Преобразователь перемещение-код Советский патент 1976 года по МПК G08C9/00 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых устройствах прецизионного измерения угловых и линейных перемещений.

Известны преобразователи перемещение - код, содержащие датчик перемещения, выходы которого соединены -с одними входами блока определения направления перемещения, другие входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, сумматор и двухполунериодный выпрямитель.

Однако известные устройства отличаются недостаточно высокой точностью работы из-за сложности их схемы и больщого количества последовательно-соединенных элементов.

Целью изобретения является повыщение точности работы преобразователя.

Это достигается тем, что в предлагаемый преобразователь введены двухполярные ограничители амплитуды сигналов, причем выходы датчика перемещения через двухполярные ограпИчители амплитуды сигналов подключены ко входам icyMMaTOpa, выход которого соединен с третьим 1входом блока определения направления перемещения непосредственно, и через двухнолупериодный выпрямитель - со входом аналого-цифрового преобразователя.

На фиг. 1 изображена функцио-нальная схема предложенного устройства; на фиг. 2иЗ- графики, поясняющие его работу.

Преобразователь перемещение-код содержит (фиг. 1) датчик 1 перемещения, выходы которого соединены через двухполярные ограничители 2 амплитуды сигналов со входами сумматора 3 и непосредственно с одними входами блока 4 определения направления перемещения, другие входы которого соответственно

подключены к выходу сумматора 3 и выходам аналого-цифрового преобразователя 5, в состав которого входят: цифроаналоговый преобразователь 6, сравнивающее устройство 7 и реверсивный счетчик 8. Блок 4 определения

направления перемещения содержит дифференциальный усилитель 9 постоянного тока, пороговые элементы 10 и И, настроенные на нулевой уровень входного сигнала, логические элементы «И-ПЕ 12 и 13 и логические элементы «ИЛИ-НЕ 14. Выход cyiMMaTopa 3 через двухполупериодный выпрямитель 15 подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 5. Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом.

Синусоидальные (квазисинусоидальные) электрические сигналы Ui и Uz (фиг. 2) с датчика 1 перемещения (фиг. 1) поступают на входы двухполярных ограничителей 2, с выходов которых ограниченные сигналы Us и U

.3

(фиг. 2) поступают

сумматора 3

на входы {фиг. 1).

Принцип пoлyч eния линейно изменяющегося Периодического сигнала треугольной формы основан на том, что синусоида на участках от -45 до +45° и от+ 135до+225°, т. е. в интервале амплитуды (-OJUm+OJ m) практически линейна (1/т - амплитуда синусоидального сигнала). Суммирование сигналов Us и Li, полученных ограничением на уровне +0,7Urn и -0,7Um синусоидальных электрических сигналов Ui и Uz, сдвинутых один относительно другого яа 1/4 периода, дает линейно изменяющийся двухнолярный электрический периодический сигнал треугольной формы Us (фиг. 2). Выпрямление сигнала U, двухлолунериодным выпрямителем 15 (фиг. 1) позволяет получить сигнал треугольной формы Ue (фиг. 2), содержащий четыре линейных участка за лериод входного синусоидального сигнала. Квантование линейно изменяющегося напряжения U по уро.влю с щагом AU аналого-цифровым иреобразователем 5 следящего тина, объединение имнульсов сложения Us (фиг. 3) и имнульсов вычитания Ug с выходов сравнивающего устройства 7 позволяет получить на выходе преобразователя перемещение-код 4() импульсов за период входного синусоидального сигнала, что равносильно делению шага растровой щкалы, которО:Му соответствует период синусо-идального сигнала, иа 4() частей. На фиг. 3 приведены диаграммы нанрял ения для п 3.

Пороговый элемент 10 осуществляет формирование сигнала перехода через нулевой уровень напряжения Us, а нороговый элемент 11 формирует сигнал перехода через нулевой уровень разности входных напряжений f/i и 6/2. На фиг. 3 Llo и t/u - сигналы с прямых выходов нороговых элементов 10 и И. Логические элементы 12-14 осуществляют логическое умножение, логическое сложение и инвертирование прямых и инверсных сигналов пороговых элементов 10 и 11. Учитывая определенные логические соотношения между импульсами с выходов сравнивающего устройства 7-Us, и а и потенциальными сигналами с выходов логических элементов 14 - Ut2 и

13 (фиг. 3), блок 4 определения и направления перемещения объединяет импульсы в одну цепь и выдает их па выход или на выход L/-. Увеличение коэффициента интерполяции,

т. е. повышение точности измерения перемещения, возможно за счет увеличения разрядности аналого-цифрового преобразователя следящего типа, что дает

7V:-4(

где Л - коэффициент ннтерноляции; п - число разрядов аналого-цифрового преобразователя. При этом следует учитывать нелинейность нолученного треугольного сигнала U (ф.иг. 2); Необходимо выполнение )словия ,5AU, где AUc, - погрешность нелинейности сигнала At/ - шаг квантования.

Формула изобретения

Преобразователь перемещение-код, содержащий датчик перемещения, выходы которого соединены с одними входами блока определения направления перемещения, другие входы которого соединены с выходами аналогоцифрового преобразователя, сумматор и двухиолупериодный выпрямитель, о т л и ч а юпд и и с я тем, что. с целью повышения точности работы преобразователя, в него введены двухполярные ограничители амплитуды сигналов, причем выходы датчика неремещения через двухполярные ограничители а.мнлитуды

сигналов подключены к входам сумматора, выход которого соединен с третьим входом блока определения направления перемещения непосредственно, и через двухполунериодный вынрямитель - со входом аналого-цифрового

преобразователя.

Р ЛО.„ йэт

П

I-I V+, И

иц

1/2.2

./

%

«-/

г/1

Vii

i3

Перемещенуе I

1/4nepeNeuje/rits

и -.f

i i

Illlinilll t