Способ преобразования перемещения в код и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления телескопами. Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещения в код. Цель изобретения достигается з.а счет исключения влияния технологических погрешностей, таких как несоосность центра индикаторного диска и оси вращения, биение измерительного диска, неточность изготовления дисков, которые приводят к отклонению фазового сдвига между первым и вторым аналоговыми электрическими сигналами, снимаемыми с дифференциальных усилителей, от идеального значения, равного 1JV2. Для этого в процессе преобразования из первого и второго аналоговых электрических сигналов формируют шестой аналоговый электрический сигнал, сдвинутый относительно, первого аналогового электрического сигнала строго Hafr/2, из этих двух сигналов формируют код перемещения. 2 ил. I- . U9 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1631726 (gy)g Н 03 М 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4462254/24 (22) 18,07.88 (46) 28.02.91. Бюл. Р 8 (71) Институт радиофизики и электроники АН АрмССР (72) А.П.Чибухчян (53) 681.325 (088,8) (56) Преснухин Л.Н. и др. Фотоэлект рические преобразователи информации.

М.:.Машиностроение, 1974, с. 178-182, рис..93 °

Авторское свидетельство СССР

Р 1311023, кл. Н 03 М 1/24, 1986. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления телескопами. Целью

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления телескопами.

Цель изобретения — повышение точности преобразования перемещения в код.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для преобразования перемещения в код; на фиг.2 — диа— грамма, поясняющая принцип работы устройства, изобретения является повышение точности преобразования перемещения в код. Цель изобретения достигается за счет исключения влияния технологических погрешностей, таких как несоосность центра индикаторного диска и оси вращения, биение измерительного диска, неточность изготовления дисков, которые приводят к отклонению фазового сдвига между первым и вторым аналоговыми электрическими сигналами, снимаемыми с дифференциальных усилителей, от идеального значения, равного Т /2. Для этого в процессе преобразования из первого и второго аналоговых электрических сигналов формируют шестой аналоговый электрический сигнал, сдви нутый относительно,первого аналогового электрического сигнала строго на и /2, из этих двух сигналов формиpv руют код перемещения. 2 ил.

Устройство для преобразования перемещения в код содержит измерительный диск 1, индикаторный диск 2, источник 3 излучения, фотоприемники

4-7, дифференциальные усилители 8,9

) аналого — цифровой преобразователь (АЦП) 10, регистр 11, блок 12 сравнения, формирователь 13 импульсов, блок вычитания кода, выполненный в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 14, блоки преобразования кода, выполненные в виде постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) 1631726

1 5, 1 6, инвертирующий усилитель 1 7, коммутатор 18, цифроаналоговые преобразователи (ЦЛП) 19 и 20, сумматор 21 и блок 22 формирования кода.

Измерительная дорожка измерительного диска 1 выполнена в виде чередующихся прозрачных и непрозрачных участков, образующих растр.

Устройство для преобразования пе- 10 ремещения в код реализует способ преобразования следующим образом.

При перемещении измерительного „ диска 1 относительного индикаторного диска 2 излучение источника 3, модулированное сопряжением растра измерительного диска 1 со щелями индикаторного диска 2, попадает на фотоприемники 4-7. Так как щели индикаторного диска 2 сдвинуты друг относительно друга на величину W(k+

+1/4), где W — шаг растра, k — целое число, то на выходах фотоприемников 4-7 формируются гармонические сигналы, сдвинутые друг относительно 25 друга на величину, близкую к (1/2, поступающие на входы дифференциальных усилителей 8, 9, на выходах которых формируются симметричные относительно нуля первый и второй аналоговые электрические сигналы U sin 8 и U cus(И + Ц1) (фиг.2), где Uп1—

tYl амплитуда сигнала, 9 — фазовый угол, соо ветствующий перемещению (B данном случае он равен углу поворота в прецелах шага растра измерительного диска 1), (— фазовый сдвиг, обусловленный технологическими погрешностями, такими, как несоосность центра индикаторнО1 О диска 2 с Осью враще . 40 ния, биение измерительного,циска 1, неточности изготовления дисков 1 2.

Допустим, что в конкретном случае второй аналоговый электрический сигнал отстает по фазе от идеального на величину Ц, т.е. он равен

Uд, cus(8 — (I1) . Этот сигнал преобразуют с помощью АЦП 10 в код Ny = ви кс соs(8 — (), где иь асс — максимальный код на выходе ЛЦП 10. Одновременно первый и второй аналоговые электрические сигналы сравниваются в блоке 12 сравнения и в моменты их равенства (углы 6, и О на фиг..2) формирователь 13 формирует импульс за55 писи, по которому в регистр 11 записывается код N > соответствующий значению второго аналогового электрического сигнала Б „ сos (0 †(P). В

ПЗУ 14, запрограммированном по закону а ч ! где N — код, соответствующий функции

arcsin 9, 1

N — код, соответствующий функ.7 ции arссus (О + (P ), .по значению кода N< формируется код

Nq, соответствующий сдвигу фаз Ч), обусловленному технологическими погрешностями. Код Nq в ПЗУ 15 преобразуется в код, соответствующий функции

cos Nq

1, где выражением cos N

Ч обозначен код, соответствующий cus(g, а в ПЗУ 16 код N141преобразуется в код, соответствующий функции tg Ny где выражением t:g Ny обозначен код, соОтветствующий tg 1Р. .Первый аналоговый электрический сигнал инвертирующим усилителем 17 преобразуется в третий аналоговый электрический сигнал, который вместе с первым поступает на информационные входы коммутатора 18, на управляющий вход которого поступает логический сигнал с выхода знакового разряда ПЗУ 14, который равен нулю при Nqc О и единице при И ) О. В рассматриваемом случае

N ) О, так как g — Я-(f) =(f) 0, Поэтому на управляющем входе ком= мутатора 18 будет присутствовать сигнал логической "1", пропускающий на вход третий аналоговый электрический сигнал с выхода инвертирующего усилителя 17, т.е. U sin 6, поступающий на аналоговый вход ЦЛП 19, на цифровые входы которого с выходов ПЗУ

15 поступает код tg Ny соответствующий tgg . При этом на выходе ЦАП

19 формируетс1 пятый аналоговый электрический сигнал U11А11< = -U sin О"

rn

}(tg g.

Второй аналоговый электрический сигнал U® cus(9 — g) с выхода дифференцированного усилителя 9 поступает на аналоговый вход ЦАП 20, на цифровой вход которого поступает код с выхода ПЗУ 16 и формируется четвертый аналоговый электрический сигнал

U <> =U cos(Q-g) (- — -- — 1), 1 циаме

Сигналы с выходов ЦАП 19, 20 и сигнал Б„1соз(Я вЂ () с выхода дифференциального усилителя 9 поступает на входы сумматора 21, на выходе кото1631726 рого формируется шестой аналоговый электрический сигнал

=U соя(Я-СЮ) +L cus(9+6) (- — -- —— п (1n 1 cosg

1)-Ц я п6 tg!o = U сояО.

А1 Я

Таким образом, на выходе сумматора 21 формируется сигнал, сдвинутый относительно первого аналогичного сигнала на (t/2. В том случае, когда фазовый сдвиг второго аналогового сигнала равен нулю ((g= О), код Ny на выходе ПЗУ 14 равен нулю. Следовательно, равны нулю коды на выходах

ПЗУ 15, 1б и соответственно напряже— ние на выходах ЦЛП 19, 20, Поэтому на входы сумматора 21 и на вход блока 22 формирования кода поступает сигнал U cosg. В случае, когда фазовый сдвиг второго аналогового электрического сигнала положителен, т.е, он равен U cus(e +(P) (фиг,2), на выходе знакового разряда. буцет присутствовать сигнал логического "О" на выход сумматора 18 пройдет первый аналоговый электрический сигнал

U sin e с выхода дифференциального усилителя 8.

Следовательно, на выходе ЦАП 19 сформируется сигнал

U = U sing сф 1, ЦЯО 4 тогда на выходе сумматора 21 сформируется сигнал

П =U cus(g+q)+U соя(6+Я) (— — -1) +

М Ol соsg

+U sing tg($ = U сияО.

Сигналы U cus 0 с выхода сумматора .21 и U яin 8 с выхода дифференциаль—

fh ного усилителя 8 поступают на вх .ды блока 22 формирования кода, на выходах которого формируется код, соответствующий перемещению. Блок 22 формирования кода представляет собой известный преобразователь синуснокосинусных сигналов в код и выпол— нен по принципу следящего уравновешивания.

Таким образом, предложенные способ и устройство позволяют из сигналов с фазовым сдвигом, отличным от

il/2, автоматически сформировать гармонические сигналы, сдвинутые строго на и /2, что приводит к повышению

V точности.

«0

55 формул а изобретения

Способ преобразования перемещения в код, основанный на преобразовании перемещ ния в первый и второй аналоговые электрические сигналы, срви нутые друг относительно друга на угол

Т/2 + g, где(11 — фазовый сдвиг, обусловленный технологическими погрешностями, формировании третьего аналогового электрического сигнала, сдвинутого относительно первого аналогового электрического сигнала на угол 7 преобразовании второго аналогового электрического сигнала в код И1;, соответствующий функции cus (8 + g), где Π— фазовый угол первого аналогового электрического сигнала, соответствующий перемещению и формированию кода перемещения, о .т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, сравнивают первый и второй аналоговые электрические сигналы между собой, код N, соответствующий моменту их ( равенства, преобразуют в код И„, соответствующий функции are sin 8, и в

II код N, соответствующий функции (arccus (0 + g), вычитанием кода N ко(l х да N > формируют код Nq, который преI образуют в код N+, соответствующий

II функции (- †-- — 1), и в код И, cocos P У ответствующий функции tg(P, формируют четвертый аналоговый электрический сигнал, пропорциональный произвеl дению кода N и второго аналогового электрического сигнала, формируют пятый аналоговый электрический сигнал, пропорциональный произведению кода N первого аналогового электti рического сигнала при отрицательном значении кода Мч, и произведению кода

N и третьего аналогового электрического сигнала при положительном значении кода N, формируют шестой аналоговый электрический сигнал, пропорциональный сумме второго, четвертого и пятого аналоговых электрических сигналов, а формирование кода перемещения осуществляют преобразованием в код первого и шестого аналоговых электрических сигналов, 2. Устройство для преобразования перемещения в код, содержащее источник излучения, оптически соединенный через растр измерительного диска,, и расположенные на расстоянии W(k +

+ 1/4), где W — mar растра измери-. тельного диска, k — целое число, щели индикаторного диска с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, выход первого из которых непосредственно и через инвертирующий усилитель соединен с информационными входами коммутатора, третий и четвертый фотоприемники, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, первый блок преобразования кода и блок формирования кода, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, в него введены блок вычитания кода, второй блок преобразования кода, два цифроаналоговых преобразователя, сумматор, формирователь импульсов и регистр, третий и четвертый фотоприемники установлены против соответствующих щелей индикаторного диска, выход первого дифференциального усилителя соединен с первым входом блока формирования кода и с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго дифференциального усилителя, который соединен с аналоговым входом первого цифроаналогового преобразователя, первым входом сумматора и входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с информационными входами регистра, выход блока сравнения соединен с входом формирователя импульсов„ выход которого соединен с входом записи регистра, выходы которого соединены с входами блока вычитания кода, знаковый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, выход которого соединен с аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя, числовые выходы блока вычитания кода соецинены с входами первого и второго блоков преобразования кода, выходы которых соединены с цифровыми входами соответственно

25 первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока формирования кода.

1631726

Составитель Е. Бударина

Редактор М.Келемеш Техред п.олийнык Корректор С.Шекмар

Заказ 556 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, iK — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101