Преобразователь перемещения в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/44 

1 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых следящих системах, системах.цифрового управления положением и перемещением различных объектов. Целью изобретения является повышение точности и упрощение преобразователя . На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователяj на фиг. 2. - диаграмма сигналов 1-го кодирунщего блока J на фиг„ 3 - диаграмма, сигналов 1-го кодирующего блока с дополнительными бгтоками. Преобразователь перемещения в код содержит (фиг, 1) синусно-косинусный датчик 1, Р кодирующих бло ков 2g (I 1 ,,.., ,Р) , каждый из которых включает фазорасщепитель Зп, блок Ag компараторов и дешифратор 5g, аналоговые коммутаторы 6,кроме того, преобразователь перемещени в код содержит дополнительный фазорасщепитель 7g, компаратор 8 , двух входовой аналоговый коммутатор 9g и дополнительный дешифратор lOg, Количество выходов m j фазорасщепителя Зп определяется числом уро ней квантования h кодирующего блок 2 и равно , для 1 1, для ...,Р. Количество -аналоговы входов аналогового коммутатора 6 равно.кп. Количество компараторов в блоке 4 равно . для 1 2,.,.,Р Для оно составляет величину --, при четном m ,а для нечетного оно равно т, „Число входов дешифратора 5g равно количеству компараторов в бло ке 4,, е, Число выходов дешифратора 5g .рав но числу разрядов iv.-. кодирующего блока 2, которое определяется нера венством HgSiogjhg, причем равенство имеет место, если hg равно целочисленной степени числа 2. Прямые и инверсные выходы синусно-косинусного датчика 1 подключены к входам фазорасщепителя 3,. Пер вый и второйВЫХОДЫ аналогового ком мутатора 6g для ,2,,.„jP-l подключены к первому и второму входам фазорасщепителя кодирующего бло ка , а входы - к выходам фазо642расщепителя 3j . Выходы фазорасщепителя 3g с номерами ,.,. ,т,,-1 подключены также к входам блока компараторов 4g, где ,,..,Р. Для к входам блока 4, подсоединены выходы фазовращателя 3, с номерами i 1 1,..,, - , если т, - четное число, в противном случае ,., jirij . Кодирующий блок 2g (фиг, I) содержит дополнительные фазорасщепитель 7j, компаратор 8g, двухвходовой аналоговый коммутатор 9g и депзифратор lOg для ,,,.,Р, Первый и второй выходы аналогового коммутатора 6g., подключены к первому и второму входам фазорасщепителя 7 и через аналоговый коммутатор 9|) - к первому и второму входам фазорасщепителя 3. Выход фазорасщепителя 7g соединен с входом компаратора 8j , выход которого подключен к п.-ому входу дешифратора lOf, и управляющему входу коммутатора 9 . Кроме того,выход компаратора 8j подключен к дополнительному (П|)+1)-ому управляющему входу коммутаторе если hg - нечетное число. этом п UJi.--l-ui Ь 1 2-1 Преобразователь перемещения в .код работает следующим образом. Синусно-косинусньш датчик 1 вырабатьшает четыре; синусоидальных напряжения и ,.,.,U , сдвинутых друг относительно друга на четверть периода (Cf- 2 (i-D), где Ug ,(f - амплитуда и фаза напряжений соответственно;N 1 коэффициент пропорциональности ; (А - величина перемещения (например, углового); i - номер выхода синусно-косинусного преобразователя 1, i 15...,4. Эти напряжения, однозначно определяющие значение фазы (f в пределах диапазона , поступают на входы фазорасщепителя 3,,. вьшолненного, например, в виде цепочки последовательно соединенных резисторов с отводами для подключения вхо ных и снятия выходных напряженир и,- , которые образуют т,.-фазную си тему напряжений U,,sin(,(i-l)), где f и величина кванта (едини цы младгаего разряда ПДК,) кодирующего блока 2, ; ,...,m,- номер выхода 3,. Сформированные напряжения поступают на входы компараторов блока 4 ,. Здесь и далее компараторы осуществляют сравнение входных напряжений с нулевьм потендиалом. Ко параторы формируют сигналы, представляющие собой однопеременный дв ичный код, который подается на дешифратор 5(, формирующий на своем выходе п,-разрядный позиционный двоичный код (ПДК,) кванта J,, в пределах которого заключено значение фазы f J,q Cf(J,+l)q, , где I,0,..,h,Таким образом, код ПДК на выхо де кодирующего блока 2, представля ет собой старшие разряды выходного кода преобразователя перемещения в код. С целью определения следующих разрядов кода, на выходе коммутато ра 6 , подключается пара напряжений фазорасщепителя 3,, с помощью кото рых в кодирующем блоке 2 уточняется значение фазы Cf в пределах кванта J, . Диаграмма выходных сигналов 1); фазорасщепителя 3, и выходных напряжений Р|, Q, коммутатора 6, в пределах для случая h,4 при ведена на фиг. 2. Выходные сигналы коммутатора 6, поступают на фазорасщепитель 3 кодирующего блока 2. Поскольку принцип действия кодирующих блоков 2g для 1 1 одинаков, рассмотрим работу кодирующего блока 2. На первый и второй входы фазорасщепителя 3g подается пара напряжений Pg.| и Q J., от аналогового коммутатора бе-( PJ., ljgsinu(fj., j (1) Qg., UoSin(iQj -qg,), (2) 64 гделс р , (f 2 afj-q к остаточная ность, не скомпенсированная в кодирующем блоке 2g.| и подлежащая преобразованию в Ь | число на выходе кодирующего блока 2 (, и величина его кванта. С выходов фазорасщепителя 3 снимается Гоп-фазная система напряжений Ug; llosin(uq.,-q(i-l)), (3) где qp -- , q , - величина кванта кодирующего блока 2f.,; - номер выхода фазорасщепителя . Эти напряжения поступают на входы компараторов блока 4, на выходах которых образуется (hg-1)-разрядный единичный код разности uCfg., , проквантованной с щагом. q.. Величина этого кода равна jg , а ее представ-: ление в п -разрядном ПДК (ПДК) образуется на выходе дешифратора 5{. Коммутатор 6f передает на свои первый и второй выходы пару напряженийЕ f r gJe+г Эти напряжения, передаваемые в кодирующий блок 2g,, однозначно характеризуют остаточную разность flCf , подлежащую дальнейшему преобразованию. Последний кодирующий блок 2 п формирует Пр-разрядный ПДК, представляющий собой младшие разряды выходного п-разрядного кода преобразователя перемещения в код. причем п р п.. При введении на входе и вьпсоде 1-го кодирующего блока дополнительных блоков преобразователь работает следующим образом. Сигналы с выходов коммутатора 6g-(, описываемые выражениями (1) и (2), поступают на первый и второй входы фазорасщепителя 7j , образованного, например, двумя равными резисторами (фиг.1) и формирующего сигнал вида

и il,sin(ACf.,- 3Jd ).

При этом на выходе компаратора 8j формируется уровень логического О,

Q.i если ЛС. , и уровень логической

1, если iц,, . Таким образом,

компаратор 8g осуществляет разбиение диапазона преобразования кодирующего блока 2р , равного q, на две равные части. Если выход компаратора соответствует О, то на первый и второй выходы коммутатора 9е передается пара напряжений Р и Qp,

равная Рр р ,} выходе компаратора присутствует логическая 1 , то входные напряжения коммутатора 9i передаются на его выходы с переменой мест: Pg р.| s Qg Р . Такое решение позволяет дважды использовать фазорасщепитель 3 и блок компараторов 4g в диапазоне преобразования кодирующего блока 2 и тем самым сократить число их элементов вдвое.

Напряжения Рп и Qg подаются на

первый и второй входы фазорасв епителя 3g, с i-ro выхода которого снимается напряжение вида (з), если компаратор 8 находится в состоянии Oj и вида

Ug. .идЯ1п(йС,-П(Ьр + 1-1)), если он - в состоянии I. Здесь i

1 5. . ,га,, ; т„ --«- -И . Диаграмма

- « « «

напряжений Pf., , Qj.,, Рр , Qg,(Jg,(Jg;

для случая h,, 8, приведена на фиг. 3.

Напряжения, полученные на выхода компараторов 4, представляют собой (тр-2)-разрядный единичный код, который поступает на дешифратор 5g, преобразующий его в (пр-1)-разрядный код, который в совокупности с выходным сигналом компаратора 8j подается на дешифратор lOj, с выхода которого снимается п -разрядный код разности ut( , равный J .

Коммутатор. 6g передает на свои первый и второй выходы пару напряжений Pg и Qg, определяемую В1ыражениями (4) и (5), если компаратор 8 находится в состоянии О, и выражниями

1269264

Pe-Ue,H|,-ieM e f,hp-;. если компаратор находится в -оянии 1.

При нечетном числе h необходи ма дополнительная связь выхода компаратора 8f с дополнительным управляющим входом коммутатора 6 для осуществления коммутации напряжений 7 б поскольку при нечетном hg выходной код дешифратора lOg не изменяется при изменении состояния компаратора 8.

Эти напряжения., передаваемые в кодирующий блок 2 , однозначно характеризуют остаточную разностьACfg , подлежащую дальнейшему преобразованию.

Данный преобразователь имеет больщую точность, чем известные так как исключены устройства выборки и хранения, вносящие погрешности записи, хранения и считывания аналоговых сигналов.

Преобразователь проще конструктивно, так как в известном преобразователе каждое устройство выборки и хранения содержит 2 аналоговых ключа, операционный усилитель и за поминающий конденсатор, что заменяется в предлагаемом устройстве одним аналогOBtjiM ключом. Кроме того, исключены тактирующая схема управления и деагифраторы кодир тощих бло5 ков.

Формула изобретения

1 . Преобразователь перемещения в

О код, содержащий синусно-крсинусный датчик, первый кодирующий блок,включающий последовательно соединенные блок компараторов и дешифратор, выходы которого подключены к управ ляющим входам первого аналогового . коммутатора, входы которого соединены с входами блока компараторов первого кодирующего блока, второй кодирующий блок, выполненный в виде

последовательно соединенных фазорасщепителя, блок компараторов и дешифратора, выходы первого аналогового коммутатора подключены к входам фазорасщепителя второго кодирующего

5 блока, отличающийся тем, что, с целью повьпаения точности и упрощения преобразователя, в него введены (Р-2) дополнительных кодирующих блока, (Р-2) дополнительных аналоговых коммутатора, дополнительный фазорасщепитель, компаратор, двухвходовой аналоговый коммутатор и дополнительный дешифратор, и первый кодирующий блок введен фазорасщепитель, выходы которого соединены с входами блока компараторов первого кодирующего блока, выходы синусно-косинусного датчика подключены к входам фазорасщепителя первого кодирующего блока, выходы фазорасщепителей второго и всех кроме последнего дополнительных кодирующих блоков подключены к информационным входам соответствующих дополнительных аналоговых коммутаторов, к управляющим входам которых подключены выходы дешифраторов второго и соответствующих кроме 1-го и Р-го, кодирующих блоков, где 2 tl Р выходы дополнительных аналоговых коммутаторов подключены к входам фазорасщепителей соответствующих дополнительных кодирующих блоков, выходы дешифраторов, кроме 1-го, коди269264«

рующих блоков и выходы дополнительного дешифратора являются выходами преобразователя, выходы (l-l)-ro аналогового коммутатора подключены 5 к входам -дополнительного фазорасщепителя и информационным входам двухвходового аналогового коммутатора, вьрсоды которого подключены к входам фазорасщепителя 1-го кодиру10 ющего блока, выходы дешифратора которого подключены к группе входов дополнительного дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам 1-го аналогового коммута15 тора, выход дополнительного фазорасщепителя через компаратор подключен к управляющему входу двухвходового аналогового коммутатора и к входу дополнительного дешифратора.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции,выход компаратора подключен к второму

25 управляющему входу 1-го аналогового коммутатора.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в цифровых следящих системах, системах цифрового управления положением и перемещением различных объектов. С целью повьппения точности и упрощения в преобразователь, содержащий синусно-косинусный преобразователь, Р кодирующих блоков, каждый из которых включает фазорасщепитель, блок компараторов, дешифратор, аналоговый коммутатор, введе-ны дополнительный фазорасщепитель, дополнительный компаратор, двухвходовой аналоговый коммутатор и до- полнительный дешифратор, В каждом из Р кодирующих блоков определяется часть разрядов выходного кода, которыми управляется соответствующий аналоговый коммутатор, через который информационные сигналы поступас ют на кодирующий блок следующей ступени преобразования, где выходной код уточняется добавлением младших разрядов. Из блок-схемы преобразователя исключены устройства выборки и хранения, что повышает точность преобразования и упрощает его кон-. струкцию. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. to о: :о to Од MU

t-/ i-f

...-,

«i-f

Pae.J