Устройство для преобразования перемещений в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/68 

Изобретение относится к элементам систем автоматического управления, а именно к преобразователям перемещений в дискретные электрические сигналы, Известно устройство для преобразо вания перемещений в код, содержащее подвижную дорожку с профилированными кодовыми метками, возле которой установлен чувствительный элемент, подключенный к входам формирователя положительных импульсов и формирователя отрицательных импульсов, связан ного с инвертором, выходы формирователя положительных импульсов и инвертора соединены с входами реверсив ного счетчика ЛНедостатком устройства является низкая точность преобразования. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для преобразования перемещений в код, содержащее якорь, блок ра бочих и индикаторных считывающих элементов, соединенный с входом блока согласования, выходы грубого отсчета которого соединены с входом блока грубого отсчета, а выход точного отсчета - с блоком точного от-/ счета 2j. Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования на участках нахождения якоря бозле положений противостояния его центра центрам рабочих считывающих элементов, которая обусловлена тем, что для указанных участков зависимость выходных сигналов считьшающих элементов от перемещений якоря имеет упрощенную форму, что ведет к непостоянству приращений выходного кода на различных интервалах диапазо на преобразования. Целью изобретения является повышение точности устройства для преобразования перемещений в код. I Поставленная цель достигается тем, что в УСТРОЙСТВО для преобразования перемещений в код, содержащее подвижньй якорь, блок считьшанщих элементов, соединенный с входом блок согласования, выходы грубого отсчета которого соединены с блоком грубого отсчета, а выход точного отсчета блока согласования - с блоком точно- го отсчета, введен коммутатор, управ ляющие входы которого соединены с выходами грубого отсчета блока сог2Iласования, информационные входы коммутатора с дополнительными выходами точного отсчета блока согласования, а выход коммутатора - с входом блока точного отсчета. На фиг.1 приведена схема устройства (для определенности - с двумя рабочими считывающими элементами) на фиг.2 - конструкция блока считывающих элементов и подвижной части; на фиг.3 --графики зависимости выходных сигналов и., считывающих элементов и зависимости входных сигналов блока точного отсчета от перемещений якоря. Устройство содержит блок 1 считывающих элементов, блок 2 согласования, коммутатор 3, блок 4 грубого отсчета, блок 5 точного отсчета, в состав блока 1 входят индикаторные считывающие элементы 6-9 и рабочие считывающие элементы 10-11, которые соединены соответственно с детекторами 12-15 и 16-17 блока 2. Выход детектора 12 - с входами элементов 18 и 19 сравнения, выход детектора 13 с входами элементов 19-21 сравнения,. выход детектора 14 - с входами элементов 21-23 сравнения, выход детектора 15 - с входами элементов 23 и 24, выход детектора 16 - с входами элементов 18 и 20 сравнения, а также с ключом 25. Вькод детектора 17 - с входами элементов 22 и 24 сравнения, |а также с ключом 26, причем ключи 25 и 26 связаны с выходом 27 точного от- счета .блока 2, соединяющим блок 2 с входом блока 5,,первьм выход элемента 18 сравнения и первый выход элемента 19 сравнения подключены к элементу И 28. Второй выход элемента 19 сравнения и первый выход элемента 20 сравнения подключены к элементу И 29, второй выход элемента 20 сравнения и первый выход элемента 21 сравнения --к элементу И 30, второй выход элемента 21 сравнения и первый выход элемента 22 сравнения - к элементу И 31, второй выход элемента 22 сравнения и первый выход элемента 23 сравнения - к элементу И 32, второй выход элемента 23 сравнения и первый выход элемента 24 сравнения - к элементу И 33, второй выход элемента 28 сравнения и выход элемента И 30 через элемент ИЛИ 34 соединены с управляющим входом ключа 35, а ВЬКОД элемента И 31 и второй , 1 1 выход элемента 24 сравнения через элемент ИЛИ 35 - с управляющим входом ключа 26, Выходы элементов И 28-33 и второй выход элемента 24 сравнения являются выходами грубого отсчета блока 2, связывающими, блоки 2 и 4, блок 3 содержит ключи 36-39, информационные входы которых связаны соответственно с выходами детекторов 12-15, предста ляющими собой дополнительные выходы точного отсчета, блока 2, а управляющие входы ключей 36-39 блока 3 соеди нены соответственно с выводами элементов И 28, 29, 32 и 33 блока 2. Ключи 36-39 связаны также с входом блока 3, блок 4 содержит преобра зователь 40 кода, подключенный к регистру 41 грубого отсчета с выходом 42 старших разрядов выходного кода, младший разряд 43 регистра 41 соединен с элементом 44 выборки блока 5. К входу элемента 44 подключены после довательно соединенные между собой преобразователь 45 напряжения в код и регистр 46 точного отсчета, выход 47 элемента 44 является выходом млад шего разряда выходного кода. Считывающие элементы 6-11 закреплены на диамагнитном основании 48 (фиг.2), вдоль которого перемещается якорь 49,считывающие элементы 6-П сос тоят из магнитопроводов 50 и обмоток 51 Устройство работает следующим образом. Если уровень сигнала, подаваемого на левый по фиг.1 вход любого из эле ментов 18-24 сравнения блока 2, превышает уровень сигнала, подаваемого lia правый вход того же элемента, то единичном состоянии находится его первый выход. Если же сигнал, подаваемый на правьй вход какого-либо из элементов 18-24 сравнения, больше по уровню, чем сигнал, воздействую 1ДИЙ на левьш вход, то в единичном состоянии находится второй выход дан ного, элемента сравнения (фиг.1). Обмотки 51 считывакшщх элементов 6-11 блока 1 запитываются от источим ка переменного тока (не показан). Обозначим вьтрямленные детекторами 12-17 выходные сигналы считывающих элементов 6,10,7,8,11 и 9 соответственно через . и, и,о , и, Ug, и„ и и,. , в случае нахождения центра якоря 49 в пределах индикаторного считыва24ющего элемента б (участок 0-1/4Т, фиг.1-3) его магнитная цепь имеет наибольшую магнитную проводимость, поскольку зазор Н между противолежащими ферромагнитными ветвями его магнитопровода 50 (фиг.2) перекрывается якорем 49, и уровень сигнала U превьш ает уровни выходных сигналов других считывающих элементов 7-11, в частности и . При выполнении данного условия-В единичном состоянии находится первый вькод элемента 18 сравнения. Как видно из графика фиг.За , на участке Т линейной координаты центра якоря 49 выполняются нерайенства Ug U.g 7 я i Щ . . Поэтому в единичных состояниях находятся все первые выходы элементов 18-24 сравнения, а вторые выходы в нулевых состояниях. Следовательно, выходы элементов И 28-33 находятся в нулевых состояниях, и на вход преобразователя 40 подаются сигналы лишь низкого уровня, что соответствует входному коду блока 4, равному ООООООО. Эта комбинация преобразуется преобразователем 40 в прямой двоичный код грубого отсчета 000 (старщие разряды выходного кода устройства), и заносится в регистр 41. Кроме того, высоким уровнем сигнала с первого выхода элемента 18 открывается ключ 25, и выходное напряжение считывающего элемента 10 через детектор 16 и ключ 25 поступает по выходу 27 блока 2 на вход преобразователя 45, оцифровывающего и вьщающего в регистр 46 код координаты центра якоря 49 внутри четверти шага Т установки рабочих считывающих элементов 10 и 11 (фиг.ЗБ). Этот внутришаговый код представляет собой младшие разряды общего выходного кода устройства. Если якорь 49 перемещается вправо .вдоль основания 48, и его центр переходит в пределы участка 1/4 1/2 Т, то, как видно из 4мг.За устанавливается следующее соотношение между уровнями выходных сигналов считьшакщих элементов 7-11 блока 1: Цд , Ug. Это означает, что в единичных состояниях находятся второй выход элемента 18 сравнения и первые выходы элементов 19-24 сравнения. На выходах элементов И 29-33 устанавливаются сигналы низкого (нулевого) уровня, а на выходе элемента И 28 - сигнал высокого (единично-1 го уровня), На вход блока 4 поступает код 1000000, преобразуемьй преобразователем 40 к виду 001, который заносится в регистр 41. Сигнал высокого уровня с выхода э Ieмeнтa И 28 открьшает ключ 36 блока 3, пропускающий вьшрямленное детектором 12 напряжение индикаторного считывающего элемента 6 на вход преобразователя 45 блока 5, где оно преобразуется в младшие разряды выходного кода устройства. При дальнейшем перемещении центра якоря 49 вдоль основания 48 в зоны (1/2 Т - 3/4 Т), (3/4 Т-Т), (Т-5/4 Т) (5/4 Т - 3/2 Т), (3/2 Т - 7/4 Т) и (7/4 Т-2 Т) проходят соответствующие им смены состояний выходов элементов 18-24 сравнения, аналогичные рассмот ренным, и на вход блока 4 поступают кодовые комбинации соответственное 0100000 (преобразуется блоком 4 в старшие разряды 010 выходного кода). 0010000 (преобразуется в старшие разряды 011), 0001000 (100), 0000100 (101), 0000010 (110), 0000001 (111). Указанным зонам соответствуют поочередные замыкания ключей 37, 25, 26, 38, 39 и 26, пропускающих на вход блока 5 сигналы со считьшающих элементов 7, 10, 11, 8, 9 и 11 (фиг.3&). Если число п пройденных центром якоря 49 шагов, равньк 0,25 кванта, четно, т.е. в разряд 43 занесено нулевое значение (,010,100,110), то элемент 44 передает на выход 47 прямой код внутришаговой координаты (младшие разряды выходного кода устройства) . Если же п нечетно, и в разряд 43 занесена единица, то на выход 47 поступает код, инверсный содержащемуся в регистре 46, которьй, как известно, с точностью до младшего разряда равен дополнительному. Такая операция необходима для обеспечения возрастания общего выходного кода как на участках увеличения входных сигналов преобразователя -45, так и на участках убываюпщх уровней этих сигналов (1/4 Т-1/2 Т), (3/4 Т-Т), ,(5/2f Т-3/2 Т) и (7/4 Т-2 Т).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВА-; НИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД, содержащее подвижный якорь, блок считьшйкнцих элементов, соединенный с входом блока согласования, выходы грубого отсчета которого соединены с блоком грубого отсчета, выход точного отсчета блока согласования соединен с блоком точного отсчета, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введен коммутатор, управляющие входы которого соединены с выходами грубого отсчета блока согласования, информационные входы коммутатора соединены с дополнительнь ет выходами точного отсчета блока согласования, а выS ход коммутатора соединен с входом i блока точного отсчета.

f- -4fT h-+--i--7i

I Ч t Jj 1 I f I

rV TTJ r

4S6 W 4Q 7 в

-A

77

и,

сэ,

iJfO 7 Ug

а

. t 71 -h- 1j -- --h0 rT IT r т 7/Г ЦТ 1fT 2Т

%

Ujo Us Uj Ufo U,, Ug Ug Un

Фиг. 2

Ug

U:

11

4---4-I10 IT /7 fT Т /IT- 2T

- 1Фиг.З