Преобразователь перемещения в код Советский патент 1989 года по МПК H03M1/50 

Ј

00

оо

00

с

1148

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах с управляющими вычислительными машинами.

Цель изобретения - расширение области применения преобразователя путем обеспечения стабильности считываемого кода при любом положении подвижной обкладки датчика.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя на фиг. 2- диаграмма сигналов на входах компаратора .

1 Преобразователь перемещения в код ;содержит генератор 1 тактовых импульсов, схему 2 управления счетом, счетчик 3, дешифратор 4, регистр 5, емкостной датчик 6, компаратор 7, ,блок 8 формирования опорного напряжения, содержащий элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 и резистквный делитель 10, состоящий из резисторов 11-J3.

Преобразователь работает следую - щим образом.

Импульсы с генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 3, режим счета которого задается схемой 2 управления счетом, например установлен режим суммирования. По переднему фронту тактовых импульсов изменяется состояние счетчика 3, а следовательно, и выходов дешифратора 4. При этом поочередно подается напряжение на статорные обкладки датчика 6, подключенные к выходам де- Тпифратора 4. При изменении напряжения на статорной обкладке, ближайшей к подвижной обкладке, на последней, вследствие наличия между ними емкостной связи, наводится напряжение, которое поступает на вход компаратора 7. Если сигнал превышает порог срабатывания компаратора 7, последний срабатывает. Порог срабатывания компаратора 7 задается уровнем опорного напряжения, поступающего на второй вход компаратора 7 (постоянного от источника опорного напряжения и изменяющегося от блока формирования опорного напряжения). Последующие импульсы с генератора 1 будут вызывать переключение счетчика 3 в режиме суммирования, пока задержанный импульс с компаратора 7 не изменит состояние схемы 2 управления счетом/ Изменение состояния схемы 2 приводит к реверсированию счетчика 3

0

5

0

5

в данном случае переходу на режим вычитания.

Работая на вычитание, счетчик 3 опять пройдет состояние, соответствующее положению подвижной обкладки. При этом вновь будет получен сигнал с выхода компаратора 7 и счетчик снова реверсируется. Регистр 5, в который записывается код, соответствующий положению подвижной обкладки, позволяет считывать информацию с преобразователя в любое время за исключением момента срабатывания компаратора 7, когда происходит изменение кода в регистре 5. Величина опорного напряжения, подаваемого на второй вход компаратора 7, должна быть меньше наименьшего сигнала, снимаемого со статорной обкладки датчика 6. Величина этого сигнала зависит от расположения подвижной обкладки относительно двух ближайших статорных обкладок и достигает минимума при положении подвижной обкладки, равноотстоящем от двух соседних статорных обкладок. Кроме того, эта величина изменяется при переходе от одной пары статорных обкладок к другой (за счет погрешностей изготовления датчика 6), зависит от влажности воздуха, нестабильности питающих напряжений и других дестабилизирующих факторов.

Если опорное напряжение постоян- 25 но (что имеет место в известном преобразователе) , то при установке подвижной обкладки между статорными об- кладками, когда сигнал от каждой из них превышает величину опорного напряжения, при работе счетчика в режиме суммирования зафиксируется состояние, соответствующее первой статорной обкладке, а после реверсирования счетчика зафиксируется состояние, соответствующее второй статорной обкладке. Таким образом, в известном преобразователе будет наблюдаться непрерывное изменение кодав пределах младшего разряда.

Для обеспечения стабильности выдаваемого преобразователем кода при расположении подвижной обкладки между двумя статорными обкладками в

30

40

45

50

предлагаемом преобразователе введен блок формирования опорного напряжения, обеспечивающий повышение порога срабатывания компаратора 7 путем подачи на второй вход компаратора более высокого опорного на

314

пряжения (Uone) для состояний млад- шего разряда счетчика, которые не соответствуют значению, зафиксированному в регистре в предыдущем цикле опроса.

Параметры блока формирования опорного напряжения выбираются из следующих соображений.

Экспериментально определяются ве- личины сигналов на подвижной роторной обкладке при положении ее, равноотстоящем от двух соседних статорных обкладок Up для каждой пары статорных обкладок и с учетом других де- стабилизирующих факторов. В резуль

тате определяются величины U

f МИН

ОИ

U. макс. Высокая величина опорного напряжения иоп. в должна превышать UpMOiKc чтобы исключить срабатывание компа- 20 ратора 7 от сигнала соседней статор- ной обкладки после реверсирования счетчика.

U

р /wake

(О

Низкая величина опорного напряжения

U

on.и

должна обеспечить срабатывание

компаратора в любом цикле опроса.

На диаграмме (фиг.2) сплошной линией показаны сигналы на входах компаратора 7 при расположении подвижной обкладки, равноотстоящей от статорных обкладок п и п+1 для случая Up Мин и фиксации положения, соответствующего статорной обкладке п. При перемещении подвижной обкладки в направлении статорной обкладки п+1 сигнал от статорной обкладки п будет уменьшаться, а от статорной обкладки п+1 увеличиваться, причем при малых смещениях увеличение сигнала от обкладки п+1 равно уменьшению сигнала от обкладки п (показано пунктирной линией на фиг. 2). Кроме того, на диаграмме (фиг. 2) показано а - напряжение на первом входе компаратора, когда подвижная обкладка между п и п+1 статорными обкладками б - напряжение на первом входе компаратора, когда подвижная обкладка сдвинута в сторону п+1 статорной обкладки; в - опорное напряжение на втором входе компаратора.

Так как в любом цикле опроса должно иметь место срабатывание компаратора 7, необходимо, чтобы сигнал от статорной обкладки п+1 достигал уровня Uon B раньше, чем сигнал от статорной обкладки п станет .ниже

Для этого должно выполняться

р «ки UpWUH- U Ol1i H

2U

i- U

(2)

р /«и н

U on. H должно превыпомех

U«.H

и

(3)

JQ чины U $Условия 1 -3 позволяют выбрать велии U „п. е- Задаваясь величиной резистора R11, определяем значения резисторов R12 и R13:

U он. в

R12 R11 (-- О

20

R13 - R11

U ол.н U On. 8 U °п.

U п - U огт в

(4)

(5)

20

25

30

35

40

д

0

5

где U „ - напряжение питания.

В вариантах построения преобразо- вателя, в которых схема управления счетом не реверсирует счетчик (ва- риант с установкой счетчика в ноль, когда каждый новый цикл начинается подачей импульса на первую статор- ную обкладку и заканчивается на обкладке, сигнал от которой превышает порог.компарирования, и вариант, в котором схема управления счетом не используется и каждый новый цикл на чинается подачей импульса на первую статорную обкладку и заканчивается подачей импульса на последнюю статорную обкладку), последовательность подачи сигналов на статорные обкладки постоянна от п к (п+1)-и. При установке подвижной обкладки в положений, равноотстоящее от n-й и (п+1)-и об- кладок, будет стабильно считываться код, соответствующий n-й обкладке, так как код фиксирует ее по передне- му фронту срабатывания компаратора. Однако в известном преобразователе при сдвиге подвижной обкладки в направлении (п+1)-и статорной обкладки в положение, когда сигнал от п обкладки будет близок к порогу ком- парирования, при неизменном опорном напряжении будет наблюдаться нестабильность выдаваемого кода за счет нестабильности считываемого сигнала (помехи, механические колебания подвижной обкладки, нестабильности питающих напряжений).

Для обеспечения стабильности считываемого с преобразователя кода необходимо введение изменяющегося опорного напряжения. При этом разность между высоким опорным напряжением и низким опорным напряжением должна перекрывать величину нестабильности сигнала, считываемого с подвижной обкладки при ее неизменном положении

1481886

оп. иопн

и

входом счетчика,выходы которого соединены с входами регистра и дешифратора, выходы которого соединены со статорными обкладками емкостного датчика, подвижная обкладка которого соединена с первым входом компарато- (g)pa, выход которого соединен с управляющим входом регистра и входом эле- Также должны выполняться соотношения: ш мента управления счетом, выход которой соединен с входом установки счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения ста- 15 бидьности считываемого кода при любом положении подвижной обкладки

U о .

нееТоЗ.

/и«и

р мнк Ьп. н оп. в ир.л«и (7)

т.е. U

„.2И

Р МИН

- U

ОП. К

(8)

Соотношения 6-8 позволяют выбрать величины и«п.н и U on.е- Величины резисторов R1 2 и R13 определяют по формулам (4 и 5) .

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого преобразователя обусловлен стабильностью считываемого с преобразователя кода при любом положении подвижного элемента, что расширяет область применения преобразователя за счет возможности использования его в устройствах, где стабильность считываемого

20

25

датчика в него введен блок формирования опорного напряжения, первый и второй входы которого подключены к выходам младших разрядов регистра и счетчика соответственно, а выход соединен с вторым входом компаратора.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования опорного напряжения содержит резистивный делитель напряжения и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого явкода при неизменном положении подвиж- 30 ляются первым и вторым входами блоного элемента является,необходимым условием.

Формула изобретения

1. Преобразователь перемещения в код, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен со счетным

ка формирования опорного напряжения, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом резистив- ного делителя напряжения, второй 35 вход которого подключен к шине нита-, ния, а выход является выходом блока формирования опорного напряжения.

0

5

датчика в него введен блок формирования опорного напряжения, первый и второй входы которого подключены к выходам младших разрядов регистра и счетчика соответственно, а выход соединен с вторым входом компаратора.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования опорного напряжения содержит резистивный делитель напряжения и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого являются первым и вторым входами блока формирования опорного напряжения, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом резистив- ного делителя напряжения, второй вход которого подключен к шине нита-, ния, а выход является выходом блока формирования опорного напряжения.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах с управляющими вычислительными машинами. Цель изобретения - расширение области применения преобразователя путем обеспечения стабильности считываемого кода при любом положении подвижной обкладки датчика. В преобразователь, содержащий генератор 1 тактовых импульсов, схему 2 управления счетом, счетчик 3, дешифратор 4, регистр 5, емкостной датчик 6, компаратор 7, введен блок 8 формирования опорного напряжения. Блок 8 содержит элемент 9 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и резистивный делитель 10, состоящий из трех резисторов 11-13. Введение блока 8 формирования опорного напряжения дает возможность повышать порог срабатывания компаратора 7 путем подачи на его второй вход более высокого опорного напряжения для состояний младшего разряда счетчика 3, которые не соответствуют значению, зафиксированному в регистре 4 в предыдущем цикле опроса. В результате сохраняется стабильное значение выходного кода при неподвижной статорной обкладке емкостного датчика 6.