Цифровой преобразователь перемещения Советский патент 1982 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к измерению неэлектрических величин электрическими методами и может быть использовано для измерения линейных перемещений в автоматике и измерительной технике. Известен цифровой преобразователь перемещения, содержащий генератор, дис ретную линейку с бифилярной намоткой, блок считывания в виде двух магнитных головок, расположенных вблизи дискретной линейки, и блок обработки измерительного сигнала C lНедостатками преобразователя являются низкая точность, невозможностьОпределить направление перемещения и низкая помехозащищенность. Наиболее близким по технической сущности является цифровой преобразовател перемещения, состоящий из генератора си нусоидального напряжения, соединенного с выводами носителя кодовой ,и№|)ормаш1и в форме меандра и входами усилителяформирователя, магнитной головки, соединенной со входами усилителя-ограничителя, выходы которого соединены с одними входами элементов И, другие входы которых через соответствующие цепочки последовательно соединенных одновибраторов соединены с выходами усилителя-формирователя, а выходы - со входами триггера, выход которого соединен со входами счетчика . 2J. Недостатками преобразователя являются низкая точность при реверсе и низкая помехозащищенность. Целью изобретения является повыше ние точности при реверсе и помехозащищенности. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой преобразователь перемещения, содержащий магнитную головку, генератор синусоидального напряжения, первый носитель кодовой информации в форме меандра, выводы которого соединены со входами первого усилителя-формирователя, прямой выход которого через последовательно соединенные первый и 3D6 второй одиовибрагоры соединены с первым входом первого элемента И, а инверсный выход через последовательно соединенные третий и четвертый одновибраторы соединен с первым входом второго элемента И первый триггер и счетчик, введены второй усилите,пь-формирователь, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый одновибраторы, третий, четвертый, пятый, шеетой, седьмой и восьмой элементы И, три элемента ИЛИ, второй триггер и второй носи тель кодовой информации, смещенный относительно первого, а счетчик выполнен реверсивным, генерагхзр синусоидального напряжения соединен со входами магнитной головки, выводы второго носителя кодовой информации соединены со входами второго усилителя-формирователя, прямой выход которого соединен с первым и через последовательно соединенные пятый и шестой одновибраторы - со вторыми входами третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, инверсный выход второго усилителя-формирователя соединен с первым- и через последовательно со диненные седьмой и восьмой одновибраторы с вторыми входами четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом девятого одновибратора и первым входом пятого элемента И, прямой и инверсный выходы первого усилителяЦ)ормирователя соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами второго эле мента ИЛИ, выход которого соединен с входом десятого одновибратора и первым входом шестого элемента И, выходы девятого и десятого одновибра торов соединены с входами первого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с вторьщи входами соответсвенно пятого и шестого элементов И, выходы которых соединены со входами второго триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами соответственно седьмого и восьмого элементов И, ко вторым входам ко- торых через третий элемент ИЛИ под1шючены выходы девятого и десятого одновибраторов, выход седьмого элемента И соединен со входом сложения счетчика, а выход восьмого элемента И соединен со входом вычитания счетчика. На фиг. I приведена функциональная схема цифрового преобразователя перемеще54ния; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу, Преобразователь содержит генератор I синусоидального напряжения, магнитную головку 2, носители 3 кодовой информации в форме меандра, смещенные на 1/4 периода друг относительно друга, усилитепи-формирюватели 4 и 5, одновибраторы -13, элементы И 14-17, элементы ИЛИ 181 1.9, одновибраторы 20 и 21, триггер 22, элементы И 23 и 24, триггер 25, элемент ИЛИ 26, элементы И 27 т 28 ц четчик 29, Преобразователь работает следующим образом. Питающий переменный ток высокой частоты с генератора I питает магнитную головку 2. При перемещении носителей 3 в форме меандра, сдвинутыми на 1/4 периода ме.авдра один относительно друга, в нлх наводятся-ЭДС, причем фаза сигнала, снимаемого с носителей 3, будет меняться на противоположную дискретно при прохождении над магнитной головкой каждого- нового витка меандра, так как меняется направление тока в соседних витках (фиг. 2. I). Переменное напряжение с выходов носителей 3 поступает на усилители формирователи 4 и 5, где преобразуется в напряжение прямоугольной формы (фиг. 2. 2). При дифференцировании импульсов с вы.хода усилителей-формирователей 4 и 5 „о положительньш фронтам срабатывают одновибраторы 6 и 7 (фиг. 2. 3). Сигнал (фиг. 2. 5) на выходе элемента И 14 будет только при совпадении сигналов (. 2, 2 и 2. 4) с выходов усилителя-формирователя 4 и одновибратора смене фазы напряжения с выхода усилителя-формирователя 4. Если сигнал смены фазы при прохождении нового витка меандра носителя 3 произойдет при отрицательной полуволне напряжения на выходе усилителя-формирователя 4, то с инверсного выхода усилителя-формирователя 4 И со второго одновибратора 9 сигналы поступают на элемент И 15, на выходе которой будут присутствовать сигналы смены фазы отрицательной полувопд (фиг. 2. 6), Эти сигналы смены фаз С выходов элементов И 14 и 15 подаются на элемент ИЛИ 18 (фиг. 2. 7) и запускают одновибратор 2О своим задним фронтом (фиг. 2. 11). Аналогично будут отрабатываться сигналы смены фазы второго носителя 3 усилителем-формирователем 5, одновибраторами 10-13 и элементами И 16 и 17, но с временной задержкой (из-за сдвига в 1/4 периода меандра носителей 3). Обработка сдвинутых сигналов смен фаз со второга носителя с выходов элементов И 16 и 17 представлены на фиг, 2. 8. и 2. 9, а с выхода элемента ИЛИ 19 и одновибратора 21 на фиг. 2. 10 и 2. 11, соответственно. Сигнал с выхода одновибратора 20 взводит тригге 22, а одновибратор 21 его.сбрасывает в нулевое состояние (фиг. 2. 13). На инверсном выходе триггера 22 будет инверсный сигнал (фиг. 2. 14). При одном направлении движения сигналы на выходах элементов И 23 и 24. отсутствуют (фиг. 2. 15), гак как сигна лы с выходов элементов ИЛИ 18 и 19 и соответствующих выходов триггера 22 находятся в противофазе. Одновибраторы 20 и 21 введены в схему устройства дл исключения возможных сбоев работы пре образователя за счет возможного перекры тия задних фронтов сигналов с выходов элементов ИЛИ 18 и 19 и передних фро гов импульсов с выходов триггера 22. При этом открыт сигналом с инверсного выхода триггера 25 элемент И 27, и лмпульсы с выходов одновибраторов 20 и 21 через элемент ИЛИ 26 подаются на вход сложения счетчика 29 (фиг. 2, 17). При однонаправленном перемещении н сителей 3 импульсы с выходов одновибр торов 2О и 21 все время чередуются, и один взводит, а другой сбрасывает 22. При изменении направлейия движения один и тот же одновибратор 21 (фиг. 2. 12) срабатывает дважды, и второй импульс с выхода одновибратора 21 будет совпадать по фазе с сигналом на инверсном выходе триггера 22. Поэтому второй импульс одновибратора 19 пройдет через элемент И 24 (фиг. 2. 1 и взведет триггер 25 (фиг. 2. 16). Те- перь откроется элемент 28 и импульсы с выхода элемента ИЛИ 26 будут вычитаться в счетчике 29 (фиг. 2. 18). Необходимо отметить, что данный датчик имеет кроме реверсирования вдво большую разрешающую способность, в сравнении с известным, так как импульсы счета подсчитываются с выходов обоих носителей 3 сдвинутых на 1/4 пе риода меандра, что повышает точность преобразователя. Таким образом, введение новых элементов позволяет определять направление перемещения, исключать накапливаю шуюся погрешность при реверсе и повысить точность преобразователя, чем и oпpejdeляeтcя технико-экономический эффект изобретения. рмула изобретения Цифровой преобразователь перемещения, содержащий магнитную головку, генератор синусоидального напряжения, первый носитель кодовой и{формации в форме меандра, выводы которого соединены со входами первого, усилителя-формирователя, прямой выход которого через последовательно соединенные первый и второй Одновибраторы соединены с первым входом первого элемента И, а инверсный выход через последовательно соединенные третий и четвертый Одновибраторы - с первым входом второго .элемента И, первый триггер и счетчик, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности при реверсе и помехозащищенности преобразователя, в него введены второй усилитель-формирователь, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый Одновибраторы, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И, гри элемента ИЛИ, второй триггер и второй носитель кодовой ин|)ормации, смещенныйотносительно первого, а счетчяк вьшолнен реверсивным, генератор синусоидального напряжения соединен со входами магнитной головки, выводы второго носителя кодовой информации - с входами второго усилителя-формирователя, прямой выход которого соединен с первым и через последовательно соединенные пятый и шестой Одновибраторы - со вторыми входами третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, инверсный выход второго усилителя-формирователя соединен с первым и через последовательно соединенные седьмой и восьмой Одновибраторы - с вторым входами четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом девятого одновибратпра и первым входом пятого элемента И, прямой и инверсный выходы первого усилителя-формирователя соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом десятого одновибратора и первым входом шестого элемента И, выходы девятого и десятого одновибраторюв соединены с вхо96дами первого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с вторыМи входами соответствешго пятого к шестого элементов И, вьрсоды которых соедийены с входами второго триггера, прямой и инверскьй вьпсоды которого соединены с первыми входами соответственно седьмого и восьмого элементов И, ко вторым входам которых через третий элемент ИЛИ подключены выходы девятого н десятого одНовиёраторов, выход седьмого элемента 5 И соединен с входом сложения счетчика, а выход восьмого элемента И со входом вычитания счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 368482, кл. 608 С 9/О4, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2923802, кл, Q 08 С 9/00, 198О (прототип).

из

fr