Интерполятор шага периодической структуры Советский патент 1988 года по МПК G05B19/18 G05B19/4103 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной тех1гике и может быть использовано в металлорежущих станкахJ координатных измерительных машинах и других технических средствах, оснащенных преобразователями с периодической структурой.

Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности интерполятора.

На фиг. 1 изображен описываемый интерполятор на фиг 2 - формирователь выходных сигналов; на фиг. 3- формирователь унифицированных сигналов на фиг. 4 - таблица, характеризующая логику формирования выходных: сигналов,

Интерполятор (фиг. 1) содержит кольцевой резистивный фазовращаювз й мост 1, группу компараторов 2, число п которых равно числу интервалов делений половины шага периодической структуры, буфериьй регистр 3 на п бит, кольцевой реверсивный сдвиговый регистр 4, формирователь 5 выходньк сигналов и формирователь 6 йрямо- угольных сигналов, тактирующий генератор 7, формирователь 8 строб-сигналов, первый 9 и второй 10 инверторы; группу управляемых инверторов 1 и сумматор 12,

Формирователь 5 выходных сигналов (фиг, 2) содержит пкрвый элемент 13j триггер lAj первый 15, второй 16, третий 7 элементы сравнения второй 18 и третий 19 элементы И--НЕ,

Формирователь 6 прямоугольных сигналов (фиг с 3) содержит первый 20 и второй 21 триггеры, элемент 22 сравнения, первый 23 и второй 24 элементы И-ИЛИ-НЕ.

Интерполятор работает следующим образом

Сигналы растрового измерительного преобразователя, соответствующие функциям sin к, cos X, -sinx и -cos х, поступают на предварительный усилитель (не показан)и усиливаются им. Усиленные сигнады поступают на диаго .кали кольцевого резистивного фазо- вращающего моста I (фиг„ i), С соответствующих точек кольцевого резистивного фазовращающего моста сни- .кают напряжения, пропорпиональные sin(x + o()/sin(x + flO/5 sin(x -f 2c) и т,д,, где c( угол поворота фазы сигнала, соответствующий 1/п-й доле шага растра.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Эти сигналы поступают на группу компараторов 2, где преобразуются в прямоугольные импульсы (меандры), сдвинутые один относительно другого на угол с/ .

Для управления циклом работы интерполятора служат генератор 7 и формирователь 8 строб-сигналов, выдающий четыре последовательности стробов С1-С4, По первому стробу буферный регистр 3 запоминается состояние всех компараторовр принадлежащих 5 руппе.2. По второму стробу запоминается значение переноса, возникающее в сумматоре 12 вследствие сложения операндов В и А, По третьему стробу инвертируется операнд В, а по четвертому выполняется анализ признаков и формируются управляю1 ще сигналы tlj используемые для управления кольцевым реверсивным сдвиговым регистром 4 и формировання выходных сигналов,

В статическом состоянии значение .- всех битов кольцевого реверсивного сдвигового регистра 4 совпадает со значением соответствующих битов буферного регистра 3, При таком состоянии значение суммы S во втором цикле суммирования (S А + В) соответствует полному набору единиц (значению , в дополнительном коде S -1), что запрещает (фиг. 2) выдачу сигналов ti. Если вследствие изменения состояния ч датчика содержание буферного регистра 3 не соответствует содержанию кольцевого сдвига регистра 4, то условие S -1 не соблюдается и выдача импульсов разрешена.

Логику формирования выходных сигналов можно проследить по таблице - (фиг, 4), где на примере четырехбнто- вого интерполятора -(деление шага на восемь частей) указаны значения сигналов датчика (операнд А) и кольцевого сдвигового регистра (операнд В). Значения операнда В представлены как в прямом, так и в инверсном кодах, .Все поле возможных значений операндов можно представить в виде двух зон, В первой зоне значения операндов начинаются с нулей, во второй - с единиц.

Логика образования выходных сигналов может быть представлена следующим равенством:

+1

7. Возврат из первой зоны во вто

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в металлорежущих станках, координатных измерительf ньпс машинах и других технических средствах, снабженных преобразобате- лями с периодической структурой. Цель изобретения - повьшение быстродействия и надежности интерполятора. Поставленная цепь достигается тем, что в интерполятор, содержащий ре- зистивный фазовращающий мост 1, группу компараторов 2 и буферный регистр 3, введены кольцевой реверсивный дви- говый регистр 4, формирователи 5 и 6 выходных и прямоугольных сигналов, генератор сигналов 7, формирователь строб-сигналов 8, первый 9 и второй 10 инверторы, группа инверторов 11: и сумматор 12. Интерполятор обеспечивает высокое быстродействие и нечувствительность к коротким помехам и флуктуации входных сигналов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

7, (Pj, ® P;) © (Al ©Bl)

l- -1

10

При работе интерполятора возможны восемь логических ситуаций, четыре из которых связаны с переходами внутри каждой из зон, а другие четыре - с переходами из зоны в зону. Число ситуаций не зависит от числа делений шага растра, что позволяет строить по такой схеме интерполяторы с делением шага не только на восемь, но также на 20,40 и более частей.

Ситуации, возникающие при переходах, рассмотрены в последовательности их размещения в таблице.

В этом случае ни первое, ни второе сложения не дают переноса, а старшие разряды А1 и В1 операндов равны нулю. Результат логической операции: 25

Z (О ® 0) О (О ® 0) О ® О О,

что вызьтает появление импульса +1.

20

15

30

;., 1; Р 0; А1 В1 0;

Z (1 © 0) ® (А1 Ф В1) 1®0

что вызьшает импульс -1.

Р.1 1; Pi I; А1 I; В1 0; Z (1®1)®(1®0). 0@1

что вызывает импульс -I.

Р;., 1; Р; 0; А1 0; В1 1; Z (1 ® 0) О (О® 1) 1 ® 1 0,

вырабатьгеается импульс +1 .

1: А1

В 1 ;

1) ОФС О

-,.. 1; р

Z ( 1 О 1) 0 (1

в результате поступает импульс +1. 6. Переход внутри второй зоны в сторону уменьшения размера.

0; А1 РЛ 1;

О

р. 1 .

« 1

Z (1 (5 0) ® (1 ® 1) 1

вырабатывается импульс -1.

рую.

Р,--1 0; Р , 0; А1 О; В1

I;

поступает импульс -.

Pi-, 0; Pi 1; Al 1; Bl 0; . (О ® О @ (1 ©0) 1®1 О,

5

0

5

0

5

5 поступает импульс -i-l.

Импульсы -t-l управляют движением информации в кольцевом сдвиговом регистре, смещая ее на один шаг в соответствующую сторону. Если рассогласование равно одному шагу, то восстанавливается равновесие (S -1) и дальнейшее смещение прекращается. Если возникно рассогласование более чем на один шаг, то вьщается последовательно несколько импульсов +1 (или -1) до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие (сигналы +1 для кольцевого реверсивного сдвигово- го регистра обеспечивают обратную 0 связь).

Бит информации, вытолкнутый из сдвигового регистра 4, инвертируется инверторами 9 и 10, что печивает при перемещениях смену зна ка информации (переход из зоны в зону).

В зависимости от структуры отсчет- ных частей преобразователей информации выходные сигналы могут быть использованы как в форме сигналов t1 так и в форме унифицированных сигналов (меандров), имеющих синусную или косинусную фазу и превьш1ающих по частоте входной сигнал в п/2 раз. Формирование таких сигналов выполняется на двух триггерах 20 и 21 (фиг. 3), элементе 22 сравнения и двух- элементах И-ИЛИ-НЕ 23 и 24.

Интерполятор обеспечивает высокое 0 быстродействие (до 1 мГц по сигналам ±1) и нечувствителен к коротким помехам и флуктуации входных сигналов. Если вследствие этих причин происходит заброс сигналов датчика, 5 то он ликвидируется в течение нескольких циклов работы интерполятора, причем частота импульсов на регистрирующую часть определяется частотой генератора и не зависит от величины

заброса о Это позволяет надежно регистрировать даже скачкообразные изменения входной величины.

Формула изобретения

1, Интерполятор шага периодической структуры, содержащий кольцевой резистивный фазовращашпщй MocTs группу компараторов, буфёряьй регистр, выходы кольцевого резистивного фазо- вращающего моста подключены к входам компараторов группы, выходы которых подключены к информационным входам буферного регистра, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности интерполятора, в него введены кольцевой реверсивньш сдвиговый регистр, формирователь выходных сигналов, фор мяров-атель прямоугольных сигналов, тактирующий генератор, формирователь строб-импульсов 5 первый и второй инверторы, сумматор и группа управляемых инверторовJ причем выход тактирующего генератора подключен к управляющему входу формирователя строб-импульсоз, первый выход которо го подключен к управляющему входу буферного регистра, второй выход .к первому управляющему входу формирователя выходных сигналов, третий выход - к управляющему входу группы управляемых инверторов,, а четвартый выход - к Ёторому управляющему входу формирователя выходных сигналовj информационные входы которого подключены к информационным выходам сумматора, первый и второй информационные входы - соответственно к первым выходам кольцевого реверсивного сдвигового регистра и буферного регистра, а третий информационный вход - к выход переноса сумматора, первый и второй управляющие выходы формирователя выходных сигналов подключены соответственно к первому и второму упраВ ляющим входам формирователя прямоугольных сигналов и кольцевого резис .тивного сдвигового регистра, выходы которого подключены к входам инверторов группы, выходы которых соединены с входами первой группы сумматора, входы второй г руппы которого

0

5

5

0

5

0

подклк1че.яь к выходам буферного рег и- cTpaj первый и последний выходы кольцевого реверсивного сдвигового регистра подключены соответственно к входам первого и второго инверторов, соединенных-выходами соответственно с третьим и четвертым управляющими входами кольцевого реверсивного сдвигового регистра,

2,Интерполятор по п„ Ij о т л и - чающийс я тем, что ватель выходных сигналов содержит первый, второй и третий элементы И-НЕ, триггер, первый, второй и третий элементы сравнения, причем первый и второй управляющие входы формирователя соответственно подключены к синхровходу триггера и первым входам второго и третьего элементов И-НЕ, информационные входы группы формирователя подключены к входам первого элемента И-НЕ.; выход которого соединен с вторьии входами второго и третьего элементов И-НЕ, третьи входы которых подключены к выходу третьего элемента сравнения, входами подключенного к выходам первого и второго элементов сравненияj входы второго элемента сравнения являются, соответственно первым и вторым инфор-- маиио гны -1и входами формирователя, . третий информационный вход формирователя подключен к D-входу триггера и первому входу первого элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом триггера.

3,Интерполятор по п. 1, отличающийся тем,, что формирователь прямоугольных сигналов содержит первый и второй триггеры, элемент сравнения5 первый и второй элементы И-ИЛИ-НЕ, причем первый и второй управляющее входы фор дарователя подключены соответственно к первым и вторым входам элементов И ИЛИ-НЕ, выходы которых подключены соответственно к синхровходам первого и второго триггеров, D-входы которых

«соединены с собственными инверсными выходамиэ а прямые выходы подключены к первому и второму входам элемента сравнени.я, выход которого подключен к третьим и четвертым входам первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ,

C&i/f.J

ФагЛ