Преобразователь перемещения в код Советский патент 1990 года по МПК H03M1/48 

Изобретение относится к автоматик и вычислительной технике и может быть использовано при измерении высокодинамических перемещений.

Цель изобретения - повышение динамической точности преобразоватепя.

На чертеже приведена функциональная схема преобразователя.

Преобразователь содержит синусно- косинусный датчик (СКД) 1, полосовой усилитель 2, аналоговый инвертор 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, регистры 5 и 6, сумматор 7, триггер 8, одновибратор 9, реверсив- ный счетчик 10, элементы И 11 и 12, дешифратор 13, реверсивные счетчики 114 и 15, широтно-импульсный модулятор 16, генератор 17 импульсов, делитель 13 частоты, элемент 19 задерж ки и элемент И 20.

В известном устройстве применен итеративный метод измерения скорости: в каждом такте опорной частоты СКД реальная скорость перемещения датчика сравнивается с содержанием внутреннего счетчика 10 скорости, и если они не равны, то сигнал рассог- Ласования отличен от нуля, внутрен- |ний счетчик скорости модифицируется. Таким образом, чем больше отличается реальная скорость отображения в счетчике скорости преобразователя9 тем большее время потребуется для ее измерения, причем все это время пре- образователь индицирует текущее положение с ошибкой.

В предлагаемом устройстве измерение текущей скорости происходит за один такт опорной частоты СКД 1 на основе сравнения сиг.налов рассогласования в конце 1-й и 3-й четвертей такта, так как сигналы запитки датчика в течение такта неизменны. Поэтому при любом изменении реальной скорости перемещения датчика ошибка в показаниях преобразователя присутствует не более одного такта опорной частоты СКД 1.

Преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

При перемещении подвижной части СКД 1 на его выходе возникает сигнал рассогласования. Полосовой усилитель 2 усиливает сигнал рассогласования и выделяет первую гармонику этого сигнала. Инвертор 3 сдвигает его на 180е.

Усиленный в инвертированный сигна рассогласования поступает на вход АЦЦ 4 последовательного приближения, запускаемого импульсами с первого и второго выходов элемента 19 задержки, сдвинутыми относительно начала такта соответственно на 1/4 Т и 3/4 Т периода напряжения опорной частоты, объединенными элементом И 20. По задним фронтам этих импульсов в регистры 5 и 6 записываются числа, пропорциональные амплитудам сигнала рассогласования в конце 1-й и 3-й четвертей такта напряжения опорной частоты СКД соответственно.

Цена младшего значащего разряда АЦП 4 равна изменению амплитуды сигнала рассогласования при перемещении подвижной части СКД 1 на одну дискрету, поэтому каждое из этих чисел по абсолютной величине представляет собой рассогласование между показаниями преобразователя и фактическим положением датчика в данн и конкретный момент (1/4 Т и 3/4 Т соответственно) .

Знак рассогласования совпадает со знаком числа, вычисленного в момент 1/4 Т,

На основании сравнения этих чисел в сумматоре, 7 вычисляется скорость, с которой движется датчик, и предсказывается его положение в конце 1-й четверти следующего такта напряжения опорной частоты.

Прогнозируемая величина ошибки преобразователя в момент времени 5/4

А 5/4 -А 3/4 - (А 3/4 - А 1/4)

-2 А 3/4 + А 1/4,

(1)

- абсолютные величины напряжения рассогласования в моменты 1/4 Т и 3/4 Т напряжения опорной частоты соответственно в дискретах перемещения подвижной части СКД 1.

она следующим обмированные в i-м оты СКД и храня5 и 6, складываютпричем число, хра5 1 з

нящееся в регистре 5, сдвинуто относительно числа, хранящегося в регистре 6, на один разряд в сторону старших разрядов за исключением знакового разряда (см. выражение (1)).

По импульсу с выхода одновибрато- ра, запускаемого задним фронтом импульс с второго выхода элемента 19 задержки, результат заносится в реверсивный счет- чик 10 (за исключением знакового разряда, который заносится в триггер 8).

На выходе дешифратора 13 появляется сигнал логической единицы, который удерживается до тех пор, пока на инкрементные .(или декрементные при отрицательном перемещении) входы реверсивных счетчиков 14 и 15 через элемент И 12 (или элемент И 11 при отрицательном перемещении) с выхода генератора 17 не поступит А 5/4 импульсов, т.е. пока содержимое реверсивного счетчика 10 не станет равным 0.

В начале следующего, (i+1)-ro, так- та напряжения опорной частоты число, содержащееся в реверсивном счетчике 14 по импульсу с выхода делителя 18 частоты заносится в широтно-импульс- ный модулятор 16, который генерирует синусоидальный и косинусоидальный сигналы запитки СКД 1. Так как число, записанное в счетчике 14, точно соответствует внутришаговому положению датчика в момент времени 5/4 Т, сигнал рассогласования на выходе датчика 1 в этот момент равен- О и содержимое реверсивного счетчика 15 точно соответствует текущему положению СКД 1, т.е. паразитный пробег преобразова- теля учитывается и выбирается в (i+1 )-м такте напряжения опорной частоты.

За счет того, что сигнал рассогласования измеряется два. раза в такт и результаты измерения сравниваются, измерение скорости перемещения производится за один такт, что позволяет повысить точность измерения при высо- кодинам№т:;ых перемещениях в 1,9 раза по сравнению с известным устройством.

(Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий синусно-косинусный датчик, вход которого соединен с входом поло- сового усилителя, генератор импуль- сов, выход которого соединен с входом делителя частоты и с первыми входами широтно-импульсного модулятора и пер

..

0

5 0 0

г Q

5

626

вого и второго элементов И, выход делителя частоты соединен с входом элемента задержки и вторым входом широт- но-импульсного модулятора, триггер, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами первого и второго элементов И соответственно, третьи входы которых подключены к выходу дешифратора, а выходы соединены с первым и вторым счетными входами первого реверсивного счетчиков соответственно, выходы jiepsoro реверсивного счетчика соединены с входами дешифратора, второй реверсивный счетчик, выход младшего разряда которого соединен с третьим входом широтно-импульсного модулятора, а выходы остальных разрядов - с группой входов широтно-импульсного модулятора, выходы которого соединены с входами синусно- косинусного датчика, выходы третьего реверсивного счетчика являются выходами преобразователя, одноименные входы второго и третьего реверсивных счетчиков объединены, соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности преобразователя, в него введены аналоговый инвертор, аналого-цифровой преобразователь, два регистра, третий элемент И, одновибратор, выход полосового усилителя через аналоговый инвертор соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя,вы- ды которого соединены с информационными входами начиная с второго разряда первого регистра и информационными входами второго регистра, управляющие входы которых подключены к первому и второму выходам элемента задержки соответственно, а выходы соединены с входами сумматора, выход старшего разряда которого соединен с одним входом триггера, а выходы . остальных разрядов соединены с установочными .входами первого реверсивного счетчика, первый и второй выходы элемента задержки соединены с входами третьего элемента И, выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, второй выход элемента задержки через одновибратор соединен с другим входом триггера и управляющим входом первого реверсивного счетчика, выходы первого и второго элементов И соединены с первым и вторым входами второго реверсивного счетчика соответственно.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при измерении высокодинамических перемещений. С целью повышения динамической точности преобразователя, содержащего синусно-косинусный датчик (СКД) 1, полосовой усилитель 2, генератор 17 импульсов, делитель 18 частоты, элемент 19 задержки, триггер 8, реверсивные счетчики 10, 14, 15, дешифратор 13, элементы И 11, 12, широтно-импульсный модулятор 16, введены аналоговый инвертор 3, АЦП 4, регистры 5, 6, сумматор 7, элемент И 20. За счет измерения сигнала рассогласования два раза в течение одного периода опорной частоты СКД 1 преобразователя с помощью регистров 5, 6, АЦП 7 и одновибратора 9, сравнения их результатов в сумматоре 7 осуществляется учет прогнозируемой ошибки преобразователя в следующем такте. 1 ил.