Способ преобразования перемещения в код и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК H03M1/28 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станкамиj в робото- технических системах.

Цель изобретения - расширение области применения при сохранении точности преобразования за счет умень- пения влияния температуры окружающей |;редь1„

: На чертеже приведена структурная йхема устройства для преобразования Перемещения в код, реализующего спо- Ооб,

Устройство содержит квантованивй : лемент 1, щелевые диафрагмы 2з. источник 3 излучения, блоки 4 и 5 чувствительных элементов, каждый из которых состоит из чувствительных элементов б и 7 и дифферешдаального усилителя -8, блок 9 суммирования-вычи- Фания, блок 10 формирования кода, выналы, сдвинутые на .7/2 и поступающие на входы блока 10 формирования кода. В предлагаемом устройстве формирование кода основано на подсчете количества импульсов, пропорционального перемещению. Для этого аналоговые сигналы с выходов блоков 4 и 5 поступают на входы нуль-органов 11 и 12, на выходах которых формируются сигналы прямоугольной формы, также сдвинутые на . Эти сигналы поступают на входы блока 13 формирования импульсов, в котором по фронтам входных

прямоугольных сигналов формируются, импульсы, последовательность которых с выхода поступает на счетный вход счетчика 14,на выходе которого формируется код, пропорциональный перемещению.

Поскольку при изготовлении квантованного элемента 1 возникает технологическая погрешность, нарастающая с увеличением его длины, то в процес

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в робототехнических системах. Целью изобретения является расширение области применения при сохранении точности преобразования за счет уменьшения влияния температуры окружающей среды. С этой целью в устройство для преобразования перемещения в код, содержащее квантованный элемент 1, щелевые диафрагмы 2, источник 3 излучения, блоки 4,5 чувствительных элементов, блок 10 формирования кода, ЦАП 18 и источник 16 опорного напряжения, введены преобразователь 15 температуры в напряжение, дифференциальный усилитель 17, АЦП 19 и блок 9 суммирования-вычитания. Благодаря этому в устройстве реализуется способ, позволяющий устранить погрешность, обусловленную возникающим при изготовлении отклонением реального шага квантования элемента 1 от идеального, и погрешность изменения шага квантования из-за изменения длины квантованного элемента 1 под действием температуры окружающей среды. При этом формирование корректирующего кода осуществляется на одних и тех же узлах 15-19 одновременно. 1 ил.

)1олненный на пороговых формирователях 25 се преобразования в выходном коде

в виде нуль-органов 11 и 12, блоке 13 формирования импульсов и счетчике 14, преобразователь 15 температуры в напряжение, источ11ик 16 опорного напряже йия, дифференциальный з силитель 17, цифр оа налог оный преобразователь (I|AII) 18 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19.

Устройство, реализующее способj, работает следующим образом.

При перемещении квантованног о элемента 1 относительно щелевых диафрагм 2 происходит преобразование этого перемещения в аналоговыа сигналы, при этом излучение источника 3, модулированное сопряжекнем квантованно -- го элемента 1 н неподвжкных ще:тей Диафрагм 2, попадает на чувствительные злекенты 6 и 7, на выходах котс- рых генерирЗ Тотся электричес1 ие сигналы В связи с темз что щели диафрагм 2 перед чувствктепьньЯ Ш элементами 6-1J 7 1J 6-2 J 7-2 сдвикз ы друг относительно друга на величину W(KH-1/4)i, где - щаг квантования элемента 1 К - целое число то элек-- трические сигналы на их выходах CAEJ-I , нуты друг относительно на is /2 „

Противофазные сигналы с вьжодов чувствительных элементов 6-1, 7-1 и 6-2 J 7-2 пост-упают на входы дифферен- циальнык усилителей 8-1,, 8-2, на выходах которых формируются симметрнч ные относительно нуля аналоговые сиг

5

0

о

5

счетчика 14 также присутствует эта погрешность, зависящая от текущего положения квантованного элемента 1„

В связи с тем, что изменение температуры окружающей среды на величину t приводит к изменению длины 1 квантованного элемента 1 на величину

Ы 1о ciftt,

где ci- коэффищ-гент линейного расширения квантованного элемента 15

в цифровом эквиваленте перемещения, сформированном на выходе блока 10 фор мирования кода5 присутствует погрешность iNj пропори:иональная д1„

Для устранения отмеченного недостатка напрял(еш-{я с выходов преобразователя 15 теьшературы в напряжение и источника 16 опорного напряжения подаются на входы дифференциального усилителя 17. Величина опорного напряжения берется равной напряжению преобразователя 15 те: .а1ератзфы в напряжение при той температуре t. при которой пог решность квантованного элемента 1 равна нулю. Поэтому при температуре окружающей среды, равной tg5 напряжение на дифференциального усилителя 17 равно нулю следовательно, равно улю напрКление на выходе ЦАП 18 и. соответственно, код на выходах АЦП 19« Поэтому код

на выходе блока 9 суммирования-вычитания, являющемся вькодом преобразователя, равен значению кода блока 10.

Увеличение или з еньшение температуры на величину ut приведет к появлению напряжения U(t) попожитеЛь- ной или отрицательной полярности соответственно, на выходе дифференциального усилителя 17, поступающего на аналоговьш вход ЦАП 18, на цифровые входы которого поступает код с выхода блока 10, При этом на выходе ЦАП 18 формируется напряжение

U4ftn U(t)N,,

пропорциональное температуре окружающей среды и величине перемещения, т.е

Таким образом, в данном случае одновременно исключается влияние на точность преобразования погрешности

. , - - .„„ ......-.шсггил, ч-.е, точность преооразования погрешности

пропорциональное погрешности Д1. Нап- изготовления элемента 1 и изменение

ряжение с выхода ЦАП 18 поступает на вход двухполярного АЦП 19, на выходе которого формируется код, пропорциональный погрешности U1.

При увеличении температуры длина квантованного элемента 1 увеличивается и на выходе дифференциального усилителя 17 формируется напряжение положительной полярности. При этом на выходе знакового разряда АЦП 19 присутствует низкий уровень и коды, присутствующие на входах блока 9 сумг-шрования-вычитания, суммируются.

При снийшнии температуры длина квантованного элемента 1 уменьшается и на выходе дифференциального усилителя 17 появляется напряжение отрицательной полярности. При этом на выходе знакового разряда АЦП 19 при- сутсч вует высокий уровень и на выходах блока 9 форьшруется разность кода,

В связи с тем, что погрешность Д.К на выходе блока 10 пропорциональна температуре и величине перемещения и код на вькоде АЦП 19 также про- порционален температуре и перемещению, т.е. то в коде, сфор- мированно на вьосоде блолча 9 сумми- рования вь- :итания отсутствует погрешность AN.

Технологическая погрешность, возникающая при изготовлении квантованного элемента 1, практически одинако- ее ва для каждого шага квантования. Поэ- тому5 задавая соответствующий коэффициент передачи ЦАП 18 или преобра- . зователя 15 теь-тературы в напряжение

25

его длины под действием температуры окружающей среды.

Формула изобретени

35

40

45

или устанавливая соответствующий коэффициент усиления дифференциального усилителя 17, с помощью тех же самых

J , узлов обеспечивается компенсация технологической погрешности. Для этого поступают следующим образом. Если реальный шаг квантованного элемента 1 больше идеального, то коэффициент

0 передачи соответствующего блока, например, преобразователя 15, увеличивают, а если меньше, то уменьшают. В результате этого на выходе АЦП 19 корректирующий код зависит не только

5 от температуры, но и от технологической погрешности.

Таким образом, в данном случае одновременно исключается влияние на точность преобразования погрешности

точность преооразования погрешности

изготовления элемента 1 и изменение

изготовления элемента 1 и изменение

его длины под действием температуры окружающей среды.

Формула изобретения

е

5

0

5

71603527 8

I сдвинутые друг относительно друга на ве -ры окружающей среды, в него введены

личину У(К-ь1/4)э где К - целое число преобразователь температуры в напряжеис гочник излучения, связанный черезкие, дифференциальный усилитель, анаквантованный элемент и щелевые диа- ,лого-цифровой преобразователь и блок

фрагмы с входами блоков чувствитель-суммирования-вычитания, первая группа

ньйс элементов, выходы которых соеди-входов которого подключена к выходам

неныс входами соответствующих пороге-счетчика, выходы преобразователя темвык формирователей, вькоды которыхпературы в напряжение и источника

со|единены с входами блока формирова- д опорного напряжения соединены с вхонир итульсов., вькод которого соеди-дами дифференциального усилителя,

ней со счетным входом счетчика, вы-выход которого соединен с аналоговым

которого соединены с цифровымивходом цифроаналогового преобразовавхЬдами цифроаналогового преобразова-теля, выход которого соединен с вхоте|1я, источник опорного напряжения, . 15дом аналого-цифрового преобразовате отличающееся тем, что, сля, выходы которого соединены с втоделью расширения области применениярой группой входов блока суммированияпр|и сохранении точности устройствавычитания, выходы которого являются

за счет уменьшения влияния температу-выходами устройства.