Преобразователь перемещения в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/00 

I

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может найти применение для изм ерения перемещений рабочих органов металлорежущих станков и измерительных машин.

Известны преобразователи перемещения , в код, использующие в качестве датчика перемещения синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы, работающие в амплитудном режиме. В этих преобразователях перемещения в код с выходов цифроаналогового преобразователя, управляемого ю параллельным кодом абсолютного реверсивного счетчика, подаются на двухфазную обмотку возбуждения датчика два аналоговых сигнала, амплитуды которых пропорциональны синусу и косинусу числа, хранящегося в абсолютном счетчике. Сигнал рассогласования, снимаемый с выходной обмотки датчика, с помощью фазочувствительного устройства управляет работой абсолютного счетчика (1).

Недостатком таких преобразователей пе- 20 ремещения в код является их сложность, так как для их реализации требуется больщое количество прецизионных ключей и трансформаторов или прецизионных резисторов.

изготовляемых по специальной технологии. К тому же эти преобразователи характеризуются недостаточной точностью.

Известен преобразователь перемещения в код, в котором запитка двух входных обмоток датчика иидуктосин осуществляется импульсными сигналами, линейно измеияющимися по длительности в функции числа, пропорционального взаимному положению входных и выходной обмоток датчика. Такой преобразователь характеризуется больщей точностью (2).

Недостатком преобразователя является сложность.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь перемещения в код, содержащий первый реверсивный счетчик, выходы которого соединены с входами блока индикации, второй реверсивный счетчик, выходы которого, за исключением двух старших разрядов, подключены к входам блока сравнения кодов, реверсивный делитель,частоты, выходы которого подключены к другим входам блока сравнения кодов и к входам двух дешифраторов. Выходы дешифратора подключены к раздельным входам тригrepa, выходы которого соединены с входами управления делителя частоты и с входами формирователя импульсов питания. Другие четыре входа формирователя импульсов питания подключены к двум выходам блока сравнения кодов и к двум старшим разрядам второго счетчика. Выходы формирователя импульсов питания подключены к двум входным обмоткам датчика положения типа индуктосина или другого синусно-косинусного вращающегося трансформатора. Выход .датчика положения подключен через фильтр низкой частоты к одному из входов формирователя импульсов рассогласования, выход которого соединен с входами абсолютного и реверсивных счетчиков. Генератор импульсов подключен к счетному входу делителя частоты и к другому входу формирователя импульсов. В двух каналах блока сравнения кодов этого преобразователя сравниваются прямой код линейно-изменяющегося числа делителя частоты с прямым и обратным кодом второго реверсивного счетчика. При совпадении указанных кодов, на выходах блока сравнения кодов появляются импульсы, которые формируют фронты двух импульсных сягналов запитки датчика, амплитуды первых гармоник этих сигналов меняются по синусному и косинусному законам в функции числа второго реверсивного счетчика. Полярность сигналов запитки датчика определяется состоянием двух старших разрядов второго реверсивного счетчика 3. Формирование фронтов импульсных сиг налов запитки датчика с поМошью узких импульсов на выходе блока сравнения кодов скижает точность известного преобраЗйBatfeЛя из-за возможного влияния переходных процессов при переключении абсолютного счетчика и делителя частоты. В переходного процесса в абсШ1ЮТИрм счётчике и делителе частоты на выходах блока сравнения кодов могут появляться ложные импульсы, приводящие к сбою преобразователя. Кроме того, известный преобразователь имеет невысокую разрешающую способность, что также снижает его точность. . .Цель изобретения- повышение точности преобразователя. Поставленнай цель достигается тем, что в преобразователь перемещения , содержащий формирователь импульсов питания, подключенный к датчику перемещения, выход которого через полосовой усилитель под ключен к формирователю импульсов рассогласования, управляющий вход которого через делитель частоты соединен с генератором импульсов, а выход подключён к входам первого и второго реверсивных счетчиков, выход второго реверсивного счетчик подключен к блоку индикации, введены элементы И, ИЛИ и два дополнительных счетчика, входы записи которых соединены с выходами разрядов первого реверсивного счетчика, входы разрешения записи- с выходом делителя частоты, а выходы подключены к входам формирователя импульсов питания, счетный вход одного дополнительного счетчика соединен с генератором импульсов, а счетный вход другого дополнительного счетчика соединен с выходом элемента ИЛИ, входы элемента И соединеиы с. выходами делителя частоты и выходами младшего разряда первого реверсивного счетчика, а выход подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с генератором импульсов. Формирователь импульсов питания преобразователя перемещения в код содержит два фазосдвигающих элемента и два элеме,нта И, два первых входа формирователя импульсов питания подключены к одному элементу И, а два вторых входа через соответствующие фазосдвигающие элементы подключены к другому элементу И. На фиг. I приведена блок-схема преобразователя перемещения в код; на фиг. 2 - блок-схема формирователя импульсов; на фиг. 3 -- временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя. Преобразователь перемещения в код содержит выходную обмотку синусно-косинусного датчика 1, которая через полосовой усилитель 2 подключена к входу фазочувствительного формирователя 3 импульсов рассогласования, выход которого подключен к входам реверсивных счетчиков 4 и 5. Кодовые выходы реверсивного счетчика 5 подключены к блоку 6 индикации. Другой вход фазочувствительного формирователя 3 импульсов рассогласования соединен с выходом делителя 7 частоты. Генератор 8 импульсов подключен к входам делителя 7 частоты, дополнительного счетчика 9 и через элемент ИЛИ 10 к входу дополнительного счетчика 11. Входы записи дополнительных счетчиков 9 и 11 соединены с кодовыми выходами реверсивного счетчика 4. Выход делителя 7 частЬты подключен к входам разрешения записи дополнительных счетчиков 9 и 11 и к входу элемента И 12. Выходы дополнительных счетчи1ков 9 и И подключены к формирователю 13 импульсов питания, при этом выходы переполнения счетчиков 9 и И через фазосдвигающие элементы 14 и 15 подключены к входам элемента И 16. К входам элемента И 17 подключены выходы старших разрядов дополнительных счет-. чиков 9 и П. Выходы элементов И 16 и 17 соединены с входами датчика 1. Выход младluero разряда счетчика 4 соединен с управляющим входом элемента И 12, выход которого подключен к другому входу элемента ИЛИ 10. Преобразователь перемещения в код работает следующим образом. В реверсивном счетчике 4 хранится число, пропорциональное текущему положению входных обмоток относительно выходной обмотки датчика 1. Это число (за исключением младшего разряда) поступает на входы записи дополнительных счетчиков 9 и 11 и заносится в эти счетчики в момент поступления импульса переполнения с выхода делителя 7 частоты на входы разрешения записи дополнительных счетчиков. На входы делителя 7 частоты и счетчиков 9 и 11 постоянно поступают импульсы с генератора 8. Дополнительный счетчик 9 работает на сложение, а дополнительный счетчик II - на вычитание. К выходам переполнения дополнительных счетчиков 9 и 11 подключены фазосдвигаюш,ие элементы 14 и 15. Фазосдвигаюший элемент 14 вырабатывает сигнал с, который сдвинут относительно выходного сигнала в дополнительного счетчика 9 на 90° в сторону отставания (см. фиг. 3). Фазосдвигающий элемент 15 вырабатывает сигнал f. который сдвинут относительно выходного сигнала d дополнительного счетчика П на 90° в сторону опережения. Выходные сигналы в и d счетчиков 9 и 11 поступают на входы элемента И 17, формирующего импульсы, амплитуда первой гармоники которых меняется по косинусному закону в функции выходного кода счетчика 4, Выходные сигналы с и f фазосдвигающих элементов 14 и 15 поступают на входы элемента И 16, формирующего импульсы, амплитуда первой гаормоники которых меняется по синусному закону в функции выходного кода счетчика 4. Выходные сигналы элементов И 16 и 17 поступают на входы датчика I. Напряжение рассогласования с выходной обмотки датчика 1 поступает в полосовой усилитель 2, где происходит усиление и выделение первой гармоники. Усиленный гармонический сигнал далее поступает в фазочувствительный формирователь импульсов рассогласования 3, где происходит формирование импульсов рассогласования в зависимости от фазы сигнала рассогласования. Импульсы рассогласования затем поступают в реверсивный счетчик 4 и вызывают изменение числа в нем до тех пор, пока его содержимое не станет соответствовать взаимному положению входных и выходной обмоток датчика 1. В этом случае выходное напряжение датчика 1 равно нулю л импульсы на выходе формирователя 3 импульсов рассогласования отсутствуют. Импульсы рассогласования одновременно подсчитываются реверсивным сметчиком 5, управляющим блоком 6 индикации. Выход младшего разряда реверсивного счетчика 4 соединен с управляющим входом элемента И 12, который пропускает с задержкой на вход счетчика 11 импульс переполнения делителя 7 частоты, если младший разряд счетчика 4 находится в нулевом состоянии, и не пропускает этот импульс, если младший разряд счетчика 4 находится в единичном состоянии. Такое включение увеличивает разрешающую способность преобразователя в два раза. Применение записи содержимого счетчика 4 в дополнительные .счетчики 9 и- 11 один раз за период делителя 7 частоты в короткий промежуток времени исключает влияние переходных процессов в счетчиках на формирование выходных импульсов залитки датчика, что повышает точность преобразователя. Автоматическое смещение выходных импульсов запитки датчика на 180° на выходах элементов И 16 и 17 при переходе датчика из одного квадранта в другой, снижает расход мощности на питание датчика в два раза, что позволяет увеличить выходной сигнал датчика, а следовательно повысить точность преобразователя. Увеличение разрешающей способности преобразователя в два раза без снижения несущей частоты импульсов запитки датчика также позволяет повысить его точность. Формула изобретения 1. Преобразователь перемещения в код, содержащий формирователь импульсов питания, подключенный к датчику перемещения, выход которого через полосовой усилитель подключен к формирователю импульсов расссУгласования, управляющий вход кото рого через делитель частоты соединен с генератором импульсов, а выход подключен к входам первого и второго реверсивных счетчиков, выход второго реверсивного счетчика подключен к блоку индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены элементы И, ИЛИ и два дополнительных счетчика. входы записи которых соединены с выходами разрядов первого реверсивного счетчика, входы разрешения записи - с выходом делителя частоты, а выходы подключены к входам формирователя импульсов питания, счетный вход одного дополнительного счетчика соединен с генс рятором импульсов, а счетный вход другого дополиительного счетчика срединен с выходом элемента ИЛИ, входы элемента И соединены с выходами делителя частоты и выходами младшего разряда первого реверсивного счетчика, а выход подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с генератором импульсов. 2. Преобразователь по п. 1, огличающийся тем, что формирователь импульсов йитания содержит два фазосдвигающих элемента и два элемента И, два первых входа формирователя импульсов питания подключены к одному элементу И, а два вторыд входа через соответствующие фазосдвигающне элементы подключены к другому элементу И. Источннкн информацин, .принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3537102. кл. 340-347, 1970. 2.Патент США № 3789393, кл. 340-347, 1974. 3.Авторское свндетельство СССР № 536501, кл. G 08 С 9/00, 1975 (прототип).

tr L.

I

I

tx

ы

.

7з1

cos