Преобразователь перемещение-код

 

:, :.. :;:„".".".". О Л И C А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (и) 525143» (61) ДополнитЕльное к авт. свид-ву— (22) Заявлено21.02.74 (21) 1 998887/24

2 (51) М. Кл.

CY 08 С 9/00 с присоединением заявки №

1, (23) Приоритет

Гипударптпеииый "пиетет

6088TII MyH_#_YP0B ".Р пп делам изпйретеиий

И ПТИ 1ПГ ИИ (43) Опубликовано 15.08.76.Бюллетень № З0 (53) УДК 621.381. .24 (088.8) (45) Дата опубликования описания08.10.76

М. д. Габидулин, О. А. Горяинов и В. Д. Кравче 1

"" В О,Э 72) Авторы изобретени.

Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (7 71) Заявитель (541 j ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ-КОД

Изобретение относятся к области автоматики и вычислительной технике и предназначено для применения в прецезионных преобразова-елях угловых и линейных перемешений в цифровои код.

Известны преобразоватсли переме1цение— coII, содержащие датчик перемешения с просTpBBcTBeêío- смешенными фазами, выходы которь1х через соответствуюшие формирователи фазовых импульсов соединены с одними входами рии-геров, а входы через фазорас— шепитель — с 11е,)вым выходом синхрОнизатОра, второй в1,1ход которое-О через коммутатор ,;1ен к д .1",".01"ãó входу триггеров, а

1рети- выход синхрони.затора подключен через бл:1к сог1-,со1:,анни отсчетов к управляюшим г,ходам .,мматора грубого отсчета, другие входы которого соединены с выходами "р боl 0 oTc IeTB, c IeT IBK точного (. -.ета соединен с сумма гОрОМ тОчноГО Ото:-:.ета, выходы старших разрядов которого подключены к другим входам блока согласования отсчетов.

Однакс известные устройства имеют не-,1 UTGTo5110 высокую точность, .вызванную погрешностью датчиков перемещении и не— обходимостью использования отдельных датчиков перемешения в каждой системе отсчета и взаимного согласования их сигналов, заключаюшегося в определенной взаимной установке их чувствительных к перемещению элементов, находящихся на разобщенных валах, либо перемещаюшихся с различными скоростями механических узлах.

С целью повышения точности преобразования в предлагаемый преобразователь введены аналого-цифровой преобразователь, интегратор, дополнительный триггер, элемент задержки, элемент ИЛИ и генераторы с ударным возбуждением, причем четвертый выход синхронизатора через интегратор соед1анен с аналого-цифровым преобразователем, вьеходы старших разрядов которого соединены с управляюшими входами сумматора точного отсчета, выходы триггеров через элемент ИЛИ подключены к входу первого генератора с ударным возбуждением и к одному из входов дополнительного григгера, выход которого подключен к интегратору, выход первого генератора с ударным

525141 задержки. возбуждением соединен с входом счетчика точного отсчета и через элемент задержки с дополнительным триггером, вход второго генератора с ударным возбуждением соединен с выходом одного из триггеров, а вы- 5 ход со счетчиком грубого отсчета.

На чертеже представлена блок-схема. предлагаемого устройства.

Выходы синхронизатора 1 соединены с входом фазорасщепителя 2, коммутатора Э Я интегратора 4, аналого-цифрового преобразователя 5, блока 6 согласования отсчетов, выходы которого соединены с управляющими входами сумматора 7 грубого отсчета, входы последнего соединены с выходами разря- 15 дов счетчика 8 грубого отсчета, к входу которого подключен выход генератора 9 с ударным возбуждением, выход генератора 10 с ударным возбуждением соединен с входом счетчика 11 точного отсчета и элемента 12 3) Выходы разрядов счетчика 11 точного отсчета соединены с входами сумматора 13 точного отсчета, выходы старших разрядов которого соединены с вторыми входамиблока 6 согласования отсчетов, а управляющие входы сумматора 13 соединены с выходами разрядов кода аналого-цифрового преобразователя 5. Выходы фаз фазорасщепителя 2 30 соединены с входами возбуждения датчика 14 перемещения, выходы каждой фазы этого датчика соединены через формирователи 15 фазовых импульсов с первыми входами триггеров 16, к вторым входам которых подклю-35 чены выходы коммутатора Э. Выходы триггера 16 через элемент ИЛИ 17 соединены с входами генератора 10 с ударным возбуждением и первым входом дополнительного триггера 18, ко второму входу через эле- 40 мент задержки 12 подключен выход генератора 10 с ударным возбуждением.

Каждая из выходных фаз датчика 14 перемещений сдвинута одна относительно друной на величину ) что достигается 45

2.Д

m пространственным сдвигом чувствительных элементов на величину () -1) (1)

7 тп где 7 — угловая или линейная величина шага чувствительных элементов;

50 — порядковый номер выходной фазы;

m — число выходных фаз.

Бозбу>кдающие элементы датчика 14 перемещений расположены со сдвигом на вени-55 — (i - x) я ) (2)

-,де 1 = Х 2.......... т) — порядковый ною .лер фазы питания; и — число фаз питания датчика14 перемещений. 60

В качестве датчика 14 перемещения может быть использован, например, многофазный индуктосин с многофазным питанием, емкостной многофазный датчик, муаровый растровый датчик и т.д.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает синусоидальное напряжение, поступающее на вход фазорасшепителя 2, на выходах которого образуются напряжения, смещенные одни относительно других по фазе

zz

sin Еmt — — (i-1)3, (З) тл tl

Напряжения () . = 1,2 ° - .. 32 поступают на возбуждающие входы датчика 14 перемещений, где последние модулируются по амплитуде перемещением подвижной части датчика в соответствии со следующей функциональной зависимостью

2. F 2 Т С

К 1+в Ь1Р (9 — — (1-1))- () — 1)))

С Я и TYI где l)18 — индекс модуляции;

2 à — пространственная фаза, завиЕ= х сяшая от перемещения;

X, — перемещение, (— коэффициент связи возбуждающих с и чувствительных элементов.

В результате модуляции на ) — ом выходе датчика перемещения будем иметь

2К ().. =K U (1+ S E8- — (1-r)-С Р

2К Г вЂ” — () 1)3y 1п ц) — 2 (i 1)3

tl1 и где U- 12 ....- - ....- -.,.......)и- мгновенt ° ные значения напряжений наведенных в каждой ) - ой фазе от соответствующей

1 - о ) фазы питания.

Выходное напря>кение каждой фазы равно геометрической сумме напряжений, наведенных от т) фаз возбуждения

i=n 2Г

U = Е К U 1+тп 51п(9- — (<1)-) j;=1 счл В

;П

2к

Z f( (j 1)13 S1„P1„g= =(-1) =

i= 27

= К U L Sin E(et — — (1-1)3+

1=1 и

1=Р 2К

+К тл U Х ым Ce- — (i 1)С т))11

ZF 2

" ь1 ) Ги т, — — (i — 1)Я, (f ) ! !оскольку первое слагае. с.: выражение (5) представляет собой сум .;гновенных значений немодулированных T . ремешением напря>кения, обоазующих всегда замкнутый

5251

- фазной системы, 2 1( (i-1)) =О . (6)

tl многоугольник то 1=юг

Ксvm L 5

Т гд с

К т0 еГ

„(7

10 где X = 0,1,2. - . - .. -., порядковый номер периода сигнала несущей частоты, 1

T = — — период cm.нала несущей частоТ ты.

На входы триггеров 16 поступают опорные импульсы с коммутатора 3, который поочередно опрашивает фазы датчика пере- З0

".ещения с частотой К в моменты времени .{.

t0 (Ф

На другие входы триггеров 16 поступают импульсы с формирователей 15 фазовых 35 импульсов. С триггеров 16 снимаются импульсы длительностью, определяемой разностью Х а

9 м-1 ,; =(— — — )Т,если — « х ., gg ю (m (l3) Так как максимальное число импульсов, которое может сосчитать счетчик ll без переполнения равно 2. " г — 1., a если— т

1 то для получения кода перемещения в поедеI» лах одной дискреты грубого отсчета t. 0, — „, J необходимо в счетчик предварительно записать единицу в (— 1 ) = и разряд, что осуществляет синхронизатор 1. В этом случае число, записанное в счетчике точного отсчета, равно

Vlf тоь т: ) (15) 3 ° 1

1=л Z Г7 5

Е" cos C.8- — (i-1.)-u a3f-=1 тп

К п У

all L= Yl

Е со ГюФ. +8—

2 1=4

4П вЂ” (i-1) 3

Таким образом, второе слагаемое выражение (6) равно нулю, и следовательно, при

nmâÊñUì

U eos(t 8 (g 1 J (7) формирователи 15 фазовых импульсов формируют остроконечные импульсы в моменты перехода U через нуль в положительном щ направлении 1 (8 -. i )Т 8 х;уф П1 ф >

i „={i+ Я ТП (ф г и частотой тл

С выхода первого триггера 16 импульс запускает генератор 9 с ударным возбужде."кем, импульсы которого с частотой 2 гл 1 поступают на счетчик 8 грубого отсче-.-.а. в течение времени Г, х

-(исло импульсов, подсчитанных счетчиком 8, равно

41

1 — ГХ2. „T.å.m =2.. H „HH„„HHee

"т (л+11 дополнительного н„(и 1) разряда обусловлено необходимостью иметь согласующий разряд, дискретность которого совпадает с дискретностью старшего разряда точного отсчета.

В точном отсчете работа происходит следующим образом.

Импульсы „ поступают .через элемент

ИЛИ 17 на вход генератора 10 и запускают

его на время Х, выходные импульсы и которого с частотой 2. "о ° f подсчитываются счетчиком 11 импульсов, причем за один цикл работы преобразователя, определяемый числом работы коммутатора 3 (Т =ОТ) ик на вход генератора 10 поступают импульсы, суммарной длительностью

J--m Ь и „1= (— — — ) Т(т-t) T= ха, =1 ) i alt (тп g) У, rn — i (12)

Т= Т+ Т

Число импульсов, подсчитанное счетчиком, равно

Х

"о -f (+.„1)-2. го

ТО 6 х

+ (Yll 1)- Я 1.О Х

Х и у и

m-2.

Поскольку предполагается. что п = 2

И 2 уо то 2 то (14 А и а -1 л то f, тп 2» о

) и

„,л„— п., то

Tl

У тл-2, т О

2.em Х к

И, =- 4 2, и = = Лтл=

Zn (ll)

2.тп 55 .к видно из вырагкения (11) в грубом. е; е производится кодирование перемеше Г н -:.. -..- -дискретностью Число двоич ттг л:, х газрядов грубого отс™чета равно и +1= 60 то

Х Х

m — дробная часть выражения m

Таким образом, в точном отсчете перемещение Х кодируется с дискретностью Г.1 то Ото -ъ гв- сг

При измерении каг. цoro из временных отрезков 1. имеет место ошибка дискретх

525141

Составитель И. Назаркин

Техред И. Ковач Корректор ) . 1ле —;ь -„ .чен: О

Редактор Т. Янова

3- «аз )О -1/53О Тираж 723 П одписное - 1з НИИПИ Государственного комитета Совета Министров Со .. по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная„4

В";",1" синхрон::затора через интегратор соединен с ана11ого-цифровым преобразователем, выходы с.1арш11Х разрядов которого соединены с у1-ровля1о.ними Входами сумматора точного отсчета, выходы триггеров через а : мент 1ИЛИ подключены ко входу первого генератора с ударным Возбуждением и к одному из входов дополнительного триггера, ВЫХОД КотороГО ПОДКЛ10ЧОН C 1-Нт - 1. = 1О» >; выход первого генер:тора с ударным ",озбуждением соединен со их зпом сче-,.ч11кг1-г;-ного отсчета и через эле11е111 задержки с дополнчтель ты 1 v÷, c :.?. )" : 313": c .". нератора с ударнь 1.1 "= î çoó:.;c;."I.и.-:.., с: д н:-:; с ВЫХОДОМ ОДНОГО 11з тои1 1 О =:, 1 11 ХО, с счетчиком грубого отсчет,-.