Преобразователь перемещения в код Советский патент 1981 года по МПК G08C9/00 

1

Изобретение относится к преобразователям линейных и угловых перемещений в код с промежуточным- преобразованием в фазу или временной интервал. Значение кода используется для индикации и контроля величины перемещения измеряемого объекта.

Известны двухотсчетные преобразователи перемещения в код, содержащие фазовращатель, формирователь стробирующих импульсов, регистр точного отсчета, блок согласования, регистр грубого отсчета, генератор тактовых импульсов, формирователь опорного напряжения, счетчики точного и грубого отсчета и регистрирующее устройство .

Однако известные преобразователи характеризуютсяневысокой точностью преобразования.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий гекератор импульсов, счетчик точного отсчета, формирователь напряжения питания, формирователи фазовых импульсов, фазорасщепитель, датчик угла, блок согласования, 6noic определения направления перемещения, логические схемы, счетчик грубого отсчета и регистрирующее устройство .21.

Недостатком этого устройства является недостаточная точность преобразования и громоздкость функционсшьно-логических схем, что снижает надежность устройства.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является двухотсчетный преобразователь сдвига фазы в

10 код, содержсццее датчик точного отсчета, блок преобразования, генератор импульсов, триггеры, логические схемы, счетчик точного отсчета, дифференциальные цепочки, реверсивный 15 счетчик грубого отсчета 3.

Недостатком данного устройства является наличие систематической ошибки в единицу младшего разряда

20 точного отсчета, а также возможность сбоев, снижающих надежность устройства в целом. Ошибка обусловлена тем, что триггеры Tjl, 132 и счетчик точного отсчета С сбрасываются в конце каждого цикла преоб.разования не самим импульсом Стоп, фазовый сдвиг которого относительно опорного импульса Старт несет lioлезную информацию о перемещении,а

30 согласно схеме первым, поступающим

после сигнала СТОП, импульсом с генератора ГИ. Но этот-же импульс считывается счетчиком точного отсчета С. Таким образом, в счетчике С в интервале между импульсами СТАРТ-СТОП фиксируется не N импульсов, а N+1 импульсов, т.е. возможна ошибка в единицу младшего разряда точного отсчета. Кроме того, возможны сбои, обусловленные состоянием неопределенности на входах триггера Тг 1. Неопределенность возникает в моменты совпадения импульсов СТАРТ и СТОП (т.е. в моменты полных пачек импульсов), когда на входах S и R триггера T2l одновременно воздействуют два взаимоисключающих сигнала В этом случае возможен пропуск целого цикла преобразования (пачки импульсов), что может привести к значительной ошибке, если время пропущенного цикла придется как раз на время индикации результата измерения Нешичие сбоев снижает Надежность устройства в целом.

Цель изобретения - повышение точности преобразования и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий датчик точного отсчета, подключенный к блоку преобразования сигналов датчика, выход которого подключен к одному из входов элемента совпадения, к другому входу которого подключен генератор импульсов, счетчик точного отсчета, счетный вход которого подключен к выходу элемнета совпадения, а установочный вход - ко второму выходу блока преобразования сигналов датчика, реверсивный счетчик грубого отсчета, введены элементы памяти и элементы сравнения, третий и четвертый выходы блока преобразования сигналов датчика соединен с первыми входами элементов памяти и элементов сравнения, соответственно, прямой выход -1 разряда счетчика точного отсчета соединен со вторым входом первого элемента памяти и вторым входом первого элемента сравнения, инверсный выход И-1 разряда счетчика точного отсчета соединен третьим входом первого элемента памяти и вторым входом второго элемента сравнения, прямой выход VI разряда счетчика т.очного отсчета соединен со вторым /входом второго элемента памяти, с третьими входами первого и второго элементов сравнения, инверсный выход Y разряда счетчика точного отсчета соединен с третьим входом второго

.элемента памяти, прямые выходы элементов памяти соединены с четвертыми и пятым входами второго элемента сравнения, а инверсные выходы элементов памяти соединены с четвертым и пятым входами первого элемента сравнения, выходы элементов сравнения соединены со входами реверсивного счетчика грубого отсчета.

На фиг,1 представлена функциональная схема преобразователя перемещения в код, на фиг.2 - диаграмма синхроимпульсов.

Преобразователь содержит датчик ипочного отсчета 1, блок преобразова; ния сигналов датчика 2, элемент совпадения 3, генератор импульсов 4, счетчик точного отсчета 5 элементы памяти б и 7, элементы сравнения 8 и 9, реверсивный счетчик грубого отсчета 10.

Пусть в счетчик точного отсчета 5 (то) записываются измерительные пачки с нарастающим числом импульсов. Если рассмотреть состояние триггеров старшей декады счетчика ТО (табл.) то видно, что в моменты переполнения счетчика ТО т.е. перехода с пачки с числом импульсов 907-99 на пачку с . числом 0:-9 триггер Т. (старший разряд изменяет свое состояние.

О v9

О 1

о о 1

10fl9

20г29

О

1 о

1 О

30-39 40-49

50:59

1 О 1 О 1 О

о 1 1 о о о 60-f-59 5 7077.9 . 80г89 90т99

О гЭ

Изменение состояния Ту, с Щ в предыдущей пачке на 000 в последующей соответствует перемещению в сторону увеличения (вправо), а с 000 в 111 - влево, т.е. определяет реверс счетчика ТО

Но триггер TY изменяет свое состояние и в момент перехода числа импульсов в пачке с 79 до 80, что может вызвать ложное срабатывание

счетчика ТО. Для устранения ложного .Срабатывания контролируется еще и состояние триггера Т(и-1 разрядЛ В момент перехода пачки с 90-99 на пачку с 0-9 импульсами-триггер ( не изменяет своего состояние, в тс время, как при. переходе с пачки с 79 на пачку с 80. импульсами, триггер Ту,.изменяет свое состояние на противоположное. Этот дополнительный признак используется.при формировании ТО. В основу формирования грубого отсчета положен метод сравнения двух соседних пачек импульсов по состояниям двух старших разрядов счетчика ТО , (т.е. и И-го разря дов), . Если пришедаая пачка имела 000 импульсов (в двоичной форме исчисления), а предьвдущая пачка 111 импульсов, то, значит, переме щение происходит вправо и с в счетчик ГО -необходимо добавить единицу. Если же пришла пачка импульсов 111 а предыдущая была 000, то это озн чает, что из счетчика ГО необходимо вычесть единицу. В пачках же с числом импульсов от 000 до 111 импульсов управления грубым отсчетом быть не должно. Эта логика и реализуется функциональной схемой С фиг.) Преобразователь работает следующим образом. Выходные сигналы датчика 1 (например, фотоэлектрического растрово го датчика), преобразуются в блоке преобразования сигналов датчика 2 в временной интервал, длительность ко торого пропорциональна измеряемому перемещению. Далее временной интервал считываете;: путем заполнения ег счетными импульсами. Счетные импуль сы с генератора импульсов 4 подаютс на один из входов элемента совпадения 3, на другой вход которой посту пают ворота (временные интервалы) На выходе элемента совпадения 3 обр зуются измерительные пачки импульсо которые считываются счетчиком 5 ТО. В блоке преобразования сигналов дат чика 2 вырабатываются также синхроимпульсы (фиг. 2) , управляющие работой счетчиков ТО и ГО. Импульсом УСТ.О устанавливается в нулевое состояние счетчик 5 ТО, после чего в него записывается пришедшая пачка импульсов. С приходом импульса СРАВНЕНИЕ в элементы сравнения 8 и 9 происходит сравнение состояний n-l и Ю-го разрядов счетчика ТО пре .дьщущей пачки I импульсов, запомненных элементами памяти б и 7, с состояниями этих же разрядов от прише шей пачки импульсов по следующей логике: HMn.(+)Ty,(H4.6) (яч.7) ИМП.СРДВНЕ11 Е, д Имп.(-)T,.(яч.6) У(яч.7)° имп.СРАВНЕНИЕ, где Т. - прямой выход Vi-ro разряда . счетчика ТО (яч.7)-инверсный выход элемента памяти 7. В качестве элемента памяти используются, например, триггеры с раздельными входами. ИМП.1 + ) или Имп.(- ) вызывают либо добавление единицы, либо вычитание единицы соответственно из младшего разряда реверсивного счетчика 10 ГО. С приходом импульса ПЕРЕНОС состояния старших разрядов счетЧика ТО от пришедшей пачки записываются в элементах памяти 6 и 7 и запоминаются. С приходом импульса УСТ.О происходит обнуление счетчика ТО, подготовка его для записи, следующей пачки импульсов и -цикл повторяется. Известно, что,если на счетчик ТО непрерывно подавать пачки импульсов, то счетчик будет.непрерывно КРУТИТЬСЯ, не давая возможности снять истинные показания с регистрирующего устройства, например, с цифрового табло. С целью устранения этого недостатка либо дискретно опрашивают цифровое табло, либо тактируют работу.блока преобразователя сигналов датчика так, чтобы на счетчик ТО поступала не каждая пачка, а дискретно, например, через одну две, как в предлагаемом устройстве, а на место пропущенной пачки размещаются синхроимпульсы (фиг.2). Этим устраняются возможные сбои, присущие Р1звестному устройству, и тем самым повьпиается надежность и точность работы преобразователя в целом. Предлагаемое устройство опробовано и испытано в макете фотоэлектрического растрового преобразователя перемещений и показало высокую надежность и точность работы. Формула изобретения Преобразователь перемещения в код, содержащий датчик точного отсчета, подключенный к блоку преобразования сигналов датчика, первый выход которого подключен к одному из входов элемента совпадения, к другому входу которого подключен генератор импульсов, счетчик точного отсчета, счетный вход которого подключен к выходу элемента совпадения, а установочный вход - ко второму выходу блока преобразования сигналов датчика, реверсивный счетчик грубого отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности преобразователя, в него введены элементы памяти и элементы сравнения, третий и четвертый выходы блока преобразования сигналов датчика соединен с первыми входами элементов памяти и элементов сравнения.

прямой выход .И-1 разряда счетчика точнго отсчета соединен со в-торым входом отсчета соединен со вторым входом первого элемента памяти и вторым входом первого элемента ёравнения, инверсный выход yi-l разряда счетчика точного отсчета соединен с третьим входом первого элемента памяти и вторым входом, второго элемента сравнения, прямой выход у разряда счетчика точного отсчета соединен со вторым входом второго элемента памяти, с третьими входами первого и второго элементов сравнения, инверсный выход у разряда счетчика точного отсчета соединен с третьим входом второго элемента памяти, прямые выходы элементов памяти соединен

с четвертым и пятым входами второго элемента сравнения, а инверсные выходы элементов памяти соединены с четвертым и пятым входами первого элемента сравнения, выходы элементов сравнения соединены со входами реверсивного счетчика грубого отсчета.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы и системы управления 1975, № 4 с.28.

2.Авторское свидетельство СССР 439836, кл.С 08 С 9/04, 1972.:

3.Ахметжанов А.А. Электромёханичес ие преобразователи угла с электрической редукцией.. М., Энергия, 1978, c.2bo (прототип;.