Преобразователь перемещения в код Советский патент 1989 года по МПК H03M1/26 

1

Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления оптическими и ра- 5 диотелескопами. Целью изобретения является повы- :шение точности преобразователя.

На чертеже приведен функциональная О схема преобразователя.Преобразователь перемещения в код содержит измерительный и индикаторный диски 1, 2, источники 3, 4 излучения, основные фотоприемники 5, 6, дополнительные фотоприемники 7, 8, усилители 9-12, дифференциальные усилители 13, 14, компаратор 15, коммутаторы 16-18, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 20 и блок 21 формирования выходного кода.

Измерительный диск 1 преобразователя содержит дополнительную дорожку в виде прозрачного кольца и основную 11змерительную дорожку (на чертеже не показаны), которая может быть выполнена как растровой, так и функциональной, функция пропускания которой изменяется по гармоническому или линейному законам за один оборот вала преобразователя.

В предлагаемом преобразователе в качестве основной дорожки используется функциональная дорожка.

Отметим, что пары фотоприемников 5, 7 и 6, 8 выполнены на одном кристалле (т.е. являются двухплощадочными) .. Основным достоинством таких фотоприемников является малый уход разброса чувствительностей между пло щадками от дестабилизирующих факторов. Отметим также, что пары фотоприемников 5, 7 и 6 и 8 сдвинуты друг относительно друга на /2.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещении .измерительного диска 1 относительно индикаторного диска 2 излучения источников 3, 4, модулированные сопряжением основной измерительной дорожки и щелей инди- каторного диска 2, попадают на основные фотопр емники 5, 6, на выходах которых генерируются гармонические сигналы. Эти сигналы поступают на входы усилителей 9, 12, на выходах которых формируются сигналы

и,

и

01

Ui где и

и

oi

-f- u,sine-, + Uh,/,cose ;

O1

и и

OJ

и

mi

- постоянные составляющие сигналов; и и - амплитуды сигналов; 0 - угол поворота вала

преобразователя.

В связи с тем что дополнительные фотоприемники 7, 8 размещены напротив прозрачного участка дополнительной кольцевой дорожки, на их выходах будут генерироваться постоянные нап- Р яжёния, зави-сящие от интенсивностей излучателей 3, 4 и чувствительностей фотоприемников 7, 8. Юстировку преобразователя производят таким образом, чтобы напряжения на выходах усилителей 10 и 11, были бы равны постоянным составляющим сигналов U

Uo,)

И U l соответственно (т.е. U

01

и

Это можно производить регулированием как крутизны характеристик фотоприемников 7, 8, так и коэффициентов усиления усилителей 10, 11.

Гармонические и постоянные сигналы с выходов усилителей 9-12 поступают на соответствующие входы дифференциальных усилителей 13, 14, на выходах которых формируются симметричные относительно нуля сигналыг

Uj

U4

U,sin0

о

5

0

5

0

Одновременно постоянные напряжения и 01 и и 02 с выходов усилителей 10, 11 поступают на входы компаратора 15, выход которого соединен с управляющими входами коммутаторов 16, 17 и 18.

Допустим, что при нормальных условиях эксплуатации преобразователя амплитуды и,тц и U сигналов равны. Следовательно, равны и постояные- ные напряжения UQ, и U на входах компаратора 15. Поэтому на его выходе с равной вероятностью формируется код О или 1, поступающий на управляющие входы коммутаторов 16, 17, 18. Отметим, что наличие гистерезиса у компаратора 15 исключает возможность генерации сигналов на его выходе при равенстве входных сигналов. Допустим, что на выходе ком- пардтора 15 формируется код О. При этом через KOMi jyTaTop 16 на опорный вход А1Щ 19 поступает напряжение Uoi , а на измерительный вход - напряжение и с выходов усилителей 10, 11 со- ответственрю. На выходе АЦП 19 формируется код, равный

N и

N,

01

где N

макс

- макимальное число, равное 1111. ... 1. Так как U Uo2 , то N ,о(ис N,,. Сигнал Urn,sin в с выхода усилителя 13 через коммутатор 17 поступает на аналоговый вход перемножающего ЦАП 20, на цифровые входы которого поступает код с выхода МЩ 19. Величина выход- ного напряжения ЦАП 20 определяется его коэффициентом передачи. При максимальном значении кода ЦАП 20 его выходное напряжение равно:

и

цлп

- (1 - 2 п) Ug у ,

где п -. число разрядов.

В связи с тем что величина /2 очень мала (так; для 10-разрядного ЦАП 20 составляет меньше 0,001%), то ею можно пренебречь и

и

Мп

UBX miSine.

Таким образом, равные по амплитуде сигналы поступают на блок 21 фор

мирования вькодного кода, представляющий собой широко известный преобразователь синусо-косинусных сигналов и код.

Отметим, что в случае формирования на выходе компаратора 15 кода 1 коммутация коммутаторами 16-18 произвелась бы таким образом, что на опорный вход АЦП 19 поступило напряжение o Lt на аналоговый вход I ЦАП 20 - Uni- .cose. При этом на выходах блока 21 формирования выходного кода присутствуют сигналы, ные сигналам при значении кода .на выходе компаратора 15.

Предположим, что от влияния деста билизирующих факторов сигналы на выходах усилителей 9., 10 уменьшились в К раз. Тогда на входы компаратора 15 поступят напряжения, равные Uoi/K

аналогич 0

и Up4, и на выходе компаратора 15 сформируется код 1, поступающий ,на управляющие входы коммутаторов 16-18. При этом на вход опорного напряжения через коммутатор 16 поступит напряжение , а на измери- тельньш вход - U,/К. Аналогичным образом на аналоговый вход ЦАП 20 через коммутатор 17 поступит сигнал и cos0 с выхода усилителя 14, а на вход коммутатора 18 - сигнал U,/Ksin6.

Коммутация коммутаторами 16-18 производится таким образом, что на опорный вход АЦП 19 и аналоговый вхо ЦАП 20 поступают большие по величине напряжения, т.е. U и и цСозб.

Тогда код на вокоде АЦП 19 будет

N -- N X V лАОкс

ЧТО соответственно приведен к уменьшению в К раз коэффициента передачи .ЦАП 20. Поэтому напряжение на вы-

455390

ходе его будет U

и

15

20члп Kcose Такик образом, уменьшение ампли- g туды синусоидального сигнала в К раз приведет к аналогичному уменьшению амплитуды косинусоидального сигнала на выходе ЦАП 20. Равные по амплитуде синусоидальный и косинусоидаль- 10 ный сигналы через коммутатор 18 поступают на входы блока 21.

Коммутация коммутатором 18 производится так, что на первом входе блока 21 вбегда присутствует сину- соидальный сигнал, а на втором входе - кссинусоидальньй.

Формула изобретения

0

о

5

5

0

5

п

Преобразователь перемещения в код, содержащий два источника излучения, каждый из которых через основную и дополнительную дорожки индикаторного и измерительного дисков оптически соединен с соответствующие ми основными и дополнительным фотоприемниками, блок формирования выходного кода, первый коммутатор, аналого.-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены два дифференциальных усилителя, компаратор и два коммутатора, выходы основных; фото- приемников соединены с первыми входами соответственно первого и второ- го дифференциальных усилителей, выходы дополнительных фотоприемников соединены с вторьми входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, с первым и вторым входами компаратора и с первым и вторым информационными входами первого коммутатора, выходы которого соединены с входами аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с цифровыми входами циф- роаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым информационным входом второго коммутатора, выходы дифференциальных усилителей соединены с информационньми g входами третьего коммутатора, первый выход которого соединен с входом опорного сигнала цифроаналогового преобразователя, а второй выход - с вторым информационным входом второго

714553908

|коммутатора, выходы которого соеди- соединен с управляющими входами пер- |нены с входами блока формирования вого, второго и третьего коммутато- ыходного кода выход компаратора ров.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками в системах управления оптическими и радиотелескопами. Цель изобретения пойьшение точности преобразователя. Для этого в преобразователь перемещения в код, содержащий два источника излучения, индикаторный и измерительные диски, два основных и два дополнительных фотоприемника, блок фор- мирования выходного , первый коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, введены четыре усилителя, два дифференциальных усилителя, компаратор, два коммутатора. Изобретение позволяет увеличить точность преобразователя за счет того, что немодулированные сигналы с выходов усилителей подаются на входы компаратора и первого коммутатора. Управление коммутатором производится таким образом, что на вход опорного сигнала аналого- цифрового преобразователя (АЦП) всегда поступает большое по величине напряжение. Код с выхода АЦП поступает на входы цифроаналогового преобразователя (ЦАП), на аналоговый вход которого через второй коммутатор поступает больший по амплитуде сигнал, который через третий коммутатор поступает на вход блока формирования выходного кода, на второй вход которого через второй и третий коммутаторы поступает меньший по амплитуде сигнал. 1 ил. (Л Сл СП оа CD