Устройство для преобразования перемещений в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к системам ав томатического управления, а именно к пр образователям перемещений в дискретный электрический сигнал. Известно устройство для преобразования перемещений, содержащее магнитопро вод, боковые и торцовые грани которого охвачены обмоткой возбуждения, вдоль магнитопровода распределены рабочие обмотки, причем плоскости их витков перпендикулярны направлению перемещений магнитопроводного якоря l . Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость. Для обеспечения одноагачности определения координаты положения якоря необходимо подсчитывать количество пройденных рабочих обмоток (считывающих элементов) причем наличие помех или сбоев счетного устройства приводит к искажению выходной информации, к потере достоверности преобразования. К снижению помехоустойчивости ведет также наличие цепи последовательно включенных пар рабочих обмоток, каждая из которых имеет остаточное нескомпенсированное напряжение. В случае преобразования средних тпк больших перемещений эти остаточные сигналы, сумм1фуясь, становятся сравнимыми или превышают значения рабочих периодических перепадов выходного напряжения. Известное устройство имеет, кроме того, невысокую точность, что объясняется отклонениями плоскостей витков возбуждающей и рабочей обмоток от взаимной перпендикулярности при изготовлении преобразователя. Это,прежде всего, касается рабочих обмоток и участков обмотки возбуждения, расположенных воз. ле торцов основания. В результате появляется отклонения формы выходной функции от периодичности, т.е. значение сигнала не дает возможности однозначно связать его с координатой якоря. Продольные габариты устройства увеличены за счет обмотки возбуждения, а поперечные определяются суммарной вьн Сотой магпктопровода, обмоток, выступами якоря и зазорами. Устройство, кроме«тсго,характеризует ся низкой виброустойчивостыо при нерабоЧ1ГХ смещениях якоря в сторону обмоток возбуждения или рабочей обмотки происходит их повреждение. Наконец,известное устройство в настройке и изтотовлении: необходима взаимная юстировка рабочих и воз-буркцающей обмоток (прежде всего, обес пе|чение приближения к взаимной перпенцн улярности плоскостей их витков), а дальнейшая их юстировка с подвижным якорем, Наиболее близким техническим решением к данному устройству является устройство для преобразования перемещений в код, содержащее якорь, считывающие элементы, расположенные на основании и нодключенные через согласующий блок к входу преобразователя напряжения в код, и преобразователь прямого кода в 1гаверсный, выход которого подкхдачен к входу регистра грубого отсчета, млацишй разряд которого связан с элементом выборки канала точного оасчета 2 . Недостаток этого известного устройс|гва состоит в сравнительно ниэкой точнЬсти. ; Цель изобретения - повышение точнЪсти устройства для преобразования пер мещений в код. Поставленная цель достигнута за счет того, что в устройство введены индикаторные с пгеываюшие элементы, размешенные на профилированном основа ши между рабочими считывающими эпементами и соединены через согласующий бл со входами преобразователя прямого код в инверсный. На чертеже приведена схема устройст ва для преобразования перемещений в ко Устройство состоит из профилированного диамагнитного основа1 ия 1. На нем установлены группы рабочих 2 и индикаторных 3 считывающих элементов, на ко торых нанесены рабочие 4 и индикаторны 5 обмотки. Для определенности на черте показано три pa6oioix и июсть индикатор ных элементов. Вдоль основания 1 перемещается магнитопроводный якорь 6. Вы ходы групп обмоток 4 и 5 соединены со входами согласуюшого блока 7, Согласу щий блок 7 содержит, в свою очередь, детекторы 8, 9, 10, 11, 12 и 13, элементы 14, 15, 16 и 17 ИЛИ, элементы сравнения 18 и 10 элементы 20, 21, 22 и 23 И, управляемые ключи 24, 25, 26, 27, 28 и 29, Ключи соед1 нены со входами 30 преобразователя напряжения в код, соединенного через регистр 31 точного отсчета 31, элеме 1т 32 выборки, я блок 33 элементов ИЛИ с выходом 3.4 младших разрядов. Шины сигналов управ пения ключами блока 7 соединены со входами преобразователя прямого кода в инверсный 35, Элемент 32 выборки, в зависимости от состояния младшего раэряда 36 регистра грубого отсчета 37 ре ализует функцию передачи прямого кода с регистра 31 на выходы 34, либо передачу на выходы 34 инверсного кода, занесенного в регистр 31. Значения старших разрядов выходного кода снимаются с выхода 38 регистра 37. Устройство работает следующим образом. Когда якорь 6 перемещается вдоль основания 1, например, в нафавлении, отмеченном стрелкой, на выходах рабочих обмоток 4, запитываемых от источника переменного тока (на чертеже не показан), появляются сигналы, вызванные замыканием магнитных цепей считыва;.. ш:их Элементов группы 2 за счет поочередного перекрытия их зазоров частью якоря 6. В случае его приближения к любому элементу из группы 2, на выходе обмотки 4 этого элемента амплитуда выходного сигнала натагаает увелиодтваться-и достигает максимума в положении противостояния центров рабочего считывающего элемента и якоря 6, При удалении якоря 6 от центра рабочего считываюш1его элемента, амплитуда выходных сигналов его обмотки 4 снова уменьшается (из-за снижения магш1тной ггроводимости непи считываюшего элемента) и в конце концов оказывается перекрытой нарастающими сигналами, снимаемыми с выхода следующего рабочего элемента, в направлении которого движется якорь 6, Каждому рабочему элементу группы 2 поставлено в соответствие два инцикаторных элемента группы 3, расположенных по его краям. Изменение амплитуды сигналов, поступшоших с выходных обмоток 5 при перемещениях якоря 6 происходит аналогично тому как это было описано для рабочих элементов группы 2 с обмотками 4. . Вь1ходные сигналы от элек{ентов 18 и 19 сравпе1шя, со входами которых чеpea детекторы 9, 10, 11 н 12 соединен .индикаторные обмотки 5, снимаются лиш в случае, когда пороговые уровни элементов 15 и 16 ИЛИ превышаются хотя бы одним из их выходных сигналов, т.е. когда вблизи хотя бы одного из индикаторных считьчлающих элементов 3 находится магиитопроводная часть якоря 6. Тогдас соответствующего этому элемен ту выходу устройства сравнения выдается сигнал высокого уровня, управляющий замыканием соответствующего ключа к прохождением рабочего сигнала на вхо преобразователя 30 напряжение-код. Так, если якорь 6 перекрывает часть зазора рабочего элемента группы 2, то наибольший по уровню индикаторный сиг,нал сштывается с выхода ближайшего к якорю левого индикаторного элемента группы 3. Он преобразуется к аналоговому виду детектором 10 и через элемент 18 сравнения управляет замыканием ключа 26, через который осуществляется подача рабочего сигнала на вход преобразователя 30, оцифровывающего и выдающего в регистр 31 код координаты центра якоря внутри участка полушага (0,5 т) установки рабочих считывающих элементов группы 2. Сигналы с выходов других индикаторных элементов группы 3 в рассматриваемом положении малы, что обусловлено оа сутствием в их зазорах части якоря 6,поэтому элементы 14, 16 и 17 ИЛИ обладая определенными пороговыми уровнями, не срабатывают и препятствуют замьжанию ключей 24, 27-29 Число, соответствующее количеству пройденных центром якоря 6 полушагов 0,5 Т устанавливается на регистре 37, Содержимое младшего разряда 36 регист ра 37 использовано для устранения рассмотренной выше неоднозначности соответствия внутришагового полол ения цент- ра якоря и выходных сигналов рабочих обмоток (как указано выше, уровень этих выходных сигналов при перемещениях якоря внутри шага установки рабочих считывающих элементов имеет сначала возра- стающий, а затем убывающий характер и одинаков в положениях якоря, симметрИ1 ных относительно центра рабочего считывающего элемента). Если число пройденных полушаров четно ,(в разряде 36 за писан ноль), то элемент выборки 32 передает через блок 33 элементов ИЛИ пря мой код внутришаговой координаты, если 986 нечетно (единичное состояние разряда 36) то на выход 34 поступает код, инверсный записанному в регистр 31 точного отсчета, инверстный код, как известно, с точностью до значения своего младшего разряда равен дополнительному (считая, что целая единица выходного кода содержится в 36). Это обеспечивает соответствие возрастания кода возрастанию координаты движения якоря при переходе с одной половины шага установки любого рабочего элемента группы 2 на другую через центр этого элемента. Содержимое регистра 37 грубого отсчета выдается по выходам 38 (старшие разряды) и 34 (младшие разряды). Поскольку выходной код имеет пози1ШОННЫЙ характер, то воздействие внешHifx или внутренних помех не приводит к потере или искажению выходной информации. Выходы рабочих обмоток предложенного устройства не соединены между собой, что позволяет снизить максимальный уровень остаточного нескомпенсированного сигнала в несколько раз. При внешних вибрационных и ударных воздействиях нерабочие смещения якоря не разрушают обмоток предложенного преобразователя. Точность преобразования повышена за счет устранения воздействия возбуждающей обмотки на рабочую, что снижает погрешность преобразования в пределах шага нанесения рабочих считыва ющих элементов на значения порядка одного или нескольких десятков процентов от величины шага; Степень сложности настройки преобразователя снижена за счет устранения необходимости добиваться приближения к взаимной перпендикулярности плоскостей И1ТКОВ рабочргх и возбуждающей обмоток снижены требования к юстировке якоря и рабочих элементов, поскольку нерабочие смещения якоря в отмеченных выше пределах допустимы и не ведут к искажению выходной информации. Экономический эффект от использования предложенного технического решения обусловлен указанными вьше его техническими преимуществами, формула изобретения Устройство для преобразования перемещений в код, содержащее якорь, рабочие читывающие элементы, размещенные на рофилированном основании и подключенные через сог-ласующий блок к входу преобразователя напряження в код, выход к котЬрого через последовательно соединенные регистр точного отсчета, элемент выборки, связан с блоком элементов ИЛИ, и преобразователь прямого кода в инверсный, вЫход которого подключен к входу регистра грубого отсчета, младший которого соединен с элементом выборки, отличающееся тем, MTci, с целью повышения точности устройст, в него введены индикаторные считывавЬшие элементы, размещенные на проi 5,

филированном основании между рабочими считывающими элементами и соединенные через согласующий блок со входами преобразователя прямого кода в и5 вер сны и.

Источники информа1ши, принятые во внимание при экспертизе

1,Зарипов М. Ф. Преобразователи с распределенными параметрами для авто 0 матики и информационно-измерительной техники, 1969, с. 64.

2.Патент ПНР № 74629,

кл. G OlD 5/20, 1972 (прототип).

/ у