Преобразователь перемещения в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/04 

1

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования.

Известен преобразователь перемещения, который содержит две индуктивные измерительные цепи, парафазный усилитель, усилительограничитель, ключ, триггер и дифференцирующую цепь 1. Этот преобразователь позволяет получить дискретный сигнал в унитарном коде при перемещении якоря через границы позиций и аналоговый сигнал почти пилообразной формы, имеющий нулевой уровень при установке якоря на середину позиции.

Недостатками этого преофазователя являются нелинейность кусочно-аналоговой характеристики преобразования, получаемая потому, что она формируется из половины синусоиды, из-за чего в краях линейных кусков характеристики нелинейность является значительной, а также отсутствие сигнала, указывающего направление перемещения, что делает невозможным определение полного перемещения по числу дискретных импульсов и аналоговому сигналу при перемещении, происходящем с изменяющимся направлением.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь перемещения в код, содержащий индуктивные, цепи, которые соединены через усилители-ограничители со входами блока определения направления и со входами соответствующих ключей, вь1ходы которых соединены непосредственно со входами парафазного усилителя и через соответствующий индикатор нуля - со входами элемента ИЛИ и многофазного триггера, выходы которого подключены к соответствующему ключу 2.

--Известный преобразователь позволяет получить дискретный сигнал при переходе якоря через середину позиции и аналоговый сигаал, линейно зависящий от перемещения в интервале одной позиции. Полное перемещение: определяется путем определения суммы количества дискретных щагов (позиций) и величины перемещения в зоне одной позиции.

Недостатком этого преобразователя является сложность его электронной схемы и индуктивной системы измерительных катушек.

Цель и: обрего1гия упрощение конструкции преобразовятеля.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий три измерительные цепи, соедгетенные с одним из входов соответствующих трех ключей, один из выходов четвертого ключа соединен с одним из входов парафазного усилителя индикаторы нуля, триггеры и элемент ИЛИ, введен усилитель, ко входам которого подключены выходы первого, второго и третьего ключей, выход усилителя соединен с одним из входов четвертого ключа, другой выход которого соединен с другим входом парафазного усилителя, выходы измерительных цепей через соответствующий индикатор нуля соединены со входами первого триггера, выходы которого соединены с другими входами соответствующих ключей и со входами элемента ИЛИ выход которого через второй триггер соединен с другим входом четвертого ключа.

Дискретным выходом преобразователя является выход элемента ИЛИ.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя перемещения в код; на фиг. 2 и 3 эпюры, поясняю дие работу преобразователя.

Преобразователь содержит три измерительные цепи 1,2,3, три ключа 4,5,6, индикаторы 7,8,9 нуля, трштер 10, элемент ИЛИ 11, усилитель 12, четвертый ключ 13, парафазный усилитель 14, триггер 15.

Индуктивные измерительные цепи 1,2,3, содержащие также фазочувствительные выпрямители и фильтры пульсавдй, выполнены в виде катушек индуктивности с сердечниками и общего гребенчатого якоря, причем сердечники смещены друг относительно друга таким образом, чтобы зависимости их выходных сигналов U,j от перемещения гребенчатого якоря Р имели вид, показанный на фиг. 2а. Три ключа 4,5,6 подключают выхо,дной сигнал измерительных цепей к усилителю 12, если на управляющие входы ключей 4,5,6 поступают управляющие сигналы из многофазного триггера 10. Индикаторы 7,8,9 нулей вьщают высокие потенциалы при переходе изменяющегося выходного сигнала измерительных цепей 1,2,3 через нулевые уровни. Триггер 10 управляет работой ключей 4,5,6 и элементом ИЛИ 11. Высокий потенциал имеет только тот выход триггера 10, на соответствующий вход которого не-был подан короткий импульс от индикаторов 7,8,9 нулей. Таким образом, со входом усилителя 12 соединяется та измерительная цепь, сигнал на выходе которюй переходит через нулевой уровень. Элемент ИЛИ И вырабатывает дискретный выходной сигнал UQ (см. фиг. 2в) в виде коротких импульсов при поступлении импульсов со входа триггера 10, а тем самым при прохождении сигнала в любой измерительной цепи через нуль. Усилитель 12 предназначен для развязки выходных цепей трех ключей 4,5,6 и входа четвертого Ключа 13. Четвертый ключ 13 и триггер 15 со счетным входом выполняют функцию установления знака коэффициента усиления парафазного усилителя 14. Как видно из фиг. 2а, чтобы получить кусочно-линейную характеристику, показанную на фиг. 26, надо инвертировать отрицательные наклоны при движении слева направо, а при противоположном движении надо инвертировать положительные нак.поны. Таким образом, при движении якоря

парафазный усилитель 14 должен менять знак коэффициента усиления после каждого дискретного импульса UQ элемента ИЛИ 11. При движении якоря направо после поступления первого дискретного импульса Uo. (см. фиг. 2в)

на выходе триггера 15 со счетным входом имеется нулевой уровень (см. фиг. 2д), так как управляющий сигнал U-ig имеет нулевой уровень, четвертый ключ 13 переводит входной сигнал ко второму выходу, выходной

сигнал третьей измерительной цепи 3 соединяется с инвертирующим входом парафазного усилителя 14. Как видно из фиг. 2е, коэффициент усиления парафаэного усилителя 13 имеет отрицательный знак, и отрицательный

Наклон характеристики инвертируется в положительный. При поступлении следующего дискретного импульса UQ на выходе триггера 15 со счетным входом появляется сигнал (см. фиг. 2г) с положительным уровнем и переводит четвертый ключ 13 в предыдущее положение. Таким образом, на неинвертирующий вход парафазного усилителя 14 поступает сигнал с выхода второй измерительной цепи 2. Коэффициент усиления парафазного усилителя

14 имеет положительный знак (см. фиг. 2е), и характеристика преобразования имеет положительный наклон. При дальнейщем передви- женин направо осуществляется аналогичное переключение четвертого ключа 13. Если достигнувщий точки а (см. фиг. 2а) якорь начинает двигаться влево, то в точке б изменяющийся выходной сигнал третьей измерительной цепи 3 равен нулю, однако триггер 10 не меняет своего состояния, так как индикатор нуля 9 выдает высокий потенциал на те же входы триггера 10. Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 11 дискретный сигнал UQ не появится и триггер 15 со счетным входом не меняет состояния (см. фиг. 2д). На выходе парафазного усилителя 14 будет сигнал отрицательной полярности. При дальнейшем передвижении якоря налево на выходе элемента ИЛИ 11 появится дискретный сигнал UQ , который меняет состояние триггера 15 (фиг. 2д).

57484796

и MemepibiH ключ 13, переключаясь на второйпервом и втором - низкий (см. фиг. Зж, Зз).

выход, ГСМ самым подключает выходной сиг-Поэтому первый ключ 4 отключает первую нал и., первой измерительной непи 1 к инвергИрующему входу парафазногч) усилителя 14 Коэффивдент усиления парафазного усилителя 14 имеет огрицатедьный зна (-) (см. фиг.2ж Таким образом, характеристика преобразования будет иметь отрицательные наклоны. Ilpfi дальнеишем передвижении якоря налево осуществляются аналогичные переключения четвертого ключа 13. Кусочно-аналоговый сигнал , кроме ин формации о положении якоря между позициями, также несет информавдю и о направлеНИИ перемещения, амплитуда которого превыщает одну позицию. При передвижении направо этот сигнал имеет только положительную полярность, а при движении палево - отрицательную. Высокая линейность характеристики преобразования аналогового сигнала получается за счет того, что используются только пачалтьные части характеристики синусоидальной фирмы. Таким образом, совокупность сигналов Uo. и U(,Q, полностью отражает величину перемеще ния якоря. В момент времени t, гребенчатый якорь, дв гаясь направо, переходит границу первой позиции. На выходе первого индикатора 7 нуля формируется короткий импульс U,(CM. фиг.Зв) который запоминается многофазным триггером 10, на выходе которого появляется высокий уровень . (см. фиг. Зж). Триггер 10 переключает первый ключ 4, и выход первой Измерительной цепи 1 соединяется через усилитель 12 со входом четвертого ключа 13. Вы ходной импульс Ll.,(j триггера 10 также подается на вход элемента ИЛИ 11. Выход элемен та ИЛИ 11 является дискретным выходом преобразователя (фиг. Зе). Выходной сигнал U элемента ИЛИ также соединяется со входом триггера 15. Так как якорь перемещается направо, в момент времени t триггер 15 меняет состояние, и на его выходе появляется высокий положительный сигнал (фиг. Зк), который переключает четвертый ключ 13 к первому выходу, и выходной сигнал первой измерительной цепи 1 соединяется с неинверти рующим входом парафазного усилителя 14. Коэффициент усиления парафазного усилителя имеет положительный знак (+К) (см. фиг. 3л) 8момент времени t выходной сигнал треть измерительной цепи 3 переходит нулевой уровень, поэтому на выходе третьего индикатора 9нуля формируется короткий импульс (см. фиг. Зд), который поступает на вход мно гофазного триггера 10. Триггер 10 переключается, и на его третьем выходе появляется высокий уровень U ,(см. фиг. Зи), а на измерительную цепь 1 от входа четвертого ключа 13. Высокий уровень U,oj (см. фиг. Зи) переключает третий ключ 6, и третья измерительная цепь 3 через усилитель 12 соединяется со входом четвертого ключа 13. Выходной сигнал кусочно-аналогового кан;ша смещается к нулю (см. фиг. 36). Кроме того, выходной сигнал Ц), триггера 10 поступает на вход элемента ИЛИ, и на выходе его появляется короткий импульс UQ (см. фиг. Зе), который отфокидывает триггер 15 в противоположное состояние, в котором выходной сигнал триггера IS имеет нулевой уровень (см. фиг. Зк). При этом ключ 13 переключается и через второй выход соединяет третью измерительнуто цепь 3 с инвертирующим входом парафазного усилителя 14. Коэффициент усилекия парафазного усилителя имеет отринательный знак (-) (см. фиг. 3л) .. В момент времени t происходят переключения, аналогичные переключениям момента t, , к вторая .измерительная цепь 2 подключается к входу четвертого ключа 13, а коэффициент усиления парафазного усилителя имеет положительный знак (+) (см. фиг. 3л) .. В момент времени t якорь меняет направвыходнойление движения, и в момент сигнал первой измерительной цепи 1 переходит через нуль, а на выходе первого индикатора 1 нуля появится короткий импульс (фиг. Зв), который, однако, не опрокидывает триггер 10 В другое состояние (фиг. Зж). Таким образом первая измерительная цепь не отключается от входа четвертого ключа 13 и коэффициент усиления парафазного усилите,ля 14 не меняет знак (-) (фиг. 3л). В момент времени ty якорь еще раз меняет направление движения. В момент времени tg, выходной сигнал первой измерительной цепи 1 опять переходит через нуль (см. фиг. За), однако триггер 10 не меняет своего состояния (см. фиг. Зж) и на выходе элемента ИЛИ 11 не появляется дискретный импульс (Jo. (см. фиг. Зе). Таким образом, первая измерительная цепь 1 не отключается от входа четвертого ключа 13, и коэффициент усиления парафазного усилителя 14 не меняет своего знака (см. фиг. 3л). От момента времени t до момента времени, якорь двигался в интервале четвертой позиции (см. фиг. За). На кусочно-аналоговый выход преобразователя была подключена первая измерительная цепь 1 (см. фиг. 36). В момент времени t изменяющийся сигнал переходит нуль во второй измерительной цепи 2 (см. фиг. За) и происходят переключения, аналогичные переключениям момента . В моменты времени

происходят аналогичные переключения, как и в момент t €. Таким образоус, полное перемещение может быть определено путём определения количества дискретных шагов (позиций) и прибавления к результату величины перемещения в зоне одной позиции, определяемой по выходному кусочно-аналоговому сигналу. Причем дискретное число импульсов определяется путем суммирования числа импульсов, выданных при положительном кусочно-аналоговом сигнале, считая их положительными, с числом импульсов дискретного выхода, вьщанных при отрицательной полярности кусочно-аналогового сигнала, считая их отрица ёЙШЙМЙГ ,:--.- -.. . -.-... Использование новых элементов, соединенных по предлагаемой схеме, выгодно отличает предлагаемый преобразователь перемещения, так как упрощается конструкция преобразователя и повышается надежность преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий три измерительные цепи, соединенные

8

с одним из входов соответствующих трех ключей, один из выходов четвертого ключа соединен с одним из входов парафазного усилителя, индикаторы нуля, триггеры и элемент J ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, в него введен усилитель, ко входам которого подключены выходы первого, второго и третьего ключей, выход усилителя соединен с одним из

0 входов четвертого ключа, другой выход которого соединен с другим входом парафазного усилителя, выходы измерительных цепей через соответствующий индикатор нуля соединены со входами первого триггера, выходы которого

S соединены с другими входами соответствующих ключей и со входами элемента ИЛИ, выход которого через второй триггер соединен с другим входом четвертого ключа. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 395881, кл. G 08 С 9/04, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 247572/18-24, кл. G 08 С 9/09 от 18.04.77

с положительным решением от 20.10.77 (прототип) .

M I I I I M I 1 L11 I I L s

1 -a-.aga

П П П П П П П cj

,/ .,teto z

LoiCLn П П nn Г-j ,

J.p.

щтлляйр

I 3

sijn,

ha/tffj

,s

7«,ij M %. U// /J f Д

«t r

tL

LA

( f