Способ преобразования перемещения в код
СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, основанный на формировании синусного и косинусного напряжений переменного тока, модулированных по амплитуде соответственно в функции синуса и косинуса перемещения , формировании противофазных им напряжений, формировании первого и второго низкочастотных сигналов типа меандр, сдвинутых по фазе один относительно другого на 90, формировании первого суммарно-разностного .сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями за один полупериод первого низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями за другой полупериод первого низкочастотного сигнала, формировании второго суммарно-разностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напряжений .с косинусным и противофазным косинусному напряжениями за один полупёриод второго низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напряжений с косинусным и противофазным кocинycнo fy напряжениями за другой полупериод вто рого низкочастотного сигнала, детектировании первого и второго сумгчарноразностных сигналов и их суммировании выделении низкочастотной гармонической составляющей из полученного пос ле суммирования сигнала, сравнении ее по фазе с первым или вторым низкоСО частотным сигналом и формировании кода перемещения по разности $аз а со сравниваемых сигналов, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, ограничнйают по амплитуде опорные и противо фазные опорным напряжения.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
09) (И) 4(51
p :.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3512572/18-24 (22) 17.11.82 (46) 23.01.85. Бюл. ¹ 3 (72) Ф.И.Коган, И.Ш.Каплан и И.M.Ñêèãèí (71) Особое конструкторское бюро станкостроения (53) 681.325(088,8) (56) 1. Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л,, "Энергия", 1974, с. 71-73, рис. 24.
2. Авторское свидетельство СССР
¹ 652656, кл. Н 02 К 15/00, Н 02 К 24/00, 1976 (прототип), (54)(57) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, основанный на формировании синусного и косинусного напряжений переменного тока, модулированных по амплитуде соответственно в функции синуса и косинуса перемещения, формировании противофазных им напряжений, формировании первого и второго низкочастотных сигналов типа меандр, сдвинутых по фазе один и fl относительно другого на 90, формироО вании первого суммарно-раэностного .сигнала, пропорционального сумме опорного и противофаэного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями за один полупериод первого низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями за другой полупериод первого низкочастотного сигнала, формировании второго суммарно.-разностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофаэного опорному напряжений с косинусным и противофаэным косинусному напряжениями за один полупериод второго низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напряжений с косинусным и противофазным косинусному Е
Ф напряжениями за другой полупериод второго низкочастотного сигнала, детектировании первого и второго суммарноразностных сигналов и их суммировании выделении низкочастотной гармонической составляющей из полученного после суммирования сигнала, сравнении ее IIQ фазе с первым или вторым НН3Ко» частотным сигналом и формировании кода перемещения rio разности фаз сравниваемых сигналов, о т л и ч а ю". шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, ограни чивают по амплитудеоопорные и противо. фазные опорным напряжения.
1136314
Изобретение относится к автомати-, ке и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. 5
Известен способ преобразования перемещения в код, при котором модулируют опорное синусоидальное напряжение в функции синуса и косинуса перемещения, модулированное синусои- 10 дальное и косинусоидальное напряжения дополнительно модулируют низкочастотными многофазными прямоугольными напряжениями типа "меандр" и полученные напряжения суммируют, 15 детектируют и из детектированного напряжения выделяют низкочастотную гармоническую составляющую, которую сравнивают по фазе с одним из низкочастотных прямоугольных напряжений, _#_ по разности фаз сравниваемых напряжений формируют код перемещения fl) .
Недостатком такого способа преоб разования является наличие погрешности, вызванной детектированием сиг налов малого уровня.
Наиболее близким по:технической сущности к изобретению является способ преобразования перемещения в код, основанный на формировании синусного и косинусного напряжений переменного тока, модулированных по амплитуде соответственно в функции синуса и косинуса перемещения, формировании противофазных им напряжений, формирова- З5 нии первого и второго низкочастотных сигналов типа "меандр", сдвинутых по фазе один относительного другого на
90, формировании первого суммарноО разностного сигнала, пропорционально-40 го сумме опорного и противофазиого опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями
sa один полупериод первого низкочастотного сигнала и разности опорного 4 и противофазного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями эа другой полупериод первого низкочастотного сигнала, формировании второго суммарно-раэностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазиого опорному напряжений с косинусным и противофазным косинусному напряжениями за один полупернод второго низкочастотного сигнала и разности опорного и противофаэного опорному напряжений с косинусным и противофазным косинусному напряжениями эа другой полупериод второгс низкочастотного сигнала, детек тировании первого и второго суммарно- . разностных сигналов и их суммировании, выделении низкочастотной составляющей из полученного после суммирования сигнала, сравнении ее по фазе с первым или вторым низкочастотным сигналом и формировании кода перемещения по разности фаэ сравниваемых сигналов f2) .
Недостатком известного способа является невысокая точность, вызванная погрешностью детектирования сигналов, близких к синусоидальным.
Цель изобретения — повышение точности преобразования перемещения в код.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования перемещения в код, основанному на формировании .синусного и косинусного напряжений переменного тока, модулированных по амплитуде соответственно в функции синуса и косинуса перемещения, формировании противофаэных им напряжений, формировании первого и второго низкочастотных сигналов типа меандр, сдвинутых по фазе один относительно другого на 90, формироо ванин первого суммарно-разностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофаэного опорному напряжений с синусным и противофаэным синусному напряжениями эа один полупериод первого низкочастотного сигнала и разности опорного и .противофазного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напря» жениями эа другой полупериод первого низкочастотного сигнала, формировании второго суммарно-разностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофаэного опорному напряжений с косинусным и противофаэным косинусному напряжениями за один полупериод второго низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напряжений с косинус- . ным и противофазным косинусному напряжениями за другой полупериод второго низкочастотного сигнала, детектировании первого и второго суммарноразностных сигналов и их суммировании, выделении низкочастотной гармонической составляющей иэ полученного после суммирования сигнала, сравне,нии ее по фазе с. первым или вторым низ1136314 4 кочастотным сигналом и формировании кода перемещения по разности фаэ сравниваемых сигналов, ограничивают по амплитуде опорные и противофазные опорным напряжения. 5
В результате происходит процесс переноса измерительной информации в другой частотный спектр, при котором огибающая модулирует экстремальные значения напряжения несущей частоты .}О только одного знака. Это позволяет существенно упростить процесс детектирования и свести его к простой фильтрации несущей, причем последняя операция практически не вносят искажений, так как ее осуществляют над сигналом, форма которого соответствуе г двухполупериодному выпрямлению, На фиг.1 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая способ.
Устройство фиг ° 1) содержит источник l питания, подключенныйк входной обмотке 2 индуктосина, выходные синусная и косинусная обмотки 3 которого подключены к смесителям 4 и 5, измерительный блок 6, содержащий формирователь опорного низкочастотного сигнала типа "меандр" и подключенный к фазовращателю 7, выходы сме сителей 5 и 4 подключены через соответствующие детекторы 8 и 9 к сумматору 10 выход которого через фильтр
15 подключен к, измерительному блоку
6. Выход источника 1 через ограничитель 12 и инвертор 13 подключен к смесителям 5 и 4.
Устройство, реализующее способ, 40 работает следующим образом.
В источнике 1 формируют квазисинусоидальное напряжение Ь„и переменного тока (фиг.2а1 и направляют его в обмотку. .2 индуктосина. На вы- 4> ходах двух обмоток 3 индуктосина получают соответственно выходные сив"
U О в ц, (не показ аны ) . В данном положении индуктосина сигналы U 1, Уввя2 синфазны переменному напряжению Uo r (фиг.2а), а сигналы Usb x H Ugg„g противофазны UAHT Переменное напряжение Utt„T направляют в ограничитель 12 (фиг.l), где Ы U„ преобразуют в последовательность прямоугольных импульсов U> (фиг.2д) со скважностью два, которую нанравляют в инвертор 13 (фиг.1) . На выходе последнего получают инверсную ,последовательность Uä (фиг,2e) импульсов, Равенство амплитуд исходной U и инверсной U последовательноси п тей импульсов обеспечивается тем, что ограничитель 12 и инвертор 13 представляет собой однотипные ключевые элементы, работающие в одинаковом режиме, В измерительном блоке 6 (фиг.1) форйируют последовательность низкочастотных сигналов типа "меандр" Uqnpc (фиг.2г),направляют эту последовательность B фазовращатель 7 ! фиг.l ), где получают другую последо» вательность сигналов типа "меандр" :U (не показана) сдвинутую отно 1 2 t сйтельно U, на четверть периода этого сигнала, Исходную и инверсную последовательности импульсов Uz и U< направляют в смесители 4 и 5. Одновременно в смеситель 4 направляют выходные сигналы явь!х 1 1 вых, дуктосина и низкочастотный сигнал U q » а в смеситель 5 — выходные сигналы 11выи в 1Звьм индуктосина H низкочастотный сигнал U В смесителях 4 и 5 в течение одного полупериода, соответствующего каждому смесителю низкочастотного сигнала, исходную и инверсную последователь ности импульсов U è U (фиг.2д,е) суммируют соответственно с выходными ми наприм р UzÄ«и 11вык (фиг.2б,в) и получают последовательность суммарных импульсных сигналов Затем в течение другого полуСЧ1 периода этого эе низкочастотного сигнала последовательности 11д, Од 1 суммируют соответственно с противофазными им выходными сигналами U b и 11 вы» < и получают разностные сигналы U „-(фиг.2ж} . Каждая из полученных последовательностей суммарноразностных импульсных сигналов U ц< и U < 1и аналогичным образом полученные в смесителе 5 последовательности U @, не показанные на фиг.2) представляет собой амплитудномодулированный сигнал, глубина модуляции которого пропорциональна амплитуде выходных сигналов индуктосина. Общий сигнал U4 (фиг,,2ж), составляенный из сигналов 11с, и U ®, СФ2э представляет собой уровень постоянноl го напряжения, величина которого в общем случае пропорциональна амплитудам 0 импульсов исходной и ин1136314 версной последовательностей переменнвго напряжения. В идеальном случае величина уровня равна )щ, Для детектирования огибающей сигналы Ося (фиг.2ж) с выходов смесите- 5 лей 4 и 5 1фиг.1) направляют соответственно в<детекторы 9 и 8. В детекторах отфильтровывают пульсации несущей частоты н получают в детекторе 9 низкочастотные прямоугольные сигна- 10 лы 0, (фиг.2и), а в детекторе 8 (фиг.1) - низкочастотный прямоугольный сигнал )р фиг ° 2к), сдвинутый по фазе относительно U g на четверть периода этих сигналов. Амплитуды сиг- 15 налов 0 и 11к пропорциональны амп51 ь2 литудам выходных. сигналов 0 ьц и Овьаг соответственно, а частота их следования равна частоте низкочастотного сигнала блока 6. Сигналы "g< и "ga 20 суммируют в сумматоре 10 (фиг. 1) . При этом на выходе сумматора 10 получают сигнал Ц (фиг.2л) слож1ной формы. При помощи фильтра 11 (фиг.1) из сигнала U выделяют первую гармоническую составляющую. Полученный синусоидальный сигнал (не показан) направляют для отсчета в измерительный блок 6, где производятся сравнение его по фазе с исход ным низкочастотным сигналом и преобразование разности фаз сравниваемых сигналов в код. Благодаря операциям ограничения по амплитуде опорного и противофазного опорному напряжений уменьшается погрешность детектирования сигналов, что приводит к повышению точности способа преобразования перемещения в код в целом. Экономический эффект от использования изобретения определяется его техническим преимуществом. 1136314 РВЬ%1 4е, 0+pg Ж Ц СРф Составитель А. Смирнов Редактор С.Саенко Техред А.Ач Корректор H.KOPo b Заказ 10301/44 Тир Е71 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
