Преобразователь перемещения в код Советский патент 1989 года по МПК H03M1/38 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано в измерительных системах линейных и круговых перемещений и является усовершенствованием изобре тения по авт. св. № 1309311.

Целью изобретения является повьше- ние быстродействия и расширение диапазона измерения преобразователя,

На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя перемещения в код; на фиг.2 - структурная схема блока формиррвання счетных импульсов.

Преобразователь перемещения в код содержит синусно-косинусный датчик 1, компараторы 2 и 3, двухполупериодные выпрямители 4 и 5 и вычитатель 6, составляющие формирователь 7 треугольного напряжения, двухполупериодные выпрямители 8 и 9 и сумматор 10, составляющие формирователь 11 опорного напряжения, аналого-цифровой преобразователь 12 (АЦП), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 13, блок 14 формирования счетных импульсов, счетчик 15 и блок 16 индикации. Блок 14 формирования счетных импульсов состоит из элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17, одновибраторов 18, ISj D-триггера 19 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, элементов И 21 и 22.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещении измеряемого объек- та (не показан) датчик 1 перемещения с квадратурным выходом вырабатывает два ортогональных сигнала, т.е. синусоидальный и косинусоидальный. Эти сигналы поступают на формирователь треугольного напряжения, в котором осуществляется преобразование ортогональных сигналов датчика 1 в треугольный сигнал. Например, осуществляя двухполупериодное выпрямление каяадого из сигналов датчика 1 в выпрямителях 4 и 5 и последующее вычитание в вычитателе 6, т.е. на выходе вычитателя 6, а значит, и всего формирователя 7 треугольного напряжения, образуется сигнал IsinCj - |cos(|. Эта функция представляет собой треугольное напряжение с линейностью 2%. Полученное треугольное напряжение поступает на АЦП 12, на опорные входы которого подается постоянное опорное напряжение, пропорциональное амплитуде выходных сигналов датчика 1. Изменения этой амплитуды всегда имеют мес

о

Q

5

то в датчиках перемещений (например, в дaтчиI ax фотоэлектрического типа из-за старения осветителя, колебаний светового потока, загрязнения растровых мер и т.д.). Такое опорное напряжение в формирователе 11 может быть получено, например, при осуществлении двухполупериодного выпрямления каждого из сигналов датчика 1. При этом образованные сигналы |sincpl и |собц| складываются в сумматоре 10 - на его выходе, а значит, и на выходе формирователя 11 получается напряжение I s rlfI +|coslf|, пропорциональное амплитуде сигналов датчика 1. Это опорное напряжение с прямого и инперсно- го выходов сумматора 10 поступает на опорные входы АЦП 12. В АЦП происходит преобразование аналогового треугольного напряжения в цифровую форму в виде двоичного-кода. Цифровые выходы АЦП 12 (число разрядов, например, т) соединены с ПЗУ 13, причем эти цифровые выходы вместе с выходами компараторов 2 и 3 используются как адреса ПЗУ. Счетчик 15 соединен с компараторам 2 и 3 через блок 14 формирования счетных импульсов и является счетчиком грубого отсчета.

Блок формирования счетных импульсов (фиг.2) работает следующим образом.

Сигналы меандров А и В с компараторов 2 и 3, смещенных на 90 , поступают на входы блока 14 формирования счетных импульсов. С выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 сигнал С поступает на D-вход D-триггера 19. Кроме того, КЗ сигнала В в одновибраторах 8t, ISj происходит формирование коротких импульсов D и Е соответственно от задних и передних фронтов сигнала В. Импульсы D и Е объедшгяются элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 в одну последовательность К, которая подается на С-вход D-триггера I9. Выходные сигналы D-триггера управляют элементами И 21 и 22. При этом на выходе L - высокий уровень, а на выходе М - серия счетных импульсов М, подаваемая на один из входов реверсивного счетчика 15. При перемещении в другом направлении блок 14 формирования работает аналогично, но счетные импульсы ляются на выходе L, а на выходе М - высок 1Й уровень, следовательно, задействован другой вход реверсивного счетчика 15, т.е. осуществляется счет

импульсов с учетом направления. В ПЗУ хранятся значения цифровых эквивалентов сигналов, которые совместно с выт ходом счетчика 15 образуют код, управ.- ляющий блоком 16 индикации. Изменения цифрового кода на выходе АЦП (совместно с выходами компараторов 2 и 3) управляют адресами ПЗУ так, что на его выходе соответственно изменяется цифровой эквивалент сигнала. Выходы компараторов 2 и 3 (сигналы на них сдви- 1гуты на четверть периода) подсоединены к п-му и (п-1)-му адресному входу и обеспечивают однозначное определение перемещения в восходящих и ниспадающих ветвях треугольного аналогового напряжения, подаваемого на АЦП 12. Разрядность АЦП достигает .6-10, а количество .адресов ПЗУ тоже достигает 10 разрядов. По адресу ПЗУ формируется позиционный код точного отсчета преобразователя.

В связи с тем, что, как для формирования счетных импульсов грубого отсчета, так и для формирования числового эквивалента значения перемещения, используются одни и те же компараторы 2 и 3, искпючается неоднозначность показаний блока 16 индикации

При переходе в грубом отсчете с одного значения на другое.

Благодаря использованию ПЗУ 13 можно производить интерполяцию сигналов датчика 1 перемещений с любым коэффициентом, згшисящим от разрядности ПЗУ 13. Поскольку в ПЗУ 13 можно записывать любые значения цифровых эк- вивалентов перемещения, то достаточно просто вводить и поправки, т.е. . осуществлять коррекцию преобразования.

Фо,рмула изобретения

Преобразователь перемещения в код по авт. св. № 1309311, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия и расширения диапазона измерения преобразователя, в него введены блок индикации, счетчик и блок формирования счетных импульсов, входы которого соединены с выходами первого и второго компараторов, а выходы подключены к соответствующим входам счетчика, выходы которого и выходы постоянного запоминающего устройства соединены с входами блока индикации.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительных системах линейных и круговых перемещений. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение диапазона измерения преобразователя. Для этого в преобразователь, содержащий синусно-косинусный датчик 1, компараторы 2 и 3, двухполупериодные выпрямители 4 и 5, вычитатель 6, двухполупериодные выпрямители 8 и 9, АЦП 12, ПЗУ 13, введены блок 16 индикации, счетчик 15, блок 14 формирования счетных импульсов. Последний формирует импульсы грубого отсчета, фиксируемые в счетчике 15 в зависимости от направления перемещения. 2 ил.