Преобразователь перемещения в код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/04 

1 Изобретение относится к преобразователям электрических величин в дискретный электрический сигнал и может найти применение в устройствах цифровой индикации положения элементов управляемого объекта. Известен преобразователь перемеще ния в код, содержащий датчик, выход которого соединен через усилитель с первым входом анализатора рассогла сования, выход которого соединен с первым входом блока выбора знака, первый выход которого соединен с пер вым входом первого и второго счетчиков и блока преобразовайия частоты в код скорости, распределитель, первьш выход которого соединен с вторым входом анализатора рассогласования, второй выход соединен через фильтр с первым входом цифроаналогового преобразователя, а третий выход - с формирователем динамических программ, первый выход которого соединен с вторым входом блока выбора знака, а второй соединен через блок выбора дискретности с вторыми входами первого и второго реверсивных счетчиков и блока преобразования частоты в код скорости dl. Недостатком этого преобразователя является значительное время переходного процесса при измерении ускоренного движения, значительное время установления процесса преобразования при скачке измеряемой величины и снижение точности измерения при пере ходе на большую дискретность измерения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь перемещения в код, содержащий реверсивньй счетчик, первый перемножающий цифроаналоговьш пр образователь, последовательно соединенные датчик и блок усилителей, выходы которых соединены с первьми входами первого и второго перемножающих цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединейь с бл ком выбора знака, выход которого соединен через анализатор с блоком выбора дискретности, распределитель сигналов, соединенный через фильтр с датчиком CI2. Недостатком известного преобразователя является то, что увеличение быстродействия достигается за счет снижения точности измерения из-за увеличения дискретности, поэтому не892обходимость измерения с высокой точностью накладывает существенные orpai ничения на допустимые скорости и уско.рения измеряемых перемещений. Кроме этого, для этого преобразователя, имеюще о в канале отработки рассогласования реверсивный счетчик или регистр сдвига, характерна относительно невысокая надежность, особенно применительно к устройствам цифровой индикации в цеховых условиях. Целью изобретения является повышение точности и надежности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий реверсивный счетчик, перемножающий цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные генератор синусоидально.го напряжения, датчик и блок усилителей, введены два амплитудных детектора, аналоговый сумматор, цифровой сумматор, компаратор, формирователь импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два регистра, тактовый генератор, десятичный счетчик, блок постоянной памяти, блок ввода и хранения начальных условий, выходы блока усилителей соединены с первым и вторым входами формирователя импульсов и с входами амплитудных детекторов, выходы которых соединены с входами аналогового сумматора, выход которого соединен с аналоговым входом перемножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом одного из амплитудных детекторов, а выход - с одним из входов элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом управления первого регистра, выход тактового генератора соединен с входом десятичного счетчика, выход которого соединен через блок постоянной памяти с цифровыми входами перемножающего цифроаналогового преобразователя и первого регистра, выход которого соединён с первым входом цифрового сумматора и цифровым входом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом цифрового сумматора, выход генератора синусоидального напряжения соединен с датчиком и третьим входом формирователя импульсов, первый выход которого соединен I с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ Р1ПИ и первым входом реверсивного счетчика, а второй выход - с вторым входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом цифрового сумматора, четвертый вход которого соединен с первым выходом блока ввода и хранения начальных условий, второй выход которого соеди,нен с входом управления второго регистра и третьим входом реверсивного счетчика. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя перемещения в код; на фиг. 2 - временные диаграммы изменения сигнала огибающих U-js входе формирователя и формирования напряжения LJn и Од на его выходе; на фиг. 3 - временные диаграммы сигнала записи в регистр при угле поворота вала, равном при нулевой скорости перемещения. Преобразователь перемещения в код содержит датчик 1, выходы которого соединены со входами блока 2 усилителей, выходы которого соединены со входами амплитудных детекторов 3,4, выходы которых подключены к входам аналогового сумматора 5, выход которого соединен с аналоговым входом перемножающего цифроаналогового преобразователя 6, компаратор выход генератора 8 синусоидального напряжения подключен ко входу датчика, а также ко входу формирователя 9, к двум другим входам которого подключены выходы блока 2 усилителей Первый выход формирователя 9 соединен с входом направления счета реверсивного счетчика 10, а также с первым входом элемента ИСКПЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, второй вход которого соединен с выходом блока 7, второй выход формирователя 9 соединен с такт вым входом реверсивного счетчика 10 Выход блока 11 соединен с тактовым входом первого регистра 12. Выход тактового генератора 13 соединен с входом десятичного счетчика 14, выхо которого подключенк адресным входам блока 15 постоянной памяти, а также к информационным входам блока 12. Вы ходы блока 1.2 подключены к информационным входам второго регистра 16, а также к первым входам цифрового сумматора 17. Выход блока 16 соедине со вторыми входами блока 17. Выход блока 10 подключен к входам блока 17 894 информационные выходы блока 18 ввода и хранения начальных условий соединены с четвёртыми входами блока 17, а тактовый выход этого блока 18 соединен с тактовым входом блока 16 и входом установки нуля блока 10. Выход блока 17 является выходом преобразователя. Рассмотрим работу преобразователя на примере с использованием кругового индуктосина в качестве датчика. Синусоидальный сигнал с генератора. 8 : ,-sivic L)t является напряжением питания датчика 1, с выходов которого снимаются информационные сигналы, промодулированные по амплитуде по законам синуса и косинуса при перемещении на угол в- подвижной и неподвижной частей датчика 1 относительно друг друга 2$ - CQ3 (Wt-Si 1л &, -2С-Ua Y,-cos a it-cos Эти сигналы передаются на входы блока 2 усилителей, с выходов которых с{1имаются усиленные сигналы UiS--KiO s Uini-cos 6)t 51И и, . Озс K2U2c U3vn-CoSUjl-COS&-, где K-i - коэффициент усиления по напряжению блока 2. Выходные сигналы блока 2 подаются на входы амплитудных детекторов 3,4, с выходов которых снимаются напряжения UAs-IUj.eiM-e-l, . ,.. Выходные- напряжения блоков 3,4 поступают на входы аналогового сумматора 5, на выходе которого образуется суммарный сигнал U5--U3w(|Sivie-UlQ75&n Выход блока 5 подключен к аналоговому (опорному) входу блока 6, на цифровые входы которого поступают последовательно перебираемые п значений функции (.Л/1- ( .ISfMoiUICoSoil в интервале изменения d, от О до jr с шагом где ес электрический эквивалент рассогласования, х положений подвижной части датчика 1 относительно неподвижной П-V. числа уровней дискретизации на один шаг неподвиж ной части датчика 1 V- где jto - шаг неподвижной части датчика 1. Перемножающий цифроаналоговьш преобразователь 6 производит вычисл ние Значение этого напряжения при и.в будет Ъ Сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 6 поступает на вход компаратора 7, на второй вход которог поступает сигнал O/jg с выхода амплитудного детектора 3. Выходной сигнал кьмпаратора 7 будет п Го nPH., аеи 0. ИзменеНие этого сигнала в интервале от О до происходит дважды, при --0- и о -Зг-5 . Выходы генератора 8 и блока 2 усилителей подаются на входы формирователя 9, который формирует два сигнала Vg о qpw -Q-CO, npu д С|-лИ : , где k 0,1,2......., a также сигнал (Jq , задний фронт которого приходится на Ug 0, если перемещение осуществляется слева направо и на Ug 1, если перемещение осуществляется в противоположlioM направлении. Таким образом, сиг нал Uq можно использовать для определения направления перемещения во время заднего фронта сигнала Ug (фиг. 2). Генератор 13 вырабатывает прямоугольные импульсы, поступающие на вход счетчика 14, на выходе которог последовательно перебираются значен младших разрядов величины преобразования. Выход счетчика 14 поступае на адресный вход блока 15 постоянной памяти, выход которого подключе к цифровым входам перемножающего цифроаналогового преобразователя 6. В блоке 15 записываются значения функции .l+|со ы| Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 1 в зависимости от нахождения угла в интервале 0- или -jr выдает сигнал tJ записи в регистр 12. в момент совпадения йладших разрядов величины перемеи}ения, записанной в счетчике 14, с действительной величиной перемещения подвижной части датчика 1 относительно неподвижной (фиг. 3). Старший разряды числа, соответствующего величине перемещения, вычисляются счетчиком 10. Управляющими сигналами для него являются сигналь направления счета и тактовый от формирователя 9, а также сигнал установки О с блока 18. Блок 18 осуществляет запись и хранение величины преднабора значения перемещения УПР и выдает тактовый импульс начала преднабора для установки в О счетчика 10 и записи в регистр 16 начального рассогласования Хо (на момент начала преднабора). Сумматор 17 осуществляет вычисление значения ;K-Xtlp Ko-Scт-X ц i где XciT показание счетчика 10, Хц,д - величина, записанная к данному моменту в регистр 12. При оценке точности преобразования предлагаемого устройства по сравнению с прототипом рассматривается работа преобразователей в одинаковых условиях, т.е. применительно к использованию в устройстве цифровой индикации положения, например рабочего органа металлорежущего станка. При этом первостепенное значение имеет максимальная скорость перемещения, при которой не происходит потери информации о величине перемещения в преобразователе, а точность определения нового положения остается высокой. В предлагаемом преобразователе оцифровка величин перемещения от-О до 0,999 мм и от 0,999 мм до 10 м и больше осуществляется раздельно. Оцифровка младших разрядов происходит внутри щага циклического датчика, а старших разрядов - по переходу через О огибающей сигнала этого датчика. Максимальная скорость перемещения, при которой согласно изобре7тению осуществляется преобразование без потери информации, равна MAk ОПРбО, где максимально допустимое рассогласование без пот ри информации (1 мм в предлагаемом преобразователе), оПР частота опроса рассогла сования (10 кГц в предлагаемом решении). Подставляя численные значения в зависимость для максимальной скорос ти перемещения, при которой предлаг 98 емый преобразователь -работает без потери информации, получим SMAKC 10 10000-60 600 /мин , .Процесс оцифровки младших разрядов в предлагаемом преобразователе осуществляется при переходе рабочего органа к заданной позиции, который осуществляется на небольшой скорости. Годовой экономический эффеКт от внедрения цифровой индикации, основой которой является предлагаемый преобразователь перемещения в код, на станке 2А622Ф1-1 составляет 686 руб, на станок.

Йятсда

У.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий реверсивный счетчик, перемножающий цифроаналоговый . преобразователь, источник синусоидального напряжения, выход которого соединен со входом питания датчика, выходами соединенного со входами блока усилителей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности преобразователя, в него введены два амплитудных детектора, аналоговый сумматор, цифровой сумматор, компаратор, формирователь импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два регистра, тактовый генератор, десятичный счетчик, блок постоянной памяти и блок ввода и хранения начальных условий, выходы блока усилителей соединены с первым , и вторым входами формирователя импульсов и со входами амплитудных детекторов, выходы которых соединены с входами аналогового сумматора, выход которого соединен с аналоговым входом перемножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом одного из амплитудных детекторов, а выход - с одним из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом управления первого регистра, выход тактового генератора соединен с входом десятичного счетчика, выход которого соединен через блок постоянной памяти с цифровыми входами I перемножающего цифроаналогового преобразователя и первого регистра, выход которого соединен с первым входом цифрового сумматора и цифровым входом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом цифрового сумматора, выход генератора синусоидального напряжения соединен jnarai с третьим входом формирователя пульсов, первый выход которого соеЦшс : динен с вторым входом элемента tend ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первым входом реверсивного счетчика, а второй вы-, ход - с вторым входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом цифрового сумматора, четвертый вход которого соединен с первым выходом блока ввода и хранения начальных условий, второй выход которого соединен с входом управления второго регистра и третьим входом реверсивного счетчика.