Преобразователь перемещений в код Советский патент 1981 года по МПК G08C9/04 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования. Известен преобразователь переме дения, который содержит две индуктивные измерительные цепи, парафазный усилитель, усилитель-ограничитель, ключ, триггер и дифференцирую щую цепь и позволяет получить дискретный сигнал при перемещении якоря через границы позиций l. .. Недостатком преобразователя является отсутствие сигнала, указываю щего направление перемещения, что д лает невозможным определение полного перемещения по числу дискретных импульсов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является двухканальный индуктивный преобразо ватель перемещения, который содержи четыре индуктивные измерительные це пи, усилители-ограничители, компара торы знака, ключи, парафазный усилитель, триггер, многофазный тригге элементы ИЛИ, И и блок определения направления перемещения 2. Недостатком известного преобразо вателя является его сложность. Цель изобретения - упрощение пре-. образователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе перемещения в код, содержащем две индуктивные измерительные цепи, парафазный усилитель, ключи, два элемента И, ИЛИ и блок определения направления перемещения, неинвертирующий выход которого соединен с первым входом первого элемента И, а инвертирующий выход соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, введены шесть элементов И, четыре элемента ИЛИ, KONUiaраторы знака и формирователи импульсов, выходы которых подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход первой индуктивной измерительной цепи соединен с первыми входами первого компаратора знака и первого ключа, выход которого соединен с первым входом парафазного усилителя, неинвертирующий выход первого компаратора знака соединен с первым входом блока определения направления перемещения, вторым входом первого элемента И и первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И.ПИ, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов и первым входом второго ключа, выход которого соединен с вторым входом парафазного усилителя, неинвертирующий, выход блока определения направления перемещения соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом дервого элемента ИЛИ, неинвертирующий выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, а инвертирующий -выход соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и первым входо четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом парафазного усилителя, инвертирующий выход блока направления перемещения соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом пятого- элемента ИЛИ неинвертирующий выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, а инвертирующий выход с первым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и первым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов и вторым входом второго ключа, выход второй индуктивной измерительной це пи соединен с вторым входом второго ключа и входом второго компаратора знака, неинвертирующий выход которо соединен с вторыми вхоДами блока направления перемещения, четвертого и восьмого элементов И, а инвертиру кхций выход соединен с вторым входом второго элемента И и вторым входом седьмого элемента и, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента ИЛИ, инвертирующий выход первого компаратора энака соединен с вторыми входами пятого и шестого элементов И и выход первого элемент И соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ. . На фиг.1 представлена функционал ная схема преобразбвания; на фиг.2 эпюры, поясняющие работу преобразователя. Преобразователь содержит индуктивные измерительные цепи 1 и 2, ключи 3 и 4 компаратора знака 5 и б блок 7 определения направления пере мещения, элементы И 9-11, элементы ИЛИ 12 и 13, элементы И 14-17, элементы ИЛИ 18-20/формирователи импуль 21 и 22, элемент ИЛИ 23, парафазный усилитель 24. Индуктивные измерительные цепи 1 и 2, содержащие также фаэочувствительные выпрямители и фильтры пульсаций, выполнены в виде катушек индуктивности с сердечниками и обего гребенчатого якоря/ причем сердечники смещены друг относительно друга на одну позицию (war/. Компараторы знака 5 и 6 предназначены для выдачи высокого уровня на неинверторующих выходах, когда выходные сигналы измерительных цепей 1 и 2 положительны и высокого уровня на инвертирующих выходах, когда выходные сигналы измерительных цепей 1 и 2 отрицательны. Блок 7 определения направления перемещения предназначен для выдачи высокого уровня на неинвертируквдем выходе, когда dl/dt 0 и выдачи высокого уровня на инвертирующем выходе, когда dl/dt 0, где 1 - перемещение гребенчатого якоря. Кусочно-аналоговый сигнал кроме информации о положении якоря между позициями (т.е. в интервале между двумя дискретными импульсами , (фиг.2н) несет информацию и о направлении перемещения, амплитуда которого превышает однупозицию. При перемещении направо этот сигнал имеет только положительную полярность, а при движении налево - отрицательную. В момент времени ц гребенчатый Якорь, двигаясь направо, переходит границу первой позиции. При этом на неинвертирующем выходе компаратора знака 5 появится высокий уровень {фиг.2б), а на инвертирующем выходе - низкий (фиг.2п). Под действием уровней компараторов знака 5 и 6 и блока 7 определения направления перемещения на выходе элемента ИЛИ 18 . формируется высокий уровень {фиг.2э), под действием которого формирователь импульсов 21 формирует короткий импульс (фиг.2л),который проходя элемент ИЛИ 23 появится на дискретном выходе преобразователя перемещения {фиг.2н). Кроме того, под действием высокого уровня элемента ИЛИ 18 ключ 3 подключает выходной сигнал индуктивной измерительной цепи 1 к входу парафазного усилителя 24, коэффициент усиления которого становится в момент времени t положительным, так как на выходе элемента ИЛИ 19 имеется низкий уровень (фиг.2и). До момента времен t на кусочно-аналоговом выходе преобразователя перемещений будет подключен выходной сигнал измерительной цепи 1 (фиг.2п), в момент времени t2 выходной сигнал измерительной цепи 2 переходит через нуль, поэтому на неинвертирующем выходе компаратора знака б появится высокий уровень, а на инвертирующем - низкий (фиг.2 г,д). Выходные уровни компаратора знака 5 в момент времени 12 не изменяются. Под действием выходных уровней компараторов знака 5 и б на выходе элемента ИЛИ 20 появится высокий уровень, а на выходе ИЛИ 18 - низкий (фиг.2з,к). При этом формирователь импульсов 22 формирует короткий импульс, который проходя элемент ИЛИ 23 появится на дискретном выходе преобразователя перемещений (фиг.2м,и). Так как на выходе элемента ИЛИ 18 имеется низк уровень, то ключ 3 переключается и отключает выходной сигнал индуктивной измерительной цепи 1, а ключ 4 под действием высокого уровня элемента ИЛИ 20, переключаясь, подключ ко входу парафазного усилителя 24, коэффициент усиления которого не ме няется, выходной сигнал индуктивной измерительной цепи 2. При этом выходной сигнал кусочно-аналогового выхода преобразователя смещается к нулю {фиг.2п). Больше никаких переключений не происходит до момента времени t. В момент времени tj выходной сигнал индуктивной измерител ной цепи 1 переходит через нуль, поэтому на инвертирующем выходе компаратора знака 5 появится высоки уровень, а на неинвертирующем выходе - низкий уровень (фиг.26,в). Сос тояние вьлходных уровней компаратора знака 6 не меняется. Под действием выходных уровней компараторов знака 5 и б на выходах ИЛИ 18 и 19 появят ся высокие уровни, а на выходе элемента ИЛИ 20-низкий (фиг.2 з,и,к). 1При этом на выходе формирователя им пульсов 21 формируется короткий импульс, который, пройдя элемент ИЛИ 23, поя вится на дискретном выходе преобразователя перемещений (фиг.2л,м). Кроме того, ключ 4 пере ключается и отключает выходной сигнал индуктивной измерительной цепи 2, а ключ 3 под действием высокого уровня элемента ИЛИ 19 подключит к входу парафазного усилителя 24 выходной сигнал индуктивной измерительной цепи 1. Под действием высок го уровня элемента ИЛИ 19 меняется знак коэффициента усиления парафазного усилителя 24 с положительного на отрицательный (фиг.2и,о). В момент времени t движение якоря меняет направление, однако блок 7 определения направления перемегаения это определит только в момент време ни tg- и на его инвертирующем выходе появится высокий уровень, на неинвертирующем выходе - низкий (фиг.2е ж). Больше никаких изменений в момент времени tg не происходит, а поскольку на выходах элементов ИЛИ 18, 19 и 20 остаются прежние выходные уровни, то дискретный сигнал си преобразователя не формируется и не происходят никакие переключени ключей 3 и 4 и парафазный усилитель .24 не меняет знака коэффициента усиления (фиг.2н).Таким образом, на кусочно-аналоговом выходе преобразо вателя остается подключенным выходной сигнал индуктивной измерительной цепи 1 (фиг.2п). В момент времени t выходной сигнал индуктивной измерительной цепи 2 достигает нулевого уровня. При этом на инвертирующем выходе компаратора знака б появится высокий -уровень, а на неинвертируюадем выходе - низкий (Лиг.2г,д). Под действием выходных уровней компараторов знака 5 и 6 и блока 7 определения направления перемещения на выходе элемента ИЛИ 20 появится высокий, уровень, на выходах элементов ИЛИ 18 и 19 - низкие (фиг.2з,и,к). При этом формирователь импульсов 22 формирует короткий импульс, который, пройдя элемент ИЛИ 23, появится на дискретном выходе преобразователя (фиг.2л,н) , Кроме того, ключ 3 отключит выходной сигнал индуктивной измерительной цепи 1, так как на его управлянхцем выходе действует низкий уровень элемента ИЛИ 18, а ключ 4 подключит к входу парафазного усилителя 24 выходной сигнаш индуктивной измерительной цепи 2. Так как управляющий сигнал элемента ИЛИ 19 имеет низкий уровень, то коэффициент усиления парафазного усилителя становится положительным (фиг.2и,о). Выходной сигнал кусочно-аналогового выхода преобразователя перемещений смещается к нулю (фиг.2п).До момента времени t- к кусочно-аналоговому выходу преобразователя будет подключен выходной сигнал индуктивной измерительной цепи 2 (фиг.2п). В момент времени t выходной сигнал индуктивной измерительной цепи 1 достигает нулевого уровня, поэтому на инвертирующем выходе компаратора знака 5 ПОЯВИТСЯ высокий уровень, а на неинвертирующем выходе - низкий (фиг.26,в). Состояние выходных уровней компаратора знака 6 не меняется (фиг.2г,д).Под действием выходных уровней компараторов знака 5 и 6 и блока 7 определения направления перемещения на выходе элемента ИЛИ 18 появится высокий уровень, а на выходе элемента ИЛИ 20 - низкий (фиг.2з, к). Состояние выходного уровня элемента ИЛИ 19 не меняется. При этом формирователь импульсов 21 формирует короткий импульс, который, пройя элемент ИЛИ 23, появится на дискретном выходе преобразователя (фиг.2л,н). Кроме того, в момент времени t. ключ 7 отключает выходной сигнал индуктивной измерительной цеи 2 от входа парафазного усилителя 4, а ключ 3 подключает выходной сигал индуктивной измерительной цепи ко входу парафазного усилителя 24, оэффициент усиления которого не меяется. Таким образом, с кусочноналоговым выходом преобразователя еремещений соединяется индуктивная змерительная цепь 1. Таким образом, полное перемещеие может быТь определено путем определения количества дискретных шагов (позиций), прибавляя к результату величину перемещения в зоне одной позиции, определяемую по выходному кусочно-аналоговому сигналу. Причем дискретное число шагов определяется, суммируя число импульсов, выданных при положительном кусочноаналоговом сигнале, считая их положительными, с числом импульсов дискретного выхода, выданных при отрицательной полярности кусочноаналогового сигнала, считая их отрицательными.

Использование упрощенной индуктивной систетлл измерительных катушек, т.е. снизив число измерительных цепей с четырех до двух, выгодно отличает предлагаемый преобразователь перемещений код.от известных. Экономический эффект от использования предлагаемого преобразователя перемещения в код определяется его механическими преимущества1ми.

Формула изобретения

Преобразователь перемещений в код, содержащий две индуктивные измерительные цепи, парафазный усилитель, ключи, два элемента И,ИЛИ и блок определения направления перемещения, неинвертирующий выход которого соединен с первым входом первого элемента И, а инвертирующий выход соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, отличающий с я тем, что, с целью упрощения преобразователя, в-него введены шесть элементов И, четыре элемента ИЛИ, компараторы знака и формирователи импульсов, выходы которых подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход первой индуктивной измерительной цепи соединен с первыми входами первого компаратора знака и первого ключа, выход которого соединен с первым входом парафазного усилителя, неинвертирукядий выход первого компаратора знака соединен с первым входом блока определения направления перемещения, вторым входом первого элемента И и первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом

третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов и первым входом второго ключа, выход, которого соединен с вторым входом парафазного усилителя неинвертирующий выход блока определения направления перемещения соединен с первым входом чет вертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, неинвертирующий выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, а инвертирующий выход соединен с первым входом пятог элемента И,выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом парафазного усилителя, инвертирующий выход блока направления перемещения соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, неинвертирующий выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, а инвертирующий выход - с первым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, и первым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов и вторым входом второго ключа, выход второй индуктивной измерительной цепи соединен с вторым входом второго ключа и входом второго компаратора знака, неинвертирующи выход которого соединен с вторыми входагии блока направления перемещени четвертого и восьмого элементов И, аинвертирующий выход соединен с вторым входом второго элемента И и вторым входом седьмого элемента И, выход которого соединен со вторым входом шестого элемента ИЛИ, инвертирующий выход первого компаратора знака соединен с вторыми входами пятого и шестого элементов И и выход первого элемента И соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

1

Jv/

/ V A Л

jJT/v

7k/

J

/

f

Ч

г