Способ преобразования перемещения в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/22 

11 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источникор информации с цифровым вычислительным устройством. Известен способ преобразования перемещения в код, при котором модулируют опорное синусоидальное напряжение в функции синуса и косинуса перемещения, модулированное синусоидельное и косинусоидальное напряжения дополнительно модулируют низкочастотными многофазными прямоугольными напряжениями типа меандр и полученные напряжения суммируют, детектируют и из детектированного напряжения выделяют низкочастотную гармоническую составляющую, которую сравнивают по фазе с одним из низкочастотных прямоугольных напряжений, по разности фаз сравниваемых напряжений формируют код перемещения И . Недостатком такого способа преобразования является наличие погреш- ности, вызванной детектированием сигнапов малого уровня. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ преобразования перемещения в код основанньй ца формировании синусного и косинусного напряжений переменного тока, модулированных по амплитуде соответственно в функции синуса и косинуса перемещения, формировании противофазных им напряжений, формироваНИИ первого и второго низкочастотных сигналов типа меандр, сдвинутых по фазе один относительного другого на 90 , формировании первого суммарноразностного сигнала, пропорционально го сумме опорного и противофазного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями за один полупериод первого низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазногоопорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями за другой полупериод пер вого низкочастотного сигнала, формировании второго суммарно-разност ного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напряжений с косинусным и противофазным коси1 усному напряжениями за,один полупер1 од второго низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напряжений с косинусным и противофазным косинусному 142 напряжениями за другой полупериод второго низкочастотного сигнала, детек- тировсШЙи первого и второго суммарно- . разностных сигналов и их суммировании, выделении низкочастотной составляющей из полученного после суммирования сигнала, сравнении ее по фазе с первым или вторым низкочастотным сигналом и формировании кода перемещения по разности фаз сравниваемых сигналов 2 . Недостатком известного способа является невысокая точность, вызванная погрешностью детектирования сигналов, близких к синусоидальным, Цель .изобретения - повышение точности преобразования перемещения в код. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования перемещения в код, основанному на формировании -синусного и косинусного напряжений переменного тока, модулированных по амплитуде соответственно в функции синуса и косинуса перемещения, формировании противофазных им напряжений, формировании первого и второго низкочастотных сигналов типа меандр, сдвинутых по фазе один относительно другого на 90°, формировании первого суммарно-разностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями за один полупериод первого низкочастотного сигнала и разности опорного и .противофазного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями за другой полупериод первого низкочастотного сигнала, формировании второго суммарно-разностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напряжений с косинусным и противофазным косинусному напряжениями за один полупериод второго низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напряжений с косинус- ным и противофазным косинусному напряжениями за другой полупериод второго низкочастотного сигнала, детектировании первого и второго суммарноразностных сигналов и их суммировании, выделении низкочастотной гармонической составляющей из полученного после суммирования сигнала, сравнении ее по фазе с: первым или вторым низкочастотным сигналом и формировании кода перемещения по разности фаз сравниваемых сигналов, ограничивают по амплитуде опорные и противофазные опорным напряжения. В результате происходит процесс переноса измерительной информации в другой частотный спектр, при котором огибающая модулирует экстремальные значения напряжения несущей частоты только одного знака. Это позволяет существенно упростить процесс детектирования и свести его к простой фильтрации несущей, причем последняя операция практически не вносят искажений, так как ее осуществляют над сигналом, форма которого соответствуе. двухполупериодному выпрямлению. На фиг.1 представлено устройство реализующее предлагаемый способ; на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая способ. Устройство фиг.1) содержит источ ник питания, подключенный к входной обмотке 2 индуктосина, выходные синусная и косинусная обмотки 3 которого подключены к смесителям 4 и 5, измерительный блок6, содержащий формирователь опорного низкочастотного сигнала типа меандр и подклю- ченньй к фазовращателю 7, выходы сме сителей 5 и 4 подключены через соответствующие детекторы 8 и 9 к сумматору 10, выход которого через фильтр 15 подключен к. измерительному блоку 6. Выход источника 1 через ограничитель 12 и инвертор 13 подключен к смесителям 5 и 4. Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. В источнике 1 формируют квазиси- нусоидальное напряжение U. пиг переменного тока (фиг.2а) и направляют его в обмотку..2 индуктосина. На выходах двух обмоток 3 индуктосина получают соответственно выходные си :напы Ugyx, , UBWX (фиг.26,в) и Ugyx Ugt,,j( (не показаны). В данном положении индуктосина сигналы , Ugyx2 синфазны переменному напряжению ,,- (фиг.2а), а сигналы и Ugjji противофазны Переменное напряжение, напра ляют в ограничитель 12 (фиг.1), гд преобразуют в последовательнос прямоугольных импульсов Uf, (фиг.2д со скважностью два, которую направ114 ляют в инвертор 13 (фиг.1). На выходе последнего получают инверсную последовательность U, (фиг.2е) импульсов. Равенство амплитуд исходной Ufj и инверсной Uf, последовательностей импульсов обеспечивается тем, что ограничитель 12 и инвертор 13 представляет собой однотипные ключевые элементы, работающие в одинаковом режиме. В измерительном блоке 6 (фиг.1) формируют последовательность низко меандрчастотных сигналов типа Uunpj (фиг.2г),направляют эту после- г довательность в фазовращатель 7 Ифиг.О, где получают другую последовательность сигналов типа меандр lUhn (не показана), сдвинутую относительно Uupp, на четверть периода этого сигнала. Исходную и инверсную последовательности импульсов U и U направляют в смесители 4 и 5. Одновременно в смеситель 4 направляют выходные сигналы Ugy,, U g,,, индуктосина и низкочастотньп4 сигнал U(jnpi , а в смеситель 5 выходные сигналы (, Ugt,(;(2 индуктосина и низкочастотный сигнал Unj. В смесителях 4 и 5 в течение одного полупериода, соответствукщего ка;«дому смесителю низкочастотного сигнала, исходную и инверсную последовательности импульсов и и Up (фиг.2д,е) суммируют соответственно с выходными сигналами, например, Ug. и Ugt,,j(jj (фиг.26,в) и получают последовательность суммарных импульсных сигналов Затем в течение другого полупериода этого эе низкочастотного сигнала последовательности Uj, , Un суммируют соответственно с противофазными им выходными сигналами Ug и УВЫХЛ и получают разностные сигналы и pjj .фиг..2ж|. Каждая из полученных последовательностей суммарно- разностных импульсных сигналов U,, и Uj.,,2 (и аналогичным образом полученные в смесителе 5 последовательности не показанные на фиг.2) представляет собой амплитудно- модулированный сигнал, глубина модуляции которого пропорциональна амплитуде ВЫХОДНЫХ сигналов индуктосина. Общий сигнал (фиг.2ж), составляенный из сигналов U представляет собой уровень постоянного напряжения, величина которого в общем случае пропорциональна амплитудам U импульсов исходной и ин- версной последовательностей переменно го напряжения. В идеальном случае величина уровня равна и. Для детектирования огибающей сигналы и (фиг.2ж) с выходов смесителей 4 и 5 фиг. направляют соответственно всдетекторы 9 и 8. В-детекторах отфильтровывают пульсации несущей частоты к получают в детекторе 9 низкочастотные прямоугольные сигнапы Otf, (фиг.2и), а в детекторе 8 (фиг. Г) - низкочастотный прямоугольный сигнал С фиг.2к), сдвинутый по фазе Относительно 0 на четверть периода этих сигналов. Амплитуды сигналов UK- и Ug- пропорциональны амплитудам выходных сигналов Ugy и Ugi,/X2 соответственно, а частота их следования равна частоте низкочастотного сигнала блока 6. Сигналы Ug и -2 суммируют в сумматоре 10 (фиг.1) . При этом на выходе сумматора 10 получают сигнал Uj (фиг.2л) слож1ной. формы. При помощи фильтра 11 (фиг.1) из сигнала Uy выделяют первую гармоническую составляющую, Полученный синусоидальный сигнал (не показан) направляют для отсчета в измерительный блок 6, где производятся сравнение его по фазе с исходным низкочастотным сигналом и преобразование разности фаз сравниваемых сигналов в код. Благодаря операциям ограничения по амплитуде опорного и противофаз- ного опорному напряжений уменьшается погрешность детектирования сигналов, что приводит к повышению точности способа преобразования перемещения в код в целом. Экономический эффект от испол1}ЗОвания изобретения определяется его техническим преимуществом.

а

и,

пит.

вьп,

б vAAAZ

Обш,

Л

ATW

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, основанный на формировании синусного и косинусного напряжений переменного тока, модулированных по амплитуде соответственно в функции синуса и косинуса перемещения, формировании противофазных им напряжений, формировании первого и второго низкочастотных сигналов типа меандр, сдвинутых по фазе один относительно другого на 90, формировании первого суммарно-разностного .сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями за один полупериод первого низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями за другой полупериод первого низкочастотного сигнала, формировании второго суммарно-разностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напряжений .с косинусным и противофазным косинусному напряжениями за один полупёриод второго низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напряжений с косинусным и противофазным кocинycнo fy напряжениями за другой полупериод вто рого низкочастотного сигнала, детектировании первого и второго сумгчарноразностных сигналов и их суммировании выделении низкочастотной гармонической составляющей из полученного пос ле суммирования сигнала, сравнении ее по фазе с первым или вторым низкоСО частотным сигналом и формировании кода перемещения по разности $аз а со сравниваемых сигналов, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, ограни- чнйают по амплитуде опорные и противо фазные опорным напряжения.

ГШ

Un.

ППП

Un

/ЛЛЛЛЛЛЛЛ -/УУУУУЛ

.K

1

ППП

ПП

Umn.

ЧЛЛДЛАЛА/

Umn,

1