Двухканальный преобразователь перемещения в код Советский патент 1979 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования.

Известны преобразователи перемещения, содержащие индуктосин с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками, генератор возбуждения, трансформатор опорного напряжения, усилители, фазочувствительные каскады и фильтры 1.

Известные преобразователи пе обладают достаточной точностью.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является двухканальный преобразователь перемещения в код, содержащий две индуктивные измерительные цепи, первая из которых соединена с входами усилителя-ограничителя, триггер, парафазный усилитель и ключ 2.

К недостаткам этого преобразователя относятся нелинейность кусочно-аналоговой характеристики преобразования, так как она формируется из половины синусоиды, из-за чего в краях линейных кусков .характеристики нелинейность оказывается значительной, а также отсутствие сигнала, указывающего направление перемещения, что делает невозможным определение полного перемещения по числу дискретных импульсов.

Цель изобретения - повыщение чувствительности и точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в двухканальный преобразователь перемещения в код введены индикаторы нулей, блок определения иаправления перемещения,

элементы И и ИЛИ, дополнительные индуктивные измерительные цепи, ключи, индикаторы нуля, триггер и усилители-ограничители. Выход каждой индуктивной измерительHoii цепи соединен с первым входом соответствующих ключей, второй вход каледого из которых соединен с соответствующим выходом дополнительного триггера, а выход через индикатор нуля - с соответствующими входами одного из элементов ИЛИ и дг;полнительиого триггера. Выходы второй и дополнительных индуктивных измерительных цепей через соответствующие усилители-ограничители подключены к входам блока определения направления перемещения,

выходами подсоединенного к одним из входов элементов И, другие входы которых соединены с выходами индикаторов нуля. Выходы элементов И через последовательно соединенные другой элемент ИЛИ и триггер соединены с одним из входов парафазиого усилителя, другие входы которого подключены к выходам ключей.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя, на фиг. 2 и 3 -

эпюры, иоясняющие работу преобразователя,

Преобразователь содержит индуктивные измерительные цени 1-4, две из которых (3, 4) дополнительные, ключи 5-8, параФазный усилитель 9, индикаторы 10-13 пулей, триггер дополнительный 14, первый элемент ИЛИ 15, усилители-ограничители 16-19, блок 20 определения направления перемещения, элементы И 21, 22, элемент 23 и триггер 24.

Индуктивные измерительные цепи 1-4, содержащие также фазочувствительные выпрямители и фильтры пульсаций, выполнены в виде катушек индуктивности с сердечниками и общего гребенчатого якоря, причем сердечпики смещены друг относительно друга на одну позицию (шаг). Зависимости их выходных сигналов от перемещения гребенчатого якоря / ноказаны па фиг. 2, а. Ключи 5-8 переключают выходной сигнал измерительных цепей 1-4 либо к нарафазному уснлителю 9, либо к индикаторам 10-

13,в зависимости от управляющих сигналов, получаемых из многофазного триггера

14.Парафазный усилитель 9 имеет четыре одинаковых входа, а знак его коэффициента передачи зависит от выходного сигнала триггера 24.

Индикаторы 10-13 нулей выдают высокие потенциалы при переходе изменяющегося выходного сигнала измерительных цепей через нулевые уровни. Многофазный триггер 14 управляет работой ключей 5-8. Высокий потенциал имеет только тот выход многофазного триггера 14, на соответствующий вход которого был подан короткий имнульс от индикатора нуля. Таким образом, с входом нарафазного усилителя 9 соединяется та измерительная цепь, сигнал на выходе которой иереходит через нулевой уровень. Элемент ИЛИ 15 вырабатывает дискретный выходной сигнал Uf, показанный на фиг. 2, 0 в виде коротких имнульсов при поступлении импульсов с выходов индикаторов нулей, а тем самым при прохоледении сигнала в любой измерительной цени через нуль.

Усилители-ограничители 16-19, блок 20 определения паправления перемещения, элементы И 21, 22, элемент ИЛИ 23 и триггер 24 со счетным входом -выполняют функцию установления знака коэффициента усиления парафазного усилителя 9. Как видно из фиг. 2, а, характеристики нреобразования (/) измерительных ценей имеют чередующиеся между собой положительные и отрицательные наклоны. Чтобы получить кусочно-линейную характеристику, показанную на фиг. 2, б, необходимо инвертировать отрицательные наклоны характеристик нреобразования. Коэффициент усиления парафазного усилителя 9 должен менять знак на противоноложный, нри движении якоря направо- в точках а (фиг. 2, а), а нри движении налево - в точках б. С этой целью усилители-ограничители 16-19 формируют

прямоугольные сигналы (фиг. 2, г) из выходных сигналов первой - четвертой измерительных ценей.

Используя эти сигналы Lle, f/i7, Uiz Н t/ig,

блок 20 определения направления перемещения выдает высокий уровень элементу И 21 при перемещении гребенчатого якоря направо, а при движении якоря налево высокий уровень выдает второй элемент И 22.

Таким образом, па выходе элемента И 21 появляются короткие импульсы при переходе выходного сигнала первой измерительной цени через нулевой уровень (точки а на фиг. 2, а) при движении якоря направо

(фиг. 2, (Э), а па выходе элемента И 22 - при движении якоря налево и нереходе через пулевой уровень выходного сигнала четвертой измерительной цепи (точки б на фиг. 2, а), как показано па фиг. 2, е. Элемент ИЛИ 23 пропускает на счетный вход триггера 24 выходные импульсы элементов И 21 и 22. Каждый поступивший импульс на вход триггера 24 меняет уровень его выходного сигнала и тем самым изменяет знак

коэффициента усиления парафазного усилителя 9 (фиг. 2, ж, з). Как и требуется, при движении якоря направо зпак коэффициента парафазпого усилителя мепяется в точках а, а при движении налево - в точках б.

Характеристика преобразования (0 принимает вид, показанный на фиг. 2, б. В ней пунктирными линиями указаны участки, полученные путем инвертирования характеристик Ui-i,f(l}.

Благодаря применению четырех измерительных цепей и описанной логической схемы управления кусочно-аналоговый сигнал бка кроме информации о положении якоря между позициями также несет информацию

и о направлении перемещения, амплитуда которого превышает одну позицию. При перемепхении наираво этот сигнал имеет только полол ительную полярность, а при движении налево - отрицательную. Высокая

линейность характеристики нреобразования аналогового канала получается за счет того, что используются только начальные части характеристик синусоидальной формы. Таким образом, совокупность сигналов /ка

и f/д полностью отражает величину перемещения якоря.

Работает двухканальный преобразователь перемещения следующим образом.

В момент ti гребенчатый якорь, двигаясь

нанраво, нереходит границу первой позиции (шага). На выходе первого индикатора 10 пуля формируется короткий импульс (фиг. 3, б), запоминающийся многофазным триггером 14, на нервом выходе которого

(t/i4, фиг. 3, з) появляется высокий уровень. Триггер переключает первый ключ 5 так, что выход измерительной цени 1 соединяется с входом парафазного усилителя 9, а вход индикатора 10 нуля отключается.

Короткий импульс индикатора 10 нуля через элемент ИЛИ 15 также подается на выход дискретного канала преобразователя (фиг. 3, ж) и на вход элемента И 21. Так как направление движения якоря - направо, то на первом выходе блока 20 определения направления перемещения имеется высокий уровень (фиг. 3,м. Поэтому короткий импульс индикатора 10 НУЛЯ через элементы И 21 ((Ьиг. 3, о) и ИЛИ 23 опрокидывает триггер 24 (фиг. 3, р), который устанавливает знак « + коэффициенту парафазного усилителя 9 (фиг. 3, с). В момент 4 выходной сигнал измерительной цепи 2 переходит через нуль, поэтомл на выходе второго индикатора 11 НУЛЯ формируется короткий ИМПУЛЬС (фиг. 3,г, который через элемент ИЛИ 15 подается на дискретный выход преобразователя (фиг. 3, дас), а также на второй вход многофазного триггера 14. Триггер переключается, на его втором выходе (би,, фиг. 3, и появляется высокий уровень, а на первом и всех остальных - низкий (фиг. 3, з, и, к). Поэтому клгоч 5 переключается, т. е. выход измерительной цепи 1 отключается от входа парафазного усилителя 9. и соединяется с индикятором 10 1УЛЯ. Переключается и ключ 6, соединяющий измерительную цепь 2 с входом парафазного усилителя 9 и отключающий вход индикатора 11 нуля. Выходной сигнал кусочно-аналогового канала (фиг. 3, б) смещается к нулю. Больше никаких переключений не наблюдается до момента /3В моменты /3, 4 происходят аналогичные переключения, а в момент t, кроме аналогичных переключений, как и в моменты t-2, /3, t,,, еще и дополнительные переключения, а именно: выходной сигнал индикатора 10 нуля через элементы И 21 (фиг. 3, о) и И.ЛИ 23 опрокидывает триггер 24 (фиг. 3, р), который меняет знак коэффициенту усиления парафазного усилителя 9 (фиг. 3, с) на «-. Переключения в момент /в аналогичны переключениям в момеит /2В момент /7 движение якоря меняет направление, однако блок 20 определения направления перемеп1,ения это почувствует только в момент 4 (фиг. 3, м, 3, я). В моменты ti, U,tg больше никакие переключения не происходят благодаря тому, что индикатор 11 нуля отключен ключом 6 (фиг. 3, «) В момент 10 только меняются гьтходньте уровни в обоих элементах И 21 и 22 (фиг. 3, .и, н. В момент /ц нанравление движения меняется еше раз и это блок 20 определения направления перемешения почувствует в fi2, тогда меняются уровни на выходах элементов И 21 и 22 (фиг. 3,м, н).В моменты 13, 15, t,K происходят аналогичные переключения, как и в моменты /2, з, а в момент /14 - переключения, как в момент ts. Таким образом, полное перемещение может быть определено путем определения коичества дискретных шагов (позищиТ) и прибавлением к результату величины перемещения в зоне одной позпцпп, определяемой по выходному кусочно-аналоговому еигналу. Дискретное число шагов определяется суммируя число импульсов, выданных при полола1тельном кусочно-аналоговом сигнале, считая их положительпымп, с числом импульсов дискретного выхода, выданных при отрицательной полярности кусочно-аналогового сигнала, считая их отрицательными. Использование новых элементов, соединенных по пpcдлaгae тoй схеме, выгодно отличает предлагаемый л.п гхкаиальный преобразователь псремеиюния, так как линейность кусочно-аиалогог501 1 характеристики преобразования повып ается, по зпаку кусочно-аналогового сигнала можно определить направлепие персмсщенпя; в конечном счете повышается точность преобразователя. Формула и 3 о б р е т е н и я Двухканальный преобразователь перемещения в код, содержащий индуктивные измерительные цепи, первая из которых соединена с входом усилителя-ограничителя, триггер, парафазный усилитель и ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности преобразователя, в него введены индикаторы пулей, блок определеиия направления перемеиеиия, эле тепты И и ИЛИ, дополнительные индуктивные измерительные цепи, ключи, индикаторы нуля, триггер и усилители-ограничители, выход каж. .ой индуктивной измерительной цепи соединен е первым входом соответствующих ключей, второй вход каждого из которых соединен с соответствуюпдим выходом дополнительного триггера, а выход через иидикатор нуля - е еоответств чои;имп входами одного пз элементов ИЛИ и дополнительного триггера, выходы второй и дополнительных индуктивных измерительных цепей через соответствующие усилители-ограпичители подключены к входам блока определения направленпя перемещения, выходы которого подключены к одним из входов элементов И, другие входы которых соединены с вьтходлмп индикаторов нуля, выходы элементов И через последовательно соединенные другой элемент ИЛИ и триггер соединены с одним из входов парафазного усилителя, другие входы которого соединены с выходами ключей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР .YO 386418, кл. G 08С 9/04, 1971. 2.. BTOpCKoe свидетельство СССР ЛЬ 395881, кл. G 08(: 9/04, 1971.

i 2 3 f

/ / / I/

из

1Е 17 18 19

S-19

V,

г;

sign Kg

Ш

/

Дижение fionpaSo I

JiSufffefiue налепиI

Д8и/хение направо I

fK

Дёижение наледоi

3

PUS. г