Преобразователь перемещения в код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/06 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых следящих системах цифрового управления угловыми и линейными перемещениями рабочнх органов различных механизмов. Известен преобразователь угла поворота вала в код5 содержащий генератор опорного напряжения, выход которого подключен к синусно-косинусноьгу датчику угла, вьгход которого подключен к ОДН1Ш входам первого и второго операционных усилителейз выходы операционных усилителей подключены к входам суммирующего усилителя и к од ним входам первого и второго функциональных цифро-аналоговых преобразователей (ФЦЛП) , другие входь ФЦАП соединены с выходами разрядов реверсивного счетчика, а выходы первого и второго ФЦЛП подключены к другим вхо дам перБого и второго операционьшгх усилителей соответственно,, выходь суммирующего усилителя и генератора опорного напряжения подключены к ана логовому умножителю, выход которого через фильтр подключен к генератору управляемой частоты и дискриминатору выходы которых подключены к входа1Ч реверсивного счетчика ClJ. Недостатками данного преобразователя являются сложность и невысокая точность о Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь перемеп5ени}з в код содержащий фазовращатель,, выход которого подключен к фазовому детектору, выход последнего подключе к одному входу нуль-органаJ выход кс торого подключен .к входам сложения v зь;ч тания реверсивного счетчика, выходы младших разрядов реверсивного счетчика подключень к одним входам блока сравнения, генератор импульсов подключенный к счетчику, выходы млад ших разрядов которого подключены к другим входам блока сравнения, вькоды блока сравнения и выходы старнгих (п и п разрядов реверсивного счетчика подключены к первьм и вторым входам формирователя ШИМ-сигналов вьосоды ко торого через усилители мощности подключены к входам фазовращателя 5 выходы разрядов реверсивного счетчика через первый и второй дeш rфpaтopы подключены к у станов очньи вxoдa f триттера, выходы которого подключены к трг.|ТЬИМ входам формирователя 11№ -гигиалов и к управляющим входам реверсивного счетчика С 2 , едостатком известного преобразователя является егп сложность. Цель изобретения - упрощение преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе перемещения в код 5 содержащем фазоврал(атель, выход которого подключен к первому входу фазового детектора 5 выход которого через фильтр подключен к одному входу нуль-органа, выход которого подключен к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы младщих разрядов реверсивного счетчика подключены к одним входам блока сравнения, генератор импульсов, подключенный к счетчику, вьпходы младших разрядов которого подключены к другим входам блока сравнения, выходы блока сравнений и выходы старщих (n-l) и п разрядов реверсивного счетчика подключены к первым и вторьм входам формирователя 01Ш-сигналов, выходы которого через усилители мощности подключены к входам фазовращателя, выходы старших () и п разрядов счетчика и выход генератора импульсов подключены соответственно к третьим и четвертому входам формирователя НИМ-сигналов, а выход n+m разряда счетчика подключен к другому входу нуль-органа, выход п разряда счетчика через фильтр подключен к второму входу фазового детектора. При этом формирователь 1 ИМ-сигна-. лов выполнен из четьгрех коммутаторов у попарно подключенных к установочным входам двух триггеров, каждый из коммутаторов содержит последовательно соединенные дещифратор и логический элемент ЗИ-4ИЛИ. На фиг, 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 то же5 коммутатора; на фиг, 3 - таблица, иллюстрирующая логику работы формирователя ШИМ-сигналов, Преобразователь содержит последовательно соединенные генератор импульсов и суммирующий счетчик 2, выходы )-х младших разрядов которого подключены к одн1-ш входам блока оразрядного сравнения кодов, раздеенного на блоки 3 и 4, реверсивный -разрядный счетч1 к 5, прямые выхоы (п-2)-х младщих разрядов которого одклвдче ш к другим входам блока 3 31 сравнения кодов, а инверсные выходы к другим входам блока 4 сравнения кодов, формирователя llll-IM-сигналов, состоящего из коммутаторов 6-9, тактирующие входы которых соединены с инверсным выходом гнератора 1, управляющие входы - с выходами п-х и (n-l)-x разрядов счетчиков 2 и 5, а информационные входы - с выходами бло ков 3 и 4 сравнения кодов, триггеров 10 и 11, установочные входы которых соединены с выходами коммутаторов 6-9, а выходы соединены с входами усилителей 12 и 13 мощности, выходы которых соединены с фазовращателем, состоящим из источников 14 и 15 излу чения, оптически связанных через четырехфазное растровое сопряжение 16 с приемниками 17 излучения, подключе ными через сумма-разностньш блок 18 к одному входу фазового детектора, состоящего из блока 9 сравнения фаз второй вход которого через фильтр 20 соединен с выходом п-го разряда суммирующего счетчика 2, а выход через последовательно соединенные фильтр 2 нижних частот подключен к одному вхо ду нуль-органа 22, другой вход которого соединен с выходом (п-(-т)-го старшего разряда суммирующего счетчи ка 2, а выходы подключены к входам реверсивного счетчика 5. Каждый из коммутаторов 6-9 (фиг. состоит из дещиЛратора 23 и логического элемента ЗИ-4ИЛИ 24, Преобразователь работает следующим образом. Генератор 1 импульсов, работая не прерывно, заполняет суммирующий счет чик 2 прямоугольными импульсами,кото рые с первых выходов счетчика поступают с (п-2)-х младших разрядов на входы блокон 3 и 4 сравнения кодов, с (n-l)-ro и n-1o старших разрядов на первые два управляющих входа коммутатора 6-9, с п-го старшего разряд на вход фильтра 20, с ()-го старшего разряда на тактирующий вход нул органа 22. На другие входы блоков 3 и 4 срав нения кодов соответственно поступают прямой и инверсный коды с (п-2)-х младших разрядов реверсивного счетчи ка 5. С выходов (п-1)-го и п-го стар ших разрядов реверсивного счетчика 5 код подается на вторые два управляющих входа коммутаторов 6-9, 5 Поскольку cyhfMHpyKiiiiHH счетчик 2 непрерывно производит подсчет импульсов генератора 1, следующих с постоянной частотой FJ-, , то код счетчика 2 изменяется пропорционально времени с частотой Ffj, В моменты времени, когда код (п-2)х младтих разрядов суммирующего счетчика 2 сравнивается с прямым и инверсньм кодами (п-2)-х мпадпих разрядов реверсивного счетчика 5, соответственно на выходах блоков 3 и 4 сравнения кодов возникают единичные импульсы, которые поступают на информационные входы коммутаторов 6-9. Выходы коммутаторов 6 и 8 подключены соответственно к входам установки в единицу триггеров 10 и 11, а выходы ко мутаторов 7 и 9 подключены к входам их установки в нуль. В зависимости от значения кодов (n-l)-ro и п-го старших разрядов счетчиков 2 и5 выходные импульсы блоков 3 и 4 сравнения кодов проходят через соответствующие коммутаторы и устанавливают триггеры 10 и 11 либо в нуль, либо в единРП1у. Для исключения влияния переходник процессов при установке уровня сигналов в счетчиках 2 и 5 и блоках 3 и 4 сравнения кодов выходные импульсы коммутаторов 6-9 стробируются импульсами С-, генератора 1 , в результате чего с едннич 1ых выходов триггеров 10 и 11 снимаются 11№1-сигналы, первые гармоники которых 1меют вид Ug si р. Sujcosoit; U СО5 0 jy cosurt; где u.i Fj -- - частота следования выходных импульсов п-го разряда счетчика 2; 6. - цибровое значение пространственной фазы растрового сопряжения 16 {формируется на выходе счетчика 5). . ШШ-сигналы триггеров 10 и П через усилители 12 и 13 мощности подаются на входы источников 14 и 15 излучения. Потоки излучения источников, пройдя через растровые сопряжения 16, поступают на входшле зрачки приемников 17 излучения, выходные сигналы которых имеют вид: К . si пем(ит cos6) -cosun:; Uj, s i п6(1-m-со5б) -cosujt;

и,. cosв(Urn.sine) .cosoJt;

l j KCOse(1-ni .sine)-costtjt, где К - коэффициент, учитывающий коэффициенты передачи триг«еров 10 и 1 1 усилителе{| 2 и 3 мощности, источников 14 и 15 излучения, растровых сопряжений 16 и приемников 17 излучения}

m - коэффициент модуляции растрового сопряжения 16.

Сигналы приемников 17 излучения алгебраически суммируются и масштабируются сумма-разностным блоком 18 и поступают в виде результирующего сигнала 5 п (6ц -Ю cosujt на вход блока 19 на другой вход которого подается с фильтра 20 опорный сигнал несущей частоты cosuJt. Постоянная составляющая выходного

сигнала блока 19 вида sin(0(-e) поступает через фильтр 21 нижних частот на вход нуль-органа 22.

Пока входное напряжение нуль-органа 22 превьппает величину его порога

срабатывания, тактирующие сигналы с

F..частотой - jvMVf с выхода старшего раз

ряда суммирующего счетчика 2 проходят на вычитающий либо на суммирующий входы реверсивного счетчика 5 в зависимости от знака выходного напряжения нуль-органа 12.

Когда выходное напряжение нуль-органа 22 станет нулевым, наступит режим равновесия и измеряемая фаза станет равной 0 « точностью младтего разряда реверсивного счетчика 5.

Блоки 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, П , 12 и I3 преобразователя осуществляющие функционаональное цифро-аналоговое преобразование кода реверсивного счетчика 5 в амплитуды первых гармоник напряжений, запитывающих источники 14 и 15 излучений- по законам s t п в| и cos0, выполнены на дискретных элементах.

Аналоговые узлы 18-22 преобразователя могут быть вьшолнены с помощью линейных интегральных схем, упрощающих устройство.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий фазовращатель, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, выход которого через фильтр подключен к одному входу нуль-органа, выход которого .подключен к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы младших разрядов реверсивного счетяи на подключены к одним входам блока сравнения, генератор импульсов, под люченный к счетчику, выходы младиих разрядов которого подключены к другим входам блока сравнения,и выходы старших (n-l) и п разрядов реверсивного счетчика подключены к первым и вторым. входам формирователя П1ИМ-сигналов, выходы которого через усилители мощ.ности подключены к входам фазовращателя, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, выходы старших (п-1) и п разрядов счетчика и вькод генератора импульсов подключены соответственно к третьим и четвертому входам формирователя и(ИМ-сигналов, а выход ni-rn разряда счетчика подключен к другому входу нуль-органа, выход п разряда счетчика че1)ез фильтр подключен к второму входу фазового детектора. (Л 2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю D и и с я тем, что формирователь Ш№ -сигнапов выполнен из четырех коммутаторов, попарно подключенных к установочным входам двух триггеров, а каждый из коммутаторов содержит последовательно соединенные дешифратор и логический элемент ЗИсо ю 4ПЛИ.