Преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками в системах управления оптическими и радиотелескопами. Цель изобретения пойьшение точности преобразователя. Для этого в преобразователь перемещения в код, содержащий два источника излучения, индикаторный и измерительные диски, два основных и два дополнительных фотоприемника, блок формирования выходного , первый коммутатор, аналого-цифровой преобразователь , цифроаналоговый преобразователь , введены четыре усилителя, два дифференциальных усилителя, компаратор , два коммутатора. Изобретение позволяет увеличить точность преобразователя за счет того, что немодулированные сигналы с выходов усилителей подаются на входы компаратора и первого коммутатора. Управление коммутатором производится таким образом, что на вход опорного сигнала аналогоцифрового преобразователя (АЦП) всегда поступает большое по величине напряжение . Код с выхода АЦП поступает на входы цифроаналогового преобразователя (ЦАП), на аналоговый вход которого через второй коммутатор поступает больший по амплитуде сигнал, который через третий коммутатор поступает на вход блока формирования выходного кода, на второй вход которого через второй и третий коммутаторы поступает меньший по амплитуде сигнал. 1 ил. (Л Сл СП оа CD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 М 1/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4264487/24-24 (22) 08.04.87 (46) 30.01.89. Вюл. Р 4 (71) Институт радиофизики и электроники АН АССР (72) А.ПаЧибухчян (53) 681.325(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1038959, кл. Н 03 М 1/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1312736, кл. Н 03 М 1/26, 1986. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В

КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано s системах программного управления станками в системах управления оптическими и радиотелескопами. Цель изобретения повышение точности преобразователя.

Для этого в преобразователь перемещения в код, содержащий два источника излучения, индикаторный и измерительные диски, два основных и два дополнительных фотоприемника, блок фор1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления оптическими и ра- 5 диотелескопами.

Целью изобретения является повышение точности йреобразователя.

На чертеже приведена функциональная10 схема преобразователя.

ÄÄSUÄÄ 1455390 А1 мирования выходного кода, первый коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, введены четыре усилителя, два дифференциальных усилителя, компаратор, два коммутатора. Изобретение позволяет увеличить точность преобразователя за счет того, что немодулированные сигналы с выходов усилителей подаются на входы компаратора и первого коммутатора. Управление коммутатором производится таким образом, что на вход опорного сигнала аналогоцифрового преобразователя (АЦП) всегда поступает большое по величине напряжение. Код с выхода АЦП поступает о на входы цифроаналогового преобразоcQ натела (ЦАП), на аналогоньй вход но- Я торого через второй коммутатор поступает больший по амплитуде сигнал, который через третий коммутатор поступает на вход блока формирования выходного кода, на второй вход которого через второй и третий коммутаторы поступает меньший по амплитуде . сигнал. 1 ил. CA

Преобразователь перемещения в код содержит измерительный и индикаторный диски 1, 2, источники 3, 4 излучения, основные фотоприемники 5, 6, дополнительные фотоприемники 7, 8, уснлители 9-12, дифференциальные усилители 13, 14, компаратор 15, коммутаторы 16-18, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 20 и блок 21 формирования выходного кода. з 145539

Измерительный диск 1 преобразователя содержит дополнительную дорожку в виде прозрачного кольца и основную измерительную дорожку (на чертеже не ,показаны), которая может быть выпал"

5 иена как растровой, так и функциональной, функция пропускания которой изменяется по гармоническому или ли. нейному законам за один оборот вала преобразователя.

В предлагаемом преобразователе в качестве основной дорожки используется функциональная дорожка.

° Отметим, что пары фотоприемников

5, 7 и 6, 8 выполнены на одном крис талле (т.е. являются двухплощадочны! ми). Основным достоинством таких фотоприемников является малый уход разброса чувствительностей между пло- 20 ( где U щадками от дестабилизирующих факторов. Отметим также, что пары фотоприемников 5, 7 и 6 и 8 сдвинуты друг относительно друга на «/2.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещении, измерительного диска 1 относительно индикаторного диска 2 излучения источников 3, 4, модулированные сопряжением основнои измерительной дорожки и щелей индиl êàòoðHîãî диска 2, попадают на основные фотоприемники 5, 6, на выходах которых генерируются гармонические сигналы. Эти сигналы поступают на входы усилителей 9, 12, на выходах которых формируются сигналы

01 = П „+ U Äs>>0

U<= П + П сов ! и П, - постоянные составляющие сигналов;

U, и U — амплитуды сигналов;

Π— угол поворота вала преобразователя, В связи с тем что дополнительные фотоприемники 7, 8 размещены напротив прозрачного участка дополнительной кольцевой дорожки, на их выходах будут генерироваться постоянные напряжения, зависящие от интенсивностей излучателей 3, 4 и чувствительностей фотоприемников 7, 8. Юстировку греобразователя производят таким обра" зом, чтобы напряжения на выходах усилителей 10 и 11, были бы равны постоянным составляющим сигналов U и U г соответственно (т.е. Up, и U,z) °

0

Это можно производить регулированием как крутизны характеристик фотоприемников 7, 8, так и коэффициентов усиления усилителей 10, 11.

Гармонические и постоянные сигналы с выходов усилителей 9-12 поступают на соответствующие входы дифференциальных усилителей 13, 14, на вьгходах которых формируются симметричные относительно нуля сигналы, U q = Б „здпд

U+ = U cos6, )А

Одновременно постоянные напряжеHHH U „H U pz c выходов усилителей 10, 11 поступают на входы компаратора 15, выход которого соединен с управляющими входами коммутаторов 16, 17 и 18.

Допустим, что при нормальных условиях эксплуатации преобразователя амплитуды U, и U сигналов равны. Следовательно, равны и постояныеные напряжения U,,и U на входах компаратора 15. Поэтому на его выходе с равной вероятностью формируется код "0" или "1", поступающий на управляющие входы коммутаторов 16, 17, 18. Отметим, что наличие гистерезиса у компаратора 15 исключает возможность генерации сигналов на

его выходе при равенстве входных сигналов. Допустим, что на выходе компаратора 15 формируется код "О". При этом через коммутатор 16 на опорный вход АЦП 19 поступает напряжение Uo,, а на измерительный вход — напряжение с выходов усилителей 10, 11 соответственно. На выходе АЦП 19 формируется код, равный

U 1х П

01 где М „„,, — макимальное число, равное 1111....1.

Так как U « = Uz, то И макс = N<

Сигнал U,,sin 8 с выхода усилителя 13 через коммутатор 17 поступает на аналоговый вход перемножающего ЦАП 20, на цифровые входы которого поступает код с выхода АЦП 19. Величина выходного напряжения ЦАП 20 определяется его коэффициентом передачи. При максимальном значении кода UAiI 20 его вьгходное напряжение равно:! 455390

1 цап = (1 2") "в

35

1 )(K маис !

55 где n — - число разрядов.

В связи с тем что величина 1/2 " очень мала (так; для 10-разрядного

ЦАП 20 составляет меньше 0,001X), то ею можно пренебречь и

Уц „= У „= П,з1п6.

Таким образом, равные по амплитуде сигналы поступают на блок 21 формирования выходного кода, представляющий собой широко известный преобразователь синуса-косинусных сигналов в код.

Отметим, что в случае формирования на выходе компаратора 15 кода

"1" коммутация коммутаторами 16-18 произвелась бы таким образом, что на опорный вход АЦП 19 поступило напряжение U, а на аналоговый вход ЦАП 20 — U :ños6. При этом на выхо- 25 дах блока 21 формирования выходного кода присутствуют сигналы, аналогичные сигналам при значении кода "0" .на выходе компаратора 15.

Предположим, что от влияния деста- 3О билизирующих факторов сигналы на выходах усилителей 9, 10 уменьшились в

К раз. Тогда на входы компаратора

15 поступят напряжения, равные U,,/К и U,,и на выходе компаратора 15 сформируется код "1", поступающий на управляющие входы коммутаторов

16-18. При этом на вход опорного напряжения через коммутатор 16 nocTffïèò напряжение Ugg а на иэмери 40 тельный вход - U, /К. Аналогичным образом на аналоговый вход ЦАП 20 через коммутатор 17 поступит сигнал

U .cos 8 с выхода усилителя 14, а на вход коммутатора 18 — сигнал

U „„/Ksin8.

Коммутация коммутаторами 16-18 производится таким образом, что на опорный вход АЦП 19 и аналоговый вход

ЦАП 20 поступают большие по величине напряжения, т.е. U < и U <1созб.

Тогда код на в иоде АЦП 19 будет что соответственно приведен к уменьшению в К раз коэффициента передачи .ЦАП 20. Поэтому напряжение на выходе его будет U<„

Kcos

Таким, образом, уменьшение амплитуды синусоидального сигнала в К раэ приведет к аналогичному уменьшению амплитуды косинусоидального сигнала на выходе ЦАП 20. Равные по амплитуде синусоидальный и косинусоидальный сигналы через коммутатор 18 поступают на входы блока 21.

Коммутация коммутатором 18 производится так, что на первом входе блока 21 всегда присутствует синусоидальный сигнал, а на втором входе — касинусоидальный.

Формула и э о б р е т е н и я

Преобразователь перемещения в код, содержащий два источника излучения, каждый из котарых через основную и дополнительную дорожки индикаторного и измерительного дисков оптически соединен с соответствующими основными и дополнительным фотоприемниками, блок формирования вы- . ходного кода, первый коммутатор, аналого;цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены два дифференциальных усилителя, компаратор и два коммутатора, выходы основных фотоприемников соединены с первыми входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, выходы дополнительных фотоприемников соединены с вторыми входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, с первым и вторым входами компаратора и с первым и вторым информационными входами первого коммутатора, выходы которого соединены с входами аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с цифровыми входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым информационным входом второго коммутатора, выходы дифференциальных усилителей соединены с информационными входами третьего коммутатора, первый выход которого соединен с входом опорного сигнала цифроаналогового преобразователя, а второй выход — с вторым информационным входом второго

Составитель E.Áóäàðèêà

Техред М.Ходанич Корректор Н.Король

Редактор М.Циткина

Заказ 7459/57 Тираж 879 Подписное

ЯНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1455390 8 коммутатора, выходы которого соеди- соединен с управляющими входами перчены с входами блока формирования вого, второго и третьего коммутато ыходного кода, выход компаратора ров.