Датчик перемещений Советский патент 1981 года по МПК G01B7/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к датчикам перемещений, и может быть применено .для определения параметров движения.

Известен датчик перемещений, содержащий осветители, фотоприемники, триггеры, генераторы импульсов и схему коммутации 1 .

Датчик формирует на выходе один импульс в течение каждого периода входного сигнала. Однако необходимости увеличения числа формируемых на выходе импульсов растет число одноканальных генераторов импульсов, что приводит к усложнению датчика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик перемещений,. содержащий два двухвходовых элемента И, блок задержки, два RS-триггера, два четырехвходовых элемента ИЛИ, один двухвходовый элемент ИЛИ, генератор синхроимпульсов, генератор фазоимпульсных констант, N двухканальных генераторов одиночных испульсов, каждый из которых включает-первый, второй И дополнительный D-триггеры 2.

Недостатком известного датчика является то, что он формирует постоянное число выходных импульсов в .течение каждого периода входного сигнала, причем количество формируемых импульсов не может меняться в процессе работы. Кроме того, датчик имеет большое количество элементов и соединений между ними, что снижает надежность работы.

Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функци10ональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что датчик снабжен N-1 разрядным триггерным регистром, выходы которого подключены к R-входам первых D15триггеров соответствующих двухканальных генераторов одиночных импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема датчика перемещений; на фиг. 2 временные диаграммы работы генерато20ров синхроимпульсов и фазоимпульсных констант; на фиг. 3 - временная диаграмма работы датчика перемещений.

Датчик перемещений содержит инвертор 1, D-триггеры 2-7, инвертор

25 8, D-триггеры 9 - 14, двухвходовые элементы И 15 и 16, первые входы которых объединены и соединены с выходами генератора 17 синхроимпульсов, а вторые входы - с выходами 18

30 и 19 генератора 20 фазоимпульсных

констант, выход двухвходового элеента И 15 соединен с входом 21 блока задержки , с S-входом RS-триггера 23 и с R-входами D-триггеров 3, 6, 10 и 13, выход двухвходового элеента И 16 соединен с R-входом RSтриггера 23, выход 24 которого соединен с R-входами D-триггеров 11, 14, 7 и 4. Выход 25 блока 22 задержки соединен с С-входами (тактирующими входами) D-триггеров 2, 5, 9 и . 12. Прямые выходы D-триггеров 2, 5, 9 и 12 соединены соответственно с С-входами (тактирующими входами) Dтриггеров 13, 11, 10, 14, 3, 7, 6 и 4. D-триггеры 2, 13 и 11 образуют первый, D-триггеры 5, 10 и 14 образуют второй, а D-триггеры 9, 3, 7 и 12, 6, 4 соответственно третий и четвертый двухканальные генератбры одиночных импульсов (не показаны отдельными позициями) . Выходы D-триггеров 13, 10, 3, 6 соединены с соответствующими входами четырехвходового элемента ИЛИ 26, выход 27 которого соединен с S-входом RS-триггера 28 и с первым входом двухвходового элемента ИЛИ 29. Выходы D-триггеров 11, 14, 7 и 4 соединены с соответствующими входами четырехвходового элетлента ИЛИ 30, выход 31 которого соединен с R-входом RS-триггера 28 и со вторым входом двухвходового элемента ИЛИ 29, выход которого соединен с выходом 32 датчика перемес ения. Выходы 33 - 35 N- разрядного триггерного регистра 36 -соединены соответственно с R-входами первых D-тpиI- геровБ, 9 и 12 генераторов одиноч- ных импульсов, Выходы 37 - 39 являются входами записи, а вход 40 - входом сброса регистра 36.

Генератор 17 синхроимпульсов содержит задающий генератор 41, выходы которого соединены со счетным входом двоичного счетчика 42 и со стробирующим входом С дешифратора 43, выходы которого соединены с соответст.вующими выходами двоичного счетчика 42.

Выход дешифратора 43 соединен со счетным входом двоично-десятичного счетчика 44 генератора 20 фазоимпульсных констант. Выходы счетчика 44 соединены с соответствующими входами дешифраторов 45 генератора 20 фазоимпульсных констант, выходы которого являются выходами генератора 20.

Датчик работает следующим образом. . На выходы А и В датчика поступают импульсы, сдвинутые на 90, частота следования которых на порядок меньше частоты генератора 17 и 20 синхроимпульсов и фазоимпульсных констант. Последние работают непрерывно, формируя на своих выходах импульсы (временное положение, относительная

длительность и полярность импульсов изображены на фиг. 2) .

По фронту каждого тактирующего импульса, поступающего на С-входы первых D-триггеров 2, 5, 9 и 12, ин, формация (логический О или Ч) с их D-входов заносится в триггеры 2, 5, 9 и 12. На их выходах формируются сигналы, подобные сигналам, поступающим на их D-входы, однако с фрон. тами и срезами, привязанными по времени к фронтам упомянутых тактирующих импульсов на С-входах. Синалы, сформированные на выходы D-триггеров 2, 1 5, 9 и 12., являются тактирующими сигналами для соответствующих триггеров

5 13, 11, 10 и 14, 3 и 7, 6 и 4 и поступают на их С-входы. По фронтам указанных сигналов информация с D-входов указанных пар триггеров заносится в эти триггеры и появляется на их выходах. Затем триггеры 13, 10, 3, 6

и 11, 14, 7, 4 сбрасываются по R-BXOдам.

При различных комбинациях логических О и на выходах 33-35

5 регистра 36 формируют один, два, три или четыре импульса на выходе 32. Сочетание

на выходах регистра 1 определяется кодом, заносимым по входам 37-39 регистра 36. Q Так, если на выходы 33-35 регистра 36 уровни логического О, то Dтриггеры 5, 9 и 12 заблокированы по R-входам и в формировании сигналов не участвуют. Так как на их прямых

выходах в этом случае постоянно присутствует уровень логического О, поступающий иа С-входы триггеров 10, 3, 6 и 14, 7, 4, то указанные триггеры также оказываются заблокированными и не участвуют в формировании 0 выходных сигналов.

Разблокированными являются только; D-триггеры 2,13 к 11, образующие первый двухканальный генератор одиноч-.

5 ных импульсов. При движении привода Вперед на выходе триггера 2 формируется сигнал подобный сигналу на его D-входе, однако с фронтгили и срезами, привязанными по времени к

л фронтам тактирующих импульсов на его С-входе. На D-входе триггера 13 в этот момент уровень логической , а на D-входе триггера 11 - уровень логического О . Поэтому только на выходе триггера 13 устанавливается

уровень логической . Состояние О триггера 11 не изменяется. -Триггер 13 из состояния в состояпереключается по R-входу

ние

вблизи среза импульса, формирующегося на выходе элемента И 15. Таким образом, при движении Вперед вблизи каждого фронта сигнала А на выходе триггеров 13, 10, 3 и 6 формируется одиночный импульс. На выходах остальных триггеров 11, 14, 7 и 4 импульсы отсутствуют. Одиночный импульс через элементы ИЛИ 26 и 29 поступает на выход 32 датчика и по входу S устанавливает RS-триггер 28 в состояние Вперед. При уровнях логической 1 на выходах 33-35 регистра 36 устройство работает аналогично. Однако в этом случае все четыре двухканальных генератора одиночных импульсов раз блокированы и на выходе 32 при движе нии привода Вперед формируются 1четыре коротких импульса сложения, а при движении привода Назад четыре сравнительно длинных импульса вычитания в течение каждого периода входного сигнала. Для исключения потери выходного импульса занесение кода в регистр 36 по входам 37 - 39 и сброс регистра п входу 40 происходит в паузах между синхроимпульсами. Блок 22 датчика задерживает фронт импульса, формирующегося нд выходе элемента И 15 примерно на 0,2 - 0,3 длительности этого импульса. Это поз воляет заранее, до рриема информации подготовить триггеры 13, 10, 3, 6 и 11, 14, 7, 4, разблокировав их по R-входам, что существенно повышает надежность работы датчика. Формула изобретения Датчик перемещений, содержащий два двухвходовых элемента И, блок задержки, два RS-триггера, два четырехвходовых элемента ИЛИ, один двухвходовый элемент ИЛИ, генератор синхроимпульсов, генератор фазоимпульсных констант, N двухканальных генераторов одиночных импульсов, каждый из которых включает первый, второй и дополнительный D-триггеры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширэния функциональных возможностей, он снабжен N-1 разрядным трйггерным регистром, выходы которого подключены к R-входам первых Dтриггеров соответствующих двухканальных генераторов одиночных игтульсов. Источники информации,, прияныте во внимание при-экспертизе1. Карпов Ю.К. Системы управления чертежными автоматами. М,, Машиностроение , 1977, с. 111-112. 2. Авторское свидетельство СССР 491820, кл. G 01 В 7/00, 1976 (прототип). 4J U и IT -y-.y tnn .Г n П n П fjи и u и u ITu u 11 u Ijnj U IT u и u u irnj n П П n p П n n U U U IT Движение npuSocta IHIItHHHtllinHlllimitimtiHttlHtHHi движение п/зибода НАЗАД ПННННШИЖШНГННППППНП

I I

,

.

. . i II i I II ill I I I I

I I I i i i It I фиг.З I III