Устройство для преобразования перемещения объекта в код

 

Изобретение относится к автоматической сигнализации и может найти применение в вычислительной технике и промышленной автоматике при создании реверсивных накапливающих преобразователей угловых и линейных перемещений в цифровой код, использующих импульсные датчики, конструкция которых позволяет формировать две последовательности импульсов , сдвинутых относительно друг друга . Целью изобретения является увеличение разрешающей способности устройства, для чего в устройство, содержащее импульсный датчик 1,реверсивный счетчик 9, элемент 2 задержки, элементы И 7, 8, инвертор 5, введены формирователь 6 импульсов по переднему и заднему фронтам и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3. 4, что позволяет повысить разрешающую способность преобразователя перемещения объекта в цифровой код благодаря тому, что контроль направления движения осуществляется по каждому фронту двух последовательностей импульсов, поступающих от импульсного датчика 1, т.е. четыре раза за период следования импульсов от него. 2 ил. СП С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 03 M 1/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801442/24 . (22} 30.01,90 (46) 15.02.93, Бюл. М 6 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Г.А.Бабий, Е.К.Берзин, В.Б.Клепиков и

С,В.Погорелов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1338072, кл. Н 03 М 1/28, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 550662, кл, Н 03 М 1/22, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА В КОД (57) Изобретение относится к автоматической сигнализации и может найти применение в вычислительной технике и промышленной автоматике при создании реверсивных накапливающих преобразователей угловых и линейных перемещений в. Ц 7 795546 А 7 цифровой код, использующих импульсные датчики, конструкция которых позволяет формировать две последовательности импульсов, сдвинутых относительно друг друга. Целью изобретения является увеличение разрешающей способности устройства. для чего в устройство, содержащее импульсный датчик 1.реверсивный счетчик 9, элемент 2 задержки, элементы И 2, 8, инвертор 5, введены формирователь 6 импульсов по переднему и заднему фронтам и элементы

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, 4, что позволяет повысить разрешающую способность преобразователя перемещения обьекта в цифровой код благодаря тому, что контроль направления движения осуществляется по каждому фронту двух последовательностей импульсов, поступающих от импульсного датчика 1, т,е. четыре раза за период следования импульсов от него. 2 ил.

1795546. Изобретение относится к автоматической сигнализации и может найти применение в вычислительной технике и промышленной автоматике при создании реверсивных накапливающих преобразователей угловых и линейных перемещений в цифровой код, использующих импульсные датчики, конструкция которых позволяет формировать две последовательности импульсов, сдвинутых друг относительно дру- "0 га.

Известен датчик перемещений для оп. ределения параметров движения, содержащий равномерную кодовую шкалу, против которой установлены первый и второй считывающие элементы, выходы которых соединены с входами первого элемента

ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, выход которого непосредственно и через первый элемент задержки соединен с входами второго 20 элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, выход которого через второй элемент задержки соединен с входом элемента НЕ и первым входом элемента И, второй вход которого является входом предварительной установ- 25 ки (на который подается нулевой импульс. благодаря чему в первый 0-триггер заносится исходное значение сигнала выходной переменной с первого считывающего элемента), выход элемента И соединен с 30

С-входом первого синхронного О-триггера, О-вход которого соединен с выходом первого считывающего элемента, прямой выход первого синхронного О-триггера соединен с первым входом третьего элемента ЭКВИ- 35

ВАЛЕНТНОСТЬ, второй вход которого под-: ключен к выходу второго считывающего . элемента, а выход соединен с D-входом второго синхронного О-триггера, С-вход которого подключен к выходу элемента И, выход 40 второго синхронного 0-трйггера является выходом знака направления, а выход элемента НЕ является выходом счетных импульсов датчика перемещений. Однако это устройство относительно сложно и требует 45 для организации накапливающего преобразователя перемещений на основе реверсивного счетчика введения дополнительного коммутирующего блока, состоящего как минимум иэ трех логичеСких элементов. Избы- 50 точная сложность устройства снижает, надежность его работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь, содержащий задающий элемент, 55 два чувствительных элемента, инвертор, блок задержки, два элемента И, причем выход первого чувствительного элемента соединен с первым входом первого элемента И и через инвертор с первым входом второго элемента И. второй вход которого объединен со вторым входом первого элемента И и соединен с выходом блока задержки, вход которого соединен с выходом второго чувствительного элемента. Однако, данкый преобразователь обладает небольшой разрешающей способностью (выделяет один импульс за период следования входных сигналов).

Целью изобретения является увеличение разрешающей способности преобразователя перемещения.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь допол нителько введены формирователь по- переднему и заднему фронтам, первый и второй элемента ИСКЛ!ОЧА!ОЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых соединены со вторым выходом импульсного датчика, первый выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИСКЛ !ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом формирователя импульсов по переднему и заднему фронтам, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, второй вход первого элемента

ИСКЛ(ОЧА!ОЩЕЕ ИЛИ подключен к выходу элемента задержки, а выход первого элемента ИСКЛЮЧА!ОЩЕЕ ИЛИ соединен со входом инвертора.

Повышение разрешающей способности устройства преобразования перемещения в код достигается благодаря тому, что введение новых элементов и связей позволяет осуществлять контроль направления дви>кекия четыре раза за один период следования импульсов от импульсного датчика, т.е. по каждому фронту импульсов, поступающих от импульсного датчика, в отличие от известкого, выбранного за прототип преобразователя, где информация об изменении направления движения может изменяться только один раз за период следования импульсов импульсного датчика, На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит импульсный датчик 1, элемент 2 задержки, первый и второй элементы ИСКЛ!ОЧА!ОЩЕЕ ИЛИ 3 и 4, инвертор 5, формирователь 6 импульсов по переднему и заднему фронтам, первый и второй элементы И 7 и 8, реверсивный счетчик 9, причем, первый выход импульсного датчика 1 соединен со вторым входом второго элемента ИСКЛ!ОЧА!ОЩЕЕ ИЛИ 4 и входом элемента 2 задержки, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИСКЛ!ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3. выход которого соединен с первым входом второго элемента И 8 и через инвертор 5 с первым

1795546 входом первого элемента И 7, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 9, второй выход импульсного датчика 1 соединен с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 3 и с первым входом второго элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, выход которого через формирователь 6 соединен со вторым входом первого элемента И 7 и вторым входом второго элемента И 8, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 9.

Импульсный датчик 1 вырабатывает на своих выходах две последовательности импульсов, сдвинутых по фазе друг относительно друга на четверть периода.

Элемент 2 задержки должен осуществлять задержку входных импульсов на время з. а) для круговых импульсных датчиков

1 тз<4

4nz где n — максимальная частота вращения датчика;

z — количество импульсов, вйрабатываемых датчиком за один оборот; б) для линейных импульсных датчиков

4ЧК где V — максимальная линейная скорость перемещения датчика;

К вЂ” количество импульсов, вырабатываемых датчиком за единицу длины.

Формирователь 6 вырабатывает нормированные импульсы длительностью тф по каждому фронту (положительному или отрицательному перепаду) запускающих импульсов и для надежной работы настраивается на время: тф< з

Устройство работает следующим образом.

Импульсный датчик 1 вырабатывает на двух своих выходах сдвинутые импульсы.

При одном направлении движения импульсы, появляющиеся на первом выходе опережают по фазе импульсы, появляющиеся на втором выходе импульсного датчика. При противоположном движений импульсы, появляющиеся на первом выходе отстают по фазе от импульсов, появляющихся на втором выходе импульсного датчика, В исходном состоянии на обоих выходах импульсного датчика 1 присутствуют нулевые сигналы. реверсивный счетчик 9 находится в сброшенном состоянии, а на его счетных входах присутствуют нулевые сигналы.

Рассмотрим случай с опережающими импульсами, поступающими с первого выхода импульсного датчика 1. При приходе первым импульса с первого выхода импульсного датчика 1 на входах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 и 4 появляется кодовая комбинация 0-1, а на выходах появится высокий уровень, причем высокий уровень от элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИЗдаетразрешение на пропускание положительных импульсов через ключ на элементе И 8 и

10. через инвертор 5 запрещает пропускание положительных импульсов через ключ на элементе И 7, а высокий уровень от элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 запускает фор15

55 мирователь 6, Формирователь 6 вырабатывает положительный импульс, который через открытый ключ на элементе И 8 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 9, При приходе импульса со второго выхода импульсного датчика 1 на входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 появляется кодовая комбинация 1-1, а на выходе появится низкий уровень, который запускает формирователь 6. Формирователь 6 вырабатывает положительный импульс, а так как элемент задержки 2 задерживает переключение элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, на входе которого еще сохраняется кодовая комбинация 0-1 и на выходе присутствует высокий уровень, то второй положительный импульс с формирователя 6 через ключ на элементе И 8 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 9. После отработки заданной выдержки времени на выходе элемента 2 задержки появляется высокий уровень, а на входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 появляется кодовая комбинация 1 — 1, а на выходе появляется низкий уровень. После окончания импульса с первого выхода импульсного датчика 1 на входах элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 и 4 будет присутствовать комбинация 1 — 0 и на их выходах появится высокий уровень, Высокий уровень с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 4 запускает формирователь 6, который вырабатывает положительный импульс. Так как на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 3 высокий уровень, то третий положительный импульс с формирователя 6, через ключ на элементе И 8 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 9, После окончания импульса со второго выхода импульсного датчика 1 на входах элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 будет присутствовать кодовая комбинация 0 — 0 и на его выходе появится низкий уровень, который запустит формирователь 6, который вырабатывает положительный импульс, Так как элемент задержки 2 задерживает переключение элемента ИСКЛ ЮЧАЮ ЩЕ Е ИЛ И 3 на

1795546

10 стит формирователь 6. Третий положительПри приходе первым импульса со второ- 1 го выхода импульсного датчика 1, т.е. движение объекта происходит в противоположном направлении, на входе элемента ИСКЛ}ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 из-за наличия элемента 2 задержки будет присутствовать кодовая комбинация 0 — О, а на выходе будет низкий уровень, запрещающий прохождение положительных импульсов через ключ на элементе И 8, а через инвертор 5 разрешающий прохождение положитель- 2 ных импульсов через ключ на элементе И 7.

В то же время на входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 появится кодовая комбинация 1-0, à на выходе появится высокий уровень, который запустит формирователь

6, Формирователь 6 вырабатывает первый положительный импульс, который через открытый ключ на элементе И 7 поступит на вычитающий вход реверсивного счетчика 9.

После отработки элементом 2 задержки требуемой временной задержки на входах элемента ИСКЛ}ОЧАlОЩЕЕ ИЛИ 3, как и на входах элемента ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 будет кодовая комбинация 1-0, а на выходе появится высокий уровень, При приходе импульса с первого выхода импульсного датчика 1 на входах элементов ИСКЛ 1ОЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 3 и 4 появляется кодовая комбинация

1-1, а на выходах появляется низкий уровень. При этом низкий уровень с выхода элемента ИСКЛ10ЧА1ОЩЕЕ ИЛИ 3 через инвертор 5 разрешает прохождение положительных импульсов через ключ на элементе И 7 и запрещает прохождение положительных импульсов через ключ на элементе И 8, Низкий уровень с элемента

ИСКЛ1ОЧА1ОЩЕЕ ИЛИ 4 запускает формирователь 6. Второй положительный импульс с формирователя 6 через открытый ключ на элементе И 7 поступит на вычитаю- 5 щий вход реверсивного счетчика 9. После окончания импульса со второго выхода импульсного датчика 1 на входах элемента ИСКЛЮЧА}ОЩЕ Е ИЛ И 3 из-за наличия элемента 2 задержки кодовая комбинация

30 элементе И 8. Низкий уровень с элемента

40

50 входе которого еще сохраняется кодовая комбинация 1 — 0 и на выходе присутствует высокий уровень, то четвертый положительный импульс с формирователя 6 через ключ на элемент И 8 поступит на суммирующий вход реверсивного счетчика 9, При дальнейшем движении объекта в том же направлении последовательность появления импульсов на выходах импульсного датчика 1 сохраняется,и импульсы будут поступать только на суммирующий вход реверсивного счетчика 9. не изменится, на его выходе будет присутствовать низкий уровень, запрещающий прохождение положительных импульсов через ключ на элементе И 8 и разрешающий йрохождение положительных импульсов через ключ на элементе И 7. На входах же элемента ИСКЛЮЧА!ОЩЦ= ИЛИ 4 появится кодовая комбинация 0-1, а на выходе появится высокий уровень, который запуный импульс с выхода формирователя 6 через ключ на элементе И 7 поступит на вычитающий вход реверсивного счетчика 9, После отработки элементом 2 задержки требуемой временной задержки на входах элемента ИСКЛЮЧА!ОЩЕЕ ИЛИ 3, как и на входах элемента ИСКЛ}ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4. будет кодовая комбинация 0-1, а на выходе появится высокий уровень. После окончания импульса с первого выхода импульсного датчика 1 на входах элементов ИСКЛЮЧА!

ОЩЕЕ ИЛИ 3 и 4 появится кодовая комбинация 0-0, а на выходах появляется низкий уровень. При этом низкий уровень с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 через инвертор 5 разрешает прохождение положительных импульсов через ключ на элементе И 7 и запрещает прохождение положительных. импульсов через ключ на

ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ 4 запускает формирователь 6. Четвертый положительный импульс с формирователя 6 через открытый ключ на элементе И 7 поступит на вычитающий вход реверсивного счетчика 9.

При дальнейшем движении объекта в этом же направлении сохранится последовательнссть появления импульсов на выходах импульсного датчика 1 и импульсы будут поступать только на вычитающий вход реверсивного счетчика 9.

Таким образом различным направлениям движения объекта с закрепленным на нем импульсным датчиком 1 соответствует поя вление импульсных посл едовател ьностей на соответствующих счетных входах реверсивного счетчика 9, а информация о положении объекта может контролироваться четыре раза за период следования двух импульсных последовательностей от импульсного датчика 1.

Следует отметить, что в устройстве обеспечивается определенная помехозащищенность благодаря тому, что сигнал о направлении движения выделяется только в моменты изменения выходных сигналов импульсного датчика 1.

Совокупность указанных признаков увеличивает надежность работы устройства.

1795546

Формула изобретения

Ре&рс

Составитель Г. Бабий

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.LUàðoøè

Редактор В.Трубченко

3 аз 435 аказ Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК -Т С ссуд, и и ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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

Устройство для преобразования перемещения объекта в код, содержащее импульсный датчик, реверсивный счетчик, элемент задержки, инвертор, первый и BTQрой элементы И, первый вход первого элемента И соединен с выходом инвертора. вход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И, вход элемента задержки соединен с первым выходом импульсного датчика, выходы элементов И соединены с информационными входами реверсивного счетчика, о тл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью увеличения разрешающей способности устройства, в него введены формирователь импульсов по переднему и заднему фронтам, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых соединены с вторым выходом импульсного датчика, первый выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом формирователя импульсов по переднему и заднему фронтам, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, второй вход первого элемента ИСКЛ1ОЧА!ОЩЕЕ

ИЛИ подключен к выходу элемента задержки, а выход первого элемента ИСКЛ!ОЧА!ОЩЕЕ ИЛИ соединен с входом инвертора.