Устройство для многоканального ввода цифровой информации Советский патент 1982 года по МПК G06F3/03 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах прямого управления от ЦВМ многокоординатными технологическими агрегатами .

Известно устройство для многокан.апьного ввода цифровой информации в ЦВМ о состоянии многокоординатного станка. 6 этом устройстве ввода выполняется преобразование перемещения исполнительных органов по координатам в пропорциональное число импульсов, а затем преобразование числа импульсов в параллельный код, который вводится непосредственно в ЦВМ Cl.

Недостатком данного устройства является низкая надежность работы,обусловленная необходимостью передачи число-импульсной информации по каналу связи интерферометр - схема синхронизации. Поэтому при потере каждого импульса информация о положении исполнительных органов по координатам искажается и в дальнейшем не восстанавливается.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для многоканального ввода цифровой информации, содержащее входы и выходы, генератор, подключенный выходом к первому делите- лю частоты, второй делитель частоты, соединенный через блок питания с входами фазовращателей по числу каналов, фазокодовые преобразователи по числу каналов, каждый из которых состоит из первого триггера, подключенного одним входом к выходу соответствующего фазовращателя, первого эле10мента И и включенных последовательно второго триггера, второго элемента И и счетчика 2.

В этом преобразователе угол-код необходимо применять сложные высоко15точные измерительные редукторы, сложную схему синхронизации и двойное (по числу каналов отсчета количество фазовращателей и преобразователя фаза - код на каждую координату конт20ролируемого объекта. Поэтому при использовании двухотсчетного преобра зователя при построении устройства ввода в ЦВМ информации о состоянии многокоординатного объекта, такое

25 устройство получается конструктивно сложным, что является существенным недостатком, особенно при большом количестве координат объекта.

Цель изобретения - упрощение кон30 устройства ввода в ЦВМ информации о состоянии многокоординатного объекта. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для много канального вйода цифровой информации содержащее входы и выходы, генератор подключенный, выходом к первому делителю частоты, второй делитель частот Соединенный через блок питания с входами фазовращателей ino числу каналов, фазокодовые преобразователи п числу каналов, каждый из которых состоит из первого триггера, подключенного одним входом к выходу соответствуннцего фазовращателя, первого элемента И и включенных последовательно второго , второго элемента И и счетчика, введены первый, второй и третий элементы задержки , подключенные входами через второй делитель частоты к выходу первого делителя частоты, соединенному с другими входами вторых элементов И фазркодовых преобразователей, каждый из которых содержит дополнительно третий элемент И, подключенный входами к соответствующему входу устрой ства и выходу второго делителя часто ты, четвертый элемент И, входы которого соединены с вторым выходом и од ним входом второго триггера, подключены через первый элемент И к выходам генератора и первого триггера, другой вход которого соединен с .выходом четвертого элемента И, и включенные последовательно пятый эле мент И, соединенный входами с вторым выходом второго триггера и выходом третьего элемента задержки, первый регистр,другой -вход которого подключен к выходу счетчика, и второй регистр, соединенный выходом с выходом устройства, а. другим входом - с выходом третьего элемента И, причем другие входы счетчика и второго триг fepa подключены к выходам соответственно второго и первого элементов за дёржки. - . На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временная диаграмма, поясняющая соотношение во время импульсов синхронизации ввода информации в ЦВМ. Устройство содержит первый формирователь 1, первый 2, второй 3,и третий 4 элементы,задержки, генератор 5, первый б и второй 7 делители частоты, блок 8 питания фазовращателей и по числу каналов ввода (контро лируемУх координат объекта), фазовра щатели 9 и блоки фазокодовых преобразователей 10 (преобразователей фаза - код), каждый из которых включает в себя последовательно соединенные второй формирователь 11, пер1вый триггер 12, первый элемент И 13, второй триггер 14, второй элемент И 15, счетчик 16, первый буферный) регистр 17, второй (выходной) регистр 18, выход которого связан с выходом устройства (входом ЦВМ), третий элемент И 19, четвертый элемент И 20, подключенный первым входом к инверсному выходу второго триггера 14 и пятый элемент И 21. Устройство работает следующим образом. Выходные импульсы генератора 5 через первый б и второй 7 делители частоты поступают на вход блока 8 питания фазовращателей, в блоке 8 питания фазовращателей формируются и усИ ливаются синусоидальные напряжения питания, частота которых f равна частоте , вь ходных импульсов второго делителя 7 частоты, принятой в устройстве за опорную. Для обеспечения точности измерения в одну единицу дискретности перемещения, частота fpp должна превышать максимальную скорость перемещения исполнительных органов .,, измеренную в единицах, дискретности (в с.). Выходные напряжения блока 8 питания фазовращателей поступают на обмотки питания фазовращателей 9, которые через измерительные редукторы (не показаны) подключены к исполнинительным органам соответствующих координат X, y...Z. Линейное или вращательное перемещение каждого исполнительного органа объекта преобразуется в пропорциональный сдвиг фазы выходного синусоидального напряжения соответствующего фазовращателя относительно сигналов опорной частоты f. Этот сдвиг в пределах 0-360° преобразуется соответствующим блоком преобразователя 10 фаза - код в код,формируемый в принятой в устройстве системы счисления ЦВМ периодически, через интервал времени дТ, считывгГет выходной код блока 10 и вычисляет код абсолютного положения S исполнительного органа по формуле t (п -m + k), где m - число единиц дискретности, соответствующее сдвигу фазы, равному 360°,К - число единиц дискретности, соответствующее сдвигу фазы в пределах О - 360°, т.е. О 1К I т-1; п - число переходов сдвига фазы через значения, кратные 360. При ограничении допустимого перемещения исполнительного органа по координате за интервал лТ величиной дК t (5 1), абсолютное значение ак Г-несет информацию о факте перехода сдвига фазы выходного сигнала фазовращателя 9 через значение,кратное 360°, а-знак дК - о направлении

этого перехода. Так, если за интер вал л Т сдвиг фазы проходит значение, кратное 360° в ту или иную сторону, то разность предьщущего и текущего результатов измерения в пределах 0-360° (лк) больше.числа 21 , т.е.

(2),

а знак разности лК совпадает с направлением перехода, т.е. положительному значению знака аК соответствует увеличение числа-h на :единицу, а отрицательному значению знака лК соответствует уменьшение числа h на едийицу.

; В начале работы устройства испол:нительные органы объекта устанавливаются в произвольное (в том числе и нулевое) положение, принятое за исходное. Это положение по каждой координате вводится в ЦВМ. При каждом с 1итцвании выходного кода К преобразователя 10 фаза - код, ЦВМ вычитает его из предьщущего (первый раз из исходного кода), сравнивает абсолютное значение дК с хранящимся в памяти ЦВМ числом - и, если соблюдается условие (2), корректирует число п на единицу с учетом знака лк, а эатем формирует код абсолютного положения исполнительного органа по координате в соответствии с формулой (, 1) Для обеспечения работоспособности устройства интервал считывания л Т должен удовлетворять условию . ,

. А,

тгтак

где t число координат объекта, t - время вычисления по форму ле (1).

Формирование кода сдвига фазы в . пределах 0-360° выполняется блоком 10 циклически с частотой fan При этом в каждом цикле преобразования сигнал опорной частоты через время Ч, определяемое элементом 4 задержки , поступает через первый формирователь 1 и открытый пятый элемент И 21 на вход буферного регистра.17, осуществляя перезапись в него содержимого счетчика 16, в котором хранится результат предыдущего цикла преобразования. Через время t2, определяемое элементом 3 задержки и превышающее время t,сигнал опорной частоты поступает на установочный (второй) вход счетчика 17, сбрасывая его в нулевое состояние. Через время tj, определяемое элементом 2 задержки ttj t2).сигнал опорной частоты поступает на второй вход второго триггера, 14, который переключаясь, открывает второй элемент И 15 для прохождения на счетный вход счетчика 16 им- пульсов заполнения. Импульсы заполнения поступают с выхода первого делителя 6 и имеют частоту в m раз превышующую fo , С приходом выходного сигнала фазовращателя 9 на выходе второго формирователя 11 формируется импульс,V переключающий первый триггер 12,выходной сигнсш которого открывает первый элемент И 13 для прохождения выходных.импульсов генератора 5 на первый вход второго триггера 14. Второй триггер.14, переключаясь, запирает второй элемент И 15 и открывает пятый

0 элемент И 21.в результате в счетчике 16 накапливается число импульсов К, соответствующее сдвигу фазы выходного напряжения фазовращателя 9 относительно сигнала опорной частоты.

5 Выходной сигнал первого элемента И 13 одновременно проходит через открытый четвертый элемент И 20 на второй вход первого триггера 12, устанавливая его в исходное состояние

0 только при условии переключения второго триггера 14. Такая блокировка необходима для исключения искажения числа К при совпадении фронтов выходных импульсов генератора 5 и второго

формирователя 11, синхронизация которых обеспечивает устойчивость показаний блока 10. Сигнал с инверсного выхода второго триггера 14 поступает на второй вход пятого элемента И 12 для блокировки перезаписи содержимого

0 счетчика 16 в буферный регистр 17 в случае кратковременного пропадания сигнала в цепи фазовращатель 9 - второй- формирователь 11.

Вход в ЦВМ содержимого буферного

5 регистра 17 через выходной регистр 18 (состоящий из набора элементов И) осуществляется сигналом считывания, поступающим из ЦВМ на вход третьего элемента И -19. Этот сигнал синхронизируется с сигналом опорной частоты, поступающим на другой вход третьего элемента И 19 и с выходным сигналом пятого элемента И 21. Такая синхронизация необходима для исключения иска5 женин вводимой в ЦВМ информации в случае совпадения момента считывания цвм выходного кода блока преобразователя 10 фаза - код с сигналом перезаписи содержимого счетчика 16 в буферный регистр 17 (фиг. 2). Длительность выходного сигнала пятого элемента И 21 определяется первым формирователем 1, а его задержка t., относительного опорного сигнала - третьим элеменс том 4 задержки.

Таким Образом, введение в состав предлагаемого устройства перечисленных блоков с указанными связями обеспечивает получение в ЦВМ информации

f. об абслютном положении исполнительных органов многокоординатного объекта, а .конструкция устройства отличается по сравнению с известным существенной простотой.

Так, реализация предлагаемого устройства ввода в ЦВМ типа М-600.0, М--7000, CM-l или СМ-2 состояния четы рехкоординатного станка конструктивно представляет собой 4 блока типа интерфейсных одноплатных блоков АСВТ подключаемых непосредственно в сопря жение 2К, При этом используются микросхемы серии К155 второй степени интеграции. Время вычисления абсолют ного положения каждого.исполнительно го органа по координате в ЦВМ типа М-бООО непревьмает 80 мкс. Предлага мое устройство предназначено для сис темы прямого управления от ЦВМ М-бООО исполнительными органами намо точного станка. Годовой технико-экономический эффект от внедрения системы составит 400,2 тыс.руб. Формула изобретения Устройство для многоканального ввода цифровой информации, содержащее входы и выходы,- генератор, подкт юченный выходом к первому делителю частоты, второй делитель часто- ты, соединенный через блок питания с входами фазовращателей по числу каналов, фазокодовые преобразователи по числу каналов, каждый из которых состоит из первого триггера, подключенного одним входом к выходу соответствулощего фазовращателя, первого элемента И и включенных последовательно второго триггера,вто рого элемента И и счётчика, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит первый, второй и третий элементы задержки, подключенные входами через второй делитель частоты к выходу первого делителя частоты, соединеннo iy с другими входами вторых элементов И фазокодовых преобразователей, каждый из которых содержит дополнительно третий элемент И, подключенный входамч к соответствующему входу устройства и выходу второго делителя частоты, четвертый элемент И, входы которого соединены с вторым выходом и одним входом второго триггера, подключенньву через первый элемент И к выходам генератора и первого триггера, другой вхбд которого соединен с выходом .четвертого элемента И, и включенные последовательно пятый элемент И, соединенный вхо- дами .с вторым выходом второго триггера и выходом третьего элемента задержки, первый регистр, другой вход которого подключен к выходу счетчика, и второй регистр, соединенный / выходом с выходом устройства, а другим входом - с выходом третьего элемента И, причем другие входы счетчика и второго триггера подключены к выходам соответственно второго и первого элементов задержки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3777126, кл, G 05 В 19/18, опублик. 1973.. 2,Ахметжанов А.А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М., Энергия, 1975, . с. 210 (прототип}. . .