Устройство для цифрового измерения перемещений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕШМ ПЕРЕМЕОдаНИЙ, содержащее ,блок формирования импульсов сложения iH вычитания и реверсивный счетчик с выходами сложения и вычитания второго разряда и входами сложения и выч .читания старших разрядов, о т л и чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возмбягностей , в него введены дифференцирую щая цепь, вход которой подклйчен к первому входу блока формирования имйульсов сложения и вычитания, частотный селектор, вход которого под- . кпючен к вьгходу дифференцирующей , синхронизируемый D-триггер, ин . формационный вход которого подключен .к выходу частотного с еле к тора, а синхронизирующий вход.- к выходу дифференцирующей цепи, синхроинизируемый RS-триггер, единичный вход которого подключен к выходу сложения, нулевой к выходу вычитания блока формирования импульсов сложения и вьгчитання,а синхронизирующий вход - к нулевому выходу D-триггера, два двухвходо-/ -- вых элемента И, первые входы которых подключены соответственно к выходам сложения и вычитания блока формирования импульсов сложения и вычитания, вторые входы - к нулевому выходу D-триггера, а выходы - соответственно ко входам сложения и вычитания ре версивного счетчика, два трехвходовых элемента И, первые входы которых подключены соответственно кединичному и нулевому выходам RS-триггера, вторые входы - к выходу дифференцирукяцей цепи, а третьи входы - к единичному выходу D-триггера, и два двух00 входовых элемента ИЛИ, первые входы ел to которых подключены к соответствующим выходам второго разряда реверсивного счетчика, вторые входы - к выходам , трехвходовых элементов И, а выходы к входам сложения и вычитания старших разрядов реверсивного счетчики,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (so 4 0 01 D 5/245

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СОЮЗЫ (1Ц Д::;, . ("ДД":,;ЯЕЯ6

E,"ë ;(;(Q « Ел.А

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 формационный вход которого подключен .к выходу частотного селектора,а синхронизирующнй вход.- к выходу диффер енцирующей цепи, синхроинизируеияй

HG-триггер, единичный вход которого подключен к выходу сложения, нулевойк выходу вычитания блока формирования импульсов спожения и вычитания,. а синхронизирующий вход — к нулевому выходу D-триггера, два двухвходо-. вых элемента И, первые входы которых подключены соответственно к выходам спожения и вычитания блока формирования импульсов сложения и вычитания, вторые входы — к нулевому выходу

D-триггера, а выходы — соответственно ко входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, два трехвходовых элемента И, первые входы которых подключены соответственно к единично- ( му и нулевому выходам HS-триггера, вторые входы — к выходу дифференцирующей цепи, а. третьи входы — к единичному выходу D-триггера, и два двухвходовых элемента ИЛИ, первые входы QQ которых подключены к соответствующим выходам второго разряда реверсивного счетчика, вторые входы — к выходам трехвходовых элементов И, а выходы— к входам сложения и вычитания старших разрядов реверсивного счетчика.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

t (21) 2888565/18-21 (22) 26.02.80 (46) 30.11.89. Бюл. У 44 (71) Институт электродинамики АН

Украинской CCP (72) А.П. Токарь, А.В, Нетребенко и В.В. Петров (53) 681.2:528.5 (088.8) (56 ) Преснухин Л .Н., Майоров С.А., Меськин И.В., Шаньгин В.Ф. Фотоэлектрические преобразователи информации.

М, Машиностроение, 1974, рис. 93, 94.

Патент США Р 3716845, кл. G 11 С 7/00. 1973. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее блок формирования импульсов сложения ,:и вычитания и реверсивный счетчик с . выходами сложения и вычитания второго разряда и входами сложения и вы,читания старших разрядов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения - функциональных возможностей, в него введены дифференцирующая цепь, вход которой подключен к первому входу блока формирования импульсов сложения и вычитания, час- тотный селектор, вход которого подключен к выходу дифференцирующей це-.

:пи, синхронизируемый D-триггер, инИзобретение предназначено для использования в измеритепьных системах различного назначения, в которых измеряемая величина представлена в ви : де периодически повторякнцихся прира„„SU 875214 А1 щений, в частности в лазерных интерферометрах.

Известно устройство для цифрового измерения перемещений, используемое для подсчета импульсов, поступающих

875214

35 с фотоэлектрических преобразователей информации, за каждый период на счетчик поступает 4 импульса. Направление перемещения может быть как положитель- .

0 ным, так и отрицательным.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее реверсивный счетчик, блок формирования импульсов сло- 10 жения и вычитания, выходы которого подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика. На входы этого устройства поступают два прямоугольных сигнала, сдвинутые по фазе на 90". Устройство имеет разрешающую способйость, соответствующую

1/4 периода, т.е. за один период входного сигнала на счетчик поступает ,4 импульса.

Недостатком устройства является низкая скорость перемещения измеряемого объекта, которая ограничена быстродействием электронных узлов. Наиболее высокие требования предъявляются 25 к реверсивному счетчику. Например, в лазерном интерферометре, в котором используется лазер с длиной волны

il = 0,63 мкм, разрешающая способность устройства Ь L = = 0,079 мкм, 30

2,4 а максимальная скорость перемещения при использовании счетчика с максимальной частотой счета f = 10 мГц. !

Такая скорость недостаточна при исиспользовании лазерного интерферометра для измерения положения объектива в оптическом запоминающем устройстве.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, 45 что в устройство для цифрового измерения перемещений, содержащее блок формирования импульсов сложения и вычитания и реверсивный счетчик с выходами сложения и вычитания второго разряда и входами сложения и вычитания старших разрядов, введены дифференцирующая цепь, вход которой подключен к первому входу блока формирования импульсов сложения и .вычитания, 55 частотный селектор, вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепи, синхронизируемый D-триггер, информационный вход которого подключен к выходу частотного селектора, а синхронизирующий вход — к выходу диф-. ференцирующей цепи, синхронизируемый

RS-триггер, единичный вход которого подключен к выходу сложения,- нулевойк выходу вычитания блока формирования .: импульсов сложения и вычитания, а синхронизирующий вход - к нулевому выходу D-триггера, два двухвходовых элемента И, первые входы которых подключены соответственно к выходам сложения и вычитания блока формирования импульсов сложения и вычитания, вторые входы — к нулевому выходу

D-триггера, а выходы - соответственно к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, два трехвходовых элемента И, первые входы которых подключены соответственно к единичному и нулевому выходам RS-триггера, вторые входы — к выходу дифференцирующей цепи, а третьи - входы — к единичному выходу D-триггера,- и два двухвходовых элемента ИЛИ, первые входы которых подключены к соответствующим выходам второго разряда реверсивного счетчика, вторые входы - к выходам трехвходовых элементов И, а выходы — к входам сложения и вычитания старших разрядов реверсивного счетчика.

Иа чертеже показана функциональная схема устройства.

Устройство содержит блок 1 формирования .импульсов сложения и вычитания, дифференцирующую цепь 2, частотный селектор 3, состоящий из фильтра

4 и компаратора 5, двухвходовые эле-i менты:И 6 и 7, синхронизируемый ВЯтриггер 8, синхронизируемый D-триггер 9, реверсивный счетчик 10, sicmoчающий в себя два мпадших разряда реверсивного счетчика 11 двухвходовые элементы ИЛИ 12 и 13 и старшие разряды реверсивного счетчика 14, трехвходовые элементы И 15 и 16, входные шины 17 н 18 устройства, Устройство для цифрового измере, ния перемещений работает следующим образом.

На входные шины 17 и 18 устройства поступают два прямоугольных сигна- ла, сдвинутые по фазе .в зависимости от направления перемещения на х90

На вход частотного селектора 3 с выхода дифференцирующей цепи 2 йоступают импульсы с частотой, пропор8.752 циональной абсолютной величине ско рости .перемещения объекта измерения.

Устройство работает в двух режи-, мах.

Если частота следования импульсов, 5 а следовательно, и скорость перемещения объекта измерения меньше заданной величины, на выходе компаратора

5 логический нуль, поэтому D-триггер

3 установлен в нулевое состояние. С нулевого выхода Э-триггера на входы элементов И 6 и 7 поступает логическая единица и сигналы с выходов блока .1 формирования импульсов сложения 15 к вычитания через схемы И 6 и 7 проходят на входы мпадшего разряда реверсивного счетчика 10. Сигналы пере" носа и заема со второго разряда ll через элементы ИЛИ 12 и 13 поступают 20 на входы сложения и вычитания старших разрядов реверсивного счетчика

14. Количество разрядов реверсивного счетчика опредепяется диапазоном пе.ремещения объекта измерения. С единич- 25

*ого выхода D-триггера на входы элементов И 15 и 16 поступает логический нуль, поэтому на выходах этих элементов логические нули. Таким образом, при малых скоростях перемещений (nep- 30 вый режим) на реверсивный счетчйк за один период входного сигнала поступают 4 импульса.

Если частота следования импульсов на выходе дифференцирующей цепи 2 рав- на или больше некоторой заданной величины, на выходе компаратора 5 логическая .единица и D-триггер 9 уста" новлен в единичное состояние. С нулевого выхода D-триггера на входы эле- gp ментов И 6 и 7 поступает логический

1 куль, поэтому сигналы с выходов блока

14 6

1 формирования импульсов сложения и вычитания на входы реверсивного счетчика 10 не поступают. С единичного выхода D-триггера на входы схемы И 15 и 16 поступает логическая единица.

RS-триггер 8 установлен в состояние, определяемое направлением перемещений объекта измерения до момента переключения D-триггера 9, и задает при больших скоростях направление счета реверсивного счетчика 14,.подавая логическую единицу на соответствуииций элемент И из .15 и 16.

Импульсы счета поступает с выхода дифференцирующей цепи 2 через один, из элементов И 15 и 16 и один из элементов ИЛИ 12 и 13 в зависимости от направления перемещения на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счет чика 14. Таким образом, при больших скоростях второй режим на реверсивный счетчик за один период входного сигнапа, минуя два младших разряда поступает только один импульс. Момент переключения из одного режима в другой синхронизируется импульсами, поступающими с выхода дифференцирующей цепи 2 на синхронизирующий вход

D-триггер 9, поэтому переход из одного режима в другой и обратно будет происходить по одному и тому же фронту входного сигнала, что исключает появление ошибок измерения при изменении режима.

Применение предлагаемого устройст- ва позволит в 4 раза увеличить допустимую скорость перемещения измеряемого объекта без увеличения быстродействия используемых. электронных компонентов и при сохранении paspemaющей способности устройства.

875214

Техред д, Олийнык

Редактор Л. Письман

Корректор С. Черни

Заказ 8042 Тираж 660 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10l