второго элемента совпадения, второй вход которого подсоединен к генератору импульсов, а выход - к входу прямого счета реверсивного счетчика, выход которого подсоединен к входу формирующего элемента.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2316110C2

ДОМРАЧЕВ И.Г
и др
Схемотехника цифровых преобразователей перемещений
Справочное пособие
- М.: Энергоатомиздат, 1987, с.117, рис.7.1, с.118
Преобразователь перемещений в код 1986
  • Косинский Анатолий Васильевич
  • Крицберг Леонид Вольфович
  • Холомонов Андрей Алексеевич
  • Субботин Сергей Васильевич
SU1367158A1
Преобразователь угла поворота вала в код 1976
  • Косинский Анатолий Васильевич
  • Королева Аида Ивановна
SU594515A1
GB 1340072, 05.12.1973
Способ приготовления мыла 1923
  • Петров Г.С.
  • Таланцев З.М.
SU2004A1

RU 2 316 110 C2

Авторы

Косинский Анатолий Васильевич

Даты

2008-01-27Публикация

2004-07-06Подача