Цифровое устройство для определения положени55

320808 Сава Соаетских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ патента М ависимый Заявлено ОЗ.Х.196 036144/18-24 Кл. 6 08 с 9/04 Комитет по делам изобретений и открыти при Соеете Министров СССРриоритет -публиковано 15 Л 1.1973. Бюллетень М 11ата опубликования описания 23 Л 11.1973 ДК 681,325(088,8 Авторыизобретени Инос Рикардо БрескианцыЭлиа Бараттоия) Иностранная фирх Оливетти Энд Ко, Свитель ОЖЕН И,ПРЕДЕЛ ЕН О руоых з устацией екций нство е отгнала стемь е ана данное видно, азоваи изй секель изизмее,кции,е упочтобы ю сексность елите.я этих устроистве пец к селек ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВ Изобретение относится к цифровым ус:- ройствам для определения положения объекта, с помощью которого измеряется перемегцение подвижного элемента относительно неподвижного. Такое цифровое устройство включает счетчик, цифровое содержание которого, преобразованное в аналоговую форму, непрерывно сравнивается с аналоговой величиной, представляющей положение подвижного элемента в данный момент, в результате чего подается сигнал рассогласования, управляющий передачей импульсов счета счетчику.В устройствах такого типа, т. е, когда по. движный элемент непрерывно перемешается, величица сигнала рассогласования зависит ог скорости перемещения, так как система проявляет присущую ей инерцию, следуя за происходящими в ней изменениями.Известно устройство для определения положения объекта такого типа, в котором преобразователь информации из цифровой формы в аналоговую, получающий информацию от счетчика, включает точную секцию и грубую секцию, которые питают соответственно точную и грубую секции преобразователя перемещения. При этом последний устроен так, что имеет возможность непрерывно сравнивать данное положение подвижного элемента с цифровым содержанием счетчика, преобразованным в аналоговую форму, с целью фор мирования соответственно точных и г сигналов рассогласования, которые чере ройство управления управляют опер счета соответственно точной и грубой с 5 счетчика. Однако такого рода цифровое устро для определения положения требует д дельные сервосистемы, чтобы управлять ветственно точной и грубой частью си О рассогласования, причем этп сервоси получают общий входной сигнал в вид логовой величины, представляющей положение подвижного элемента. Оче что оборудование, требующее преобр 15 тель нз цифровой формы в аналоговую мерительный трансформатор для точно ции, а также еще один греобразоват цифровой формы в аналоговую и один рительный трансформатор для грубой с 20 является сложным и дорогостоящим. Более того, в общеизвестной систем требляются две различных частоты,питать соответственно точную и грубу ции, что еще оолее увеличивает слои 25 оборудования, потому что требуются д ли собственной частоты для получепи двух различных частот от одного осци. ра (генератора колебаний). В предлагаемом цифровом 30 упомяну тый счетчик приспособ,370808 Е Редактор онча Заказ 187/688 Изд. ЛЪ 227 Тирак 602 ПодписноЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССМосква, Ж.35, Раушская наб., д. 4/551 О тивцому функционированию с различными скоростями счета в зависимости от скорости перемещения подгижцого элемента.На фиг. 1 показана блок-схема контуров; на фиг. 2 - схема управляющего устройства, применяемого в преобразователе, показанном на фиг. 1; на фиг. 3 показано разделение по времени некоторых сигналов, имеющихся в преобразователе ца фцг. 1,При воплогцеции устройства, как это показано на фиг, 1, оно может измерить сдвцг подвижного элемента относительно заранее установленной исходной точки и дать ццфро вое выражение положения этого элемента,Предлагаемое цифровое устройство применяется для определения положения объекта в системе, имеющей элемент, способный перемещаться вдоль только одной осц перемещения. Однако совершенно ясно, что такая реализация изобретения может быть непосредственно применена для работы в системе, имеюгцей элемент, способный перемешаться вдоль двух цли более осей или вокруг двух и более осей, так как достаточно дополнить систему отдельным цифровым устройством для определения положения такого типа, который будет описан для каждой из упомяну. тых осей.Устройство включает трансформатор 1 в виде преобразователя перемещения, чмеюший неподвижную часть 2, связанную с неподвижным элементом, например остовом оборудования, в котором упомянутый преооразова. тель применяется, и подвижную часть 3, скользящую, например, вдоль некоторой осц и прикрепленную к подвижному элементу ,данного оборудования. Преобразователь перемещения может быть такого же типа, как и описанный в патенте США2,799,835. Он включает пару многополюсных первичных обмоток 4 и б, сдвинутых по фазе в пространстве и соединенных с неподвижной частью 2, и многополюсную вторичную обмотку б, прикрепленную к подвижной части 3. Оощеизвестно, что в подобном преобразователе перемещения положение подвижной части относительно неподвижной может быть представлено относительным перемещением вторичной обмотки по отношению к паре первичных обмоток, причем это перемещение представляется в виде угла, измеренного в электрических градусах, а полюсное деление трех обмоток 4, б и б, соответствующее 360 эл. град, равно известной величине, например 2 мм.Определяющий положение трансформатор 1 непрерывно сравнивает поданные в аналоговой форме сигналы к его входным зажимам 7 и 8 с аналоговой величиной, поданной к входу 9 и представляющей данное положение подвижной части 3 и, следовательно, положение вторичной обмотки б. Эта аналоговая величина передается подвижным элементом 10 оборудования, например салазками, снабженцым реперным указателем и способ 15 90 25 30 35 40 45 50 55 00 65 ным передвигаться вдоль ползунов в некотором направлении. Если подвижный элемент 10 жестко соединен с подвижной частью 3 трансформатора 1, аналоговая величина, поданная ца вход 9, непосредственно представляет данное положение подвижного элемента 10 вдоль направления перемещения; иначе говоря, подвижный элемент 10 может быть связан с подвижной частью 3 посредством механических средств передачи, и в этом случае аналоговая величина, поданная ца вход 9, представляется данным положением подвижной части 3. Трансформатор 1 соединен через входные зажимы 7 и 8 с преобразователем информации из цифровой формы в аналоговую 11, который, в свою очередь, получает информацию от двухдекадного счетчика 2. Преооразователь 11 приспособлен к тому, чтобы преобразовывать цифровую информацию, которая передается, например, в двоицном коде и в параллельцой форме ца его входные зажимы через канал пеоедаци 13, в аналоговую информацию, представляемую с помощью синусоидальной и косинусоидальной функций электрического угла, выраженного упомянутой цифровоч информацией; причем имеется в виду, что максимальное число, которое может быть представлено счетчиком 12, равно 360 эл. град., а также полюсному делению обмоток 4, Б, б трансформатораВ частности, преобразователь 11, получая пчтание от синусоидального генератора 14, имеющего, например, частоту 1 О кгпв, подает ца вход 7, питаюццй неподвижнук обмотку 4, сицусоидальный сигнал. Последний имеет частоту 10 кгц и максимальную амплитуду, пропорциональную синусу данного угла, Преобразователь также подает синусоидальный сигнал, имеющий частоту 10 кгпв и максимальную амплитуду, пропооциональную косинусу данного угла, на выход 8, питающий неподвижную вториццую обмотку б.Преобразователь из цифровой формы в аналоговую может быть любого типа при условии, что составлгпошие его части подобраны так, чтобы время переключения, требуемое преобразователем для подачи на его выход аналогового выражения цифрового значения, поданного на его вход канала передачи 13 было достаточно, непродолжительным по отношению к периоду колебаний генератора (например, 1/100). По этой причине переключатели, вмонтированные в указанный преобразователь и управляемые входом канала передачи 13, должны быть электронного типа, например, па трацзисторах. (Причины такого выбора и ограничение, от которого зависит выбор частоты для генератора 14, будут объясцены цижс).Поэтому ца выходном зажиме 15 трансформатора 1 получается сигнал, имеюгц,цл частоту 10 кгпв и максимальную амплитуду, про 370808пор циональную разности между настоящим положением подвижной части 3 и положением, выраженным цифровой информацией, содержащейся в настоящий момент в счетчике 12 со сдвигом по фазе либо в 90, либо в 270 эл. град, относительно сигнала генератора в зависимости от того, положителен или отрицателен знак указанной разности (см. фиг, 3, а и б). На основании изложенного видно, что настоящее положение относится к каждому полюсному делению и что упомянутое число представллег положение в предела одного полюсного деления.Аналоговый сигнал рассогласования, поданный на выход 15 трансформатора через соответствующий усилитель 16, передается ня устройство управления 17, приспособленное к управлению операцией счета счетчика 12, с тем, чтобы изменить содержащуюся в нем цифровую информацию и таким образом значительно приблизить к нулю указанный аналоговый сигнал рассогласования. Г 1 оцлтно, что сигнал рассогласования будет сведен к 11 ул 10, когда упомянутая цифровая информация соответствует данному положению подвижной части 3.Устройство управления 17 (см. фцг, 2) получает на свой входной зажим сигнал рассогласования и на осРРове этого сигнала выполняет три вида функции управления. Это устройство устанавливает: имеется илц цет рассогласование; контролирует знак рассогласования; различает порядок величины упомянутого рассогласования, определяя (в случае описглвяемого особого устройства), представляет ли оно перемещение, соответствующее сотым долям или десятым частям полюсного деления, определяющего положение тряцсфорх 1 атОра 1. АналоговыР 1 сиГнал рассогласОванил, принятый ца входе устройства 17, через соответствующий усилитель 18 подается ца вход цой зажим 19 порогового контура 20, который определяет уровень чувствцтелы 1 остц по рассогласованию (см. фиг. 3, а) цифрового устройства для определения положения объекта; причем пороговый контур приспосоолен к тому, чтобы возбуждать либо выход 0, лцоо выход 20" в соогветствии с тем, выше или ниже уровня напряжения а порогового контура 20 максимальная амплитуда сицусоидяльного напряжения, представляющего упомяну. тый сигнал рассогласования, поданный на вхо 19, Сигналы с выходов 20 и 20" через вентили 21 и 22, управляемые сигналом временного переключения Л, примецяютсл соответственно для возбуждения и снятия возбуждения с бистабильцого элемента 23, выполняющего функцию запоминания в течение каждого периода генератора 14 вце зависимости от того, было ли рассогласование или цет, Наличие сигнала рассогласования, превышающего порог а, обнаруживается возбуждением выхода 24 упомянутого бистабильцого элемента 2 Л.Выход усилителя 18 питает также вход 25 разделительцой схемы 26, которая приспособ 5 1 О 15 20 чр 35 40 4 о 50 55 60 65 лена к тому, чтобы подавать ца выходы 26 и 26" положительные и соответственно отрицательные полуволны синусоидального напряжения, представляю 1 цего сигнал рассогласования, Выходы 26 и 26" через вентили 27 и 28, которые контролируются сигналом временного переключения,1, применяются соответственно для возбуждения и снятия возбуждения с бистабильного элемента 29, выполняющего функцию запоминания в течение каждого периода генератора 14, независимо от того, было ли напряжение сигнала рассогласования полохкительцым цли отрицательным. Присутствие положительного илц отрицательного сигнала рассогласования обнаруживается активацией выходов 30 или 31 бистабильного элемецта 29.Выходы 30 ц 31 управляют соответственно схемямц И 32 ц 33, тогда как выход 24 бцстабильного элемента 23 управляет обецмц схемами И, 11 оэтому, если пороговый контур 20 обнаруживает наличие рассогласования, (при этом выход 24 биста бил ьного элеменга 23 будет соответствующим образом возбужден), либо выходной зажим С схемы И 32, либо выходной зажим й схемы И ЗЗ, будет возбужден, что зависит от того, был ли Возбужден выход 30;1 ли выход 31 бцстабцль 11 ого элемсци 29, т. е. в зявисцмости от того, какоц знак у сигнала рассогласования - по;10 ж;1 тельный:1,1 Н Отрицятельнь;11. Более того, если 11 ороговый контур 20 не обнаруживает рассогласования (пр 11 этом выход 24 бистаб 11 льцого элемента 23 соогветст 1 венным образом обесточе 1), то цц один из ве.,1 тилей 32 и 33 не ОНЯжется Возбу жденным.Наконец аналоговый сигнал рассогласования непосредственно передастся от входного зажима устройства управления 17 ца входноц зажим 34 порогового контура 35, самого цо себе известного, приспособлегн 1 ого возбуждать лиоо СВОИ Выход Зд, лцоо Выход 15 в соот. ветствцц с тем, выше цли ниже велцч 1 Рця сигнала рассогласования, че 1 заранее установленный уровень порога а (см, фцг. 3, 6). В частности пороговый уровень мокет быть выбран таким, чтобы равняться максимальной амплитуде синусоцдальцого сигнала рассогласования, которал соответствует20 полюсного деления, определяющего положение трансформатора 1, а именно О,1 л,и в соответствии с рассматриваемым намР примером; таким Образом пороговый контур 35 служит длл того, чтобы различать рассогласования, соответствующие десятым долям пол 1 осного деления, и рассогласования, соответствующие сотым долям этого деленця, возбуждал соответственно либо выход 35, либо выход 35", Этц выходы через вентили 36 ц 37, соответственно управляемые сигналом временного переключения Л, питаются, чтобы возбуждать или снимать возбуждение бистябцльцого элемента 38, служащего для функции запоминания, В течение кяждОГО периода Гецеряторя 14, цезяВисимо от того, соответство 11 яла ли амц.1 цтудя рассог1 О 15 ласовация десятым или сотым частям полюсного деления, и таким образом возбуждающего либо выход Е, либо выход Е.Сигнал временного переключения с выхода А состоит из серии импульсов, получаемых от генератора синусоидальных волн 14. Последний питает, помимо преобразователя 11 из цифровой формы в аналоговую, формирователь прямоугольцых импульсов 89 (см, фиг.1), который управляет формирователем Одпополярных импульсов 40, имеющим два выхода А и В. Формирователь однополярных импульсов 40 генерирует на выходе А серию импульсов (см. фиг. 3, а и б), возникающих соответственно в точках, где прямоугольная волна, идущая от формирователя прямоугольных импульсов 89, пересекает нейтральную ось в нисходящем направлении; более того, тот же формирователь способен генерировать ца выходе В (см. фиг. 3, а и б) серию импульсов, вознРикаю.цих соответспвеРно в точках, где та же волна, поданная на выход схемы формирования прямоугольных импульсов, пересекает нейтральную ось в восходящем направлении.Как уже было указано, импульсы с выхода А управляют вентилями 21, 22, 27, 28, 36 и 87. В частности для каждого периода колебания, произведенного генератором 14, генерируется стробимпульс на выходе А; последний устанавливает момент, когда бистабильные элементы 23, 29 и 88 могут изменить свое состояние, причем это изменение таково, что либо возбуждает, либо снимает возбуждение с упомянутых бистабильных элементов в зависимости от того, какой вентиль открыт первый или второй в каждой из следующих пар вентилей - 21 и 22, 27 и 28, 86 и 87.На фиг, 3, а и б показаны различные формы сигналов, возникающих ца выходе генератора 14, определяющего полоРкение трансформатора 1, формирователя прямоугольных импульсов 89, формирователя одцополярных импульсов 40, разделителя 26 и управляющего устройства 18 с соответствующим хронированием. В частности ца фиг. 3, а и б отображен положительный сигнал рассогласования 15, который в исходный момент сдвинут по фазе ца 90 относительно сигнала генератора 14. Поэтому стробирующие импульсы А вначале находятся в фазе с положительньРми полуволнами сигнала рассогласования, возбуждающими выход 26 разделителя 26, посредством чего чврез вентиль 27 возбуждается бистабильный элемент 29.В случае, противоположном тому, что показан на фиг. 3, т. е. если сигнал рассогласования 15 был бы отрицательным, стробирующие импульсы А были бы в фазе с отрицательными полуволнами сигнала рассогласования, которые возбуждают выход 26" разделителя 26, посредством чего через вентиль 28 с бистабильного элемента 29 было бы снято возбукдение.Выходы С и 0 управляющего устгойства,5 20 25 зо 35 4 О 45 50 55 60 65 селективно открытые описанным способом, питаются для того, чтобы позволить счетчику 12 совершить операцию счета в прямом и соответственно в обратном направлениях. Счетчик 12 является счетчиком реверсивного типа, включающим множество декад, каждая из которых состоит из двоичного счетчика. Например, в реализации изобретения, представленной ца фиг, 1, имеются две декады 12, и 122, представляющие соответственно сотые и десятыс доли. Более того, указанные декады так взаимно связацы, что декада 122 отсчитывает счетные циклы декады 12 иными словами, декада 12, питается счетным импульсом от предыдущей декады 12, после того, как последняя получила десять импульсов, что заставило ее выполнить полный счетный цикл,Выходы Е и Р устройства управления 17, возбужденные селективным образом в соответствии с данным описанием, представляют собой два канала, управляющих соответственно открытием вентилей 41 и 42, которые управляют декадами 12, и 12, счетчика.Импульсы счета, возбужденные на выходе В схемы 40, подаются на оба вентиля 41 и 42; через эти вентили и соответственно через каналы 48 и 44 импульсы передаются для селективного управления счетной операцией либо секции 12 либо секции 12, в зависимости от того, какой из вентилей (41 или 42) возбудил устройство управления 17 через каналы Е или Р. Поэтому для каждого периода колебания, возбужденного генератором 14, схема 40 подает импульс с выхода В, который управляет счетной операцией одной из декад счетчика 12 в соответствии с результатами операций управления, выполненными по сигналу рассогласования устройством управления 17 в момент, установленный импульсом временного переключения на выходе А, относящимся к тому же периоду. Для того чтобы импульс на выходе А, передаваемый счетчику 12, мог бы быть эффективным и заставить этот счетчик произвести счетную операцию, весьма существенно, чтобы один из двух вентилей устройства управления был бы открыт таким образом, чтобы ооусловить функционирование счетчика для счетных операций в прямом или обратном направлениях,Каждый эффективный импульс ца выходе В вызывает измецецие в цифровом содержании счетчика 12 и, следовательно, изменение аналоговых сигналов на выходах 7 и 8 преобразователя из цифровой формы в аналоговую 11. Теперь сигналы представляют соответственно синус- и косинус-функции нового цифрового числа, содержащегося в счетчике. Таким образом новый аналоговый сигнал рассогласования также появится на выходе 15 трансформатора 1 и оудет попрежнему синусоидальцым напряжением с частотой 1 О кги, максимальной амплитудой, пропорциональной разности между данным положением подвижной .асти 8 вдоль оси перемешеция и положением, представлспиым новым цифровым чис 370808 1 Олом, содержащимся в счетчике 12,и фазовым сдвигом в 90 или 270 относительно сигнала генератора 14 в соответствии с полярностью указанной разности.Новый сигнал рассогласования через усилитель 1 б подается на вход устройства управления 17, которое анализирует этот сигнал, чтобы установить его амплитуду и его полярность и чтобы возоудить среди своих выходов ту пару выходов, которая характеризует новое состояние, с тем, чтобы она управляла счетной операцией счетчика 12 в том направ. ленин и в той декаде, которые способны свести к нулю значение указанного рассогласования. Эти внутренние операции происходят описанным образом, стремясь ввести систему в состояние равновесия, В частности, когда подвижная часть 3 останавливается, условие равновесия достигается при сигнале рассогласования, уровень которого ниже, чем пороговый уровень а, соответствующий чувствительности системы, при этом ци выход С, ни выход П не будут возбуждены. Таким образом счетчик 12, больше не настроенный для производства счетных операций, остается в таком состоянии все то время, в течение которого часть 3 остается неподвижной. В этом случае цифровая информация, передаваемая этим счетчиком, соответствует эффективному данному положению части 3 относительно части 2 в пределах полюсного деления с точностью, соответствующей пороговому уровню и чувствительности. В противоположцом случае, когда подвижная часть 3 находится в движении, внутренняя реакция системы, как было объяснено выше, должна позволить счетчику 12 содержать цпфровук; информацию, непрерывно соответствующую эффективному положению подвижной части 3.Этот результат достигается только в том случае, если время переключения элементов, составляющих систему, незначительно по отношению к периоду генератора 14. Итак, устройство управления 17 дискриминирует сигнал рассогласования по его полярности; более того, оно избирает выходы Е или Р, предназначенные управлять операциями счета в двух различных декадах счетчика 12 в соответствии с тем, выше или ниже порогового уровня Ь величина указанного сигнала рассогласования. В рассматриваемом нами случае указанный уровень порога равен величине рассогласования, представляющей 1/20 полюсцого деления, т. е. 0,1 лгм. Вообще счетчик может включать гг декад (или других наименований в случае применения системы, отличной от применяемой в даццом описании двоично-десятичной системы), таким ооразом взаимно связанных, что каждая декада отсчитывает счетные циклы, совершенные предшествующей декадой. Каждая декада может быть селективно управляема либо предшествующей декадой, либо соответствующим каналом, избранным указанным устройством угсравлеция в соответствии с упомянутым сигналом рассогласования. В этом случае управляющее устройство 5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 будет включать, гг - 1 схем, подобных схеме 35, каждая из них с различным пороговым уровнем, представляющим различный диапазон амплитуды сигнала рассогласования, и - 1, схем должны быть соединены между собой так, чтобы упомянутое устройство управления могло бы различать и каналов, соответствуюгцих диапазонам различной величины указанного сигнала рассогласования. Если, например, счетчик включает три декады, приспособленных соответственно к отсчету десятых, сотых и тысячных частей миллиметра, то устройство управления должно быть оборудовано двумя схемами, идентичными схеме 35 и имеющими пороговый уровень, равный амплитуде рассогласования, представляющей соответственно 1/200 и 1/20 полюсного деления, определяющего положение трансформатора, относящегося к данному случаю, и устроено оно таким образом, чтобы обладать тремя каналами, предназначенными управлять тремя декадами счетчика. Эти три канала соответственно возбуждаются сигналом рассогласования более пцз. кцм, чем уровень первого порога или заклю чец ного между уровнями упомянутых двух порогов, плп более высоким, чем уровень упомянутого второго порога.На фиг. 1 также показан четырехдекадцый счетчик 43, который может состоять из любого числа декад, например из четырех декад 43 43, 43 з, 43., идентичных тем, что содержатся в счетчике 12, и взаимосвязанных так, чтобы был осуществлен реверсивный счетчик. Первые две декады 43, и 43. соответствуют идентичным декадам 12, и 1 з счетчика 12, следовательно, оци селективцо управляются теми же каналами 44 и, соответственно, 45,Декады 43 ь 43 ь 43 з,и 434 взаимосвязаны в виде цепи так, что каждая декада отсчитывает счетные циклы, совершенные предшествуюгцей декадой; декады 43 з и 434 управляются только предшествующей декадой, декада 43, может селективцо управляться либо предшествующей декадой 43 ь либо каналом 45, декада 43, управляется только каналом 44.Направление счета счетчика 43 задается тем же путем, что и для счетчика 12, с помощью выходов С и О, Тогда как декады 43, и 43, отсчитывают (таким же образом, как декады 12, ц 12, внутреннего счетчика) сотые и, соответственно, десятые части миллиметра, секции 43, и 434 отсчитывают единицы и, соответственно, десятки миллиметров, содержа- шихся в эффективном перемещении подвижной части 3.Счетчик 43 помимо этого снабжен средствами для установки ца пуль пли для изменения своего цифрового содержания и, более того, для управления переменой знака отсчета в момент, когда счетная операция пересекает нулевую величину, Все эти операции могут быть произведены независимо от счетчика 12.Функционирование пифровсго устройства для определения полокения во время его эксплуатациц происходит следующим образом. Предположим, что подвижный элемент 10 представлен салазками, снабженными реперцым указателем и способными скользить по ползунам вдоль некоторого направления; причем салазки могут быть приведены в движение вручную или иным способом. Кроме того, предполагается, что подвижный элемент 8 жесгко связан с салазками 10 и что независимый вход 9 питается аналоговой величиной, непосредственно представляющей положение салазок в настоящий момент. Более того, предполагается, что цифровое устройство для определения положения используется для измерения размеров обрабатываемой вдоль упомянутого направления детали. Первая операция состоит в том, что указатель на салазках устанавливается ца одном краю той части детали, которую предстоит измерить. Воздействуя на средства возвращения в исходное положение, ликвидируют цифровое содержание счетчика 48, тогда как счетчик 12, в соответствии со своим собственным образом работы, дает указание о данном положении подвижной части 8 относительно неподвижной части 2 по отношению к величине полюсного деления. Последовательно салазки 10 перемещаются вплоть до совпадения указателя с другим краем измеряемой на обрабатываемой детали части, В этих условиях счетчик 48 показывает абсолютную цифровую величину и знак измеряемого размера, тогда как счетчик 12 даст цифровое указание о новом положе ии, достигнутом подвижной частью относительно цеподвикцого элемента всегда по отношению к размерам одного полюсного деления. Вообще, салазки 10 могут скользить с различной скор остЕэю.Рассмотрим работу устройства дчя определения положения, функционирующего со скоростях перемещения, постояными, по различными по величине.На фиг. 3, а изображен временный график сигнала рассогласования, поданного ца выход 15 определяющего положение трансформатора 1, относящегося к низкой скорости перемещения. Уровень напряжения а представляет уровень пороговой схемы 20 (за исключением усиления, произведенного усилителем 18), т. е., иными словами, минимальное напряжение рассогласования, к которому чувствительно управляющее устройство 17. Сигнал 46 является сицусоидальцым напряжением, имеющим частоту, идентичную частоте генератора 12 (1 О кгц), стстаошим ца 90 для положительного рассогласования и имеющим амплитуду, модулируемую перемещением подвижного элемента 8, происходящим при низкой постоянной скорости. Указанное перемещение вызывает синусоидальцое изменение амплитуды рассогласования в пределах каждого голюсного деления. Поэтому сигнал рассогласования может быть представлен временным граз 1 п 2-г 1фиком, как фуцкцця Н --- зп 2-.1,/7где 11 - постоянная пропорциональности, за 5висящая от отношения усиления между выходом генератора 14 и выходоч 15 трансформатора 1; о - скорость перемещения подвижцой части 8; р - полюсное деление. При работена малой скорости, например в дано, случае со скоростью о(р 1 200, в течение, интервал а, соответствующего нес кольки м периодамколебания сигнала рассогласования можетбыть представлено с достаточной точностью2.соифункцией НЕ з 1 п 2 ф.15 РНа фиг, 3, а график С представляет модулирующую функцию Н 2 д 1, генерпруеРмую скольжением подвижной части д, т. е. вре 20 менной график, который мы получили бы длясигнала рассогласования, если бы преобразователь 11 из цифровой формы в аналоговуювозбуждался непрерывным сигналом скорее,чем сццусоидальцым.25 В соответствии со сделанным ранее предположением понятно, что цифровое содержание счетчика 12 должно соответствовать вкаждый момент положению подвижной части8 относительно неподвижной части 2 вреЗО делах одного полюсного деления. Указанноеположение выражено в десятых и сотых долях миллиметра цифрами, появляющимися вдекадах 12 и 12, соответственно, Эт цифровые показания даны с точностью до чувствительности системы, которая в рассматриваемом нами примере равна 1/200 полюсного деления, т, е. 10 мкм,Когда скольжение салазок О совершаетсяс постоянной низкой скоростью о (в данном4 О случае со сксростью меньше 100 мм/сек) вдольправильного направления перемещения, наприлер, в положительном направлении, аналоговый сигнал рассогласования, возникаюций навыходе 15 меняется соответственно графику с 1.45 Когда сицусоидальцая величина превышаетзначение уровня порога а, схема 40 генерирует импульс временного переклочеция Л, совпадающий по времени с первой положительной вершиной е, и устройство управления может правильно активировать выходы.Последовательно, на полупериод позже,совпадая по времени с точкой , схема 40 производит импульс счета ца Выходе В, которыйчерез вентиль 41, открытый по кацалу 1, заставляет декады сотенных долей 12 и 48 произвести отсчет одного деления в прямом направлении.Изменение цифрового содержания счетчика 12 производит через канал 18 изменениеаналоговых сигналов ца выходах 7 ., 8 преобразователя из цифровой формы в аналоговую и, следовательно, изменение амплитудысигнала рассогласогация ца выходе 15, определяющего положение трансформатора 1.Предположение, ранее сделанное в отношениипреобразователя 11, т. е., что его установочное время мало по отношению к периоду генератора, позволяет рассматривать колебание величины амплитуды сигнала рассогласования, как мгновенное. Более того, предположение, что изменение цифрового содержания счетчика 12, происходящее при отсчете этим счетчиком одного деления в прямом направлении, такое, что оно определяет перемену знака указанного сигнала рассогласования и сокращение амплитуды до величины ниже уровня порога а, означает, что будет иметь место опрокидывание фазы на графике д в точке 1. Поэтому модулирующая функция снова начнет расти, начиная с более низкого уровня, как это показано па графике д. График д подобен графику с и сдвинут по отношении к последнему на величину ой, представляющую время, необходимое для подвижной части 3, перемещенной при скорости о на расстояние, равное 1/200 полюоного деления, т. е. на 1/100 мм. В то время как салазки,10 продолжают скользить в положительном направлении с постоянной скоростью о функционированне продолжается описанньгм образом, причем ясно, что при передвижении подвижной части 3 на одну сотую полюсного деления декада 12, счетчика передвигается вперед на одно деление, а тогда,;ковда подвижная часть передвинута на 0,1 мм, декада 12 заставит декаду 12, сдвинуться в прямом направлении на одно, деление. При тех же условиях скорость перемещения подвижной части 3 так низка, что счетчик 12, всегда управляемый счетными импульсами В через канал 44, способен функционировать правильным темпом, т, е. адаптировать свое цифровое содержание к действительному положению упомянутой подвижной части. Если же скорость перемещения салазок 10 достаточно высока (в рассматриваемом случае р//200 о, (р//20), условия функционирования системы меняются (см. фиг. 3, б) и сигнал рассогласования, появляющийся на выходе 15 трансформатора 1, может быть выражен функ 2 ко 1цией Н-- Яп 2 д 1 для временного инРтервала, который короче, чем два периода колебания, что показано графиком . График 1О 1 представляет модулирующую функцию Н ивр генерируемую перемещением подвижной части 3, т. е. временной график, который получился бы, если преобразователь 11 цифровой формы в аналоговую возбуждался непрерывным сигналом скорее, чем сиусоидальпым. Уровень напряжения Ь представляет пороговый уровень схемы 35, т. е. напряжение рассогласования, выше которого устройство управления избирает канал Е.Таким образом, при скольжении салазок 10 с постоянной и большой скоростью о, (например, 0,9 м/сек) вдоль, правильного направления перемещения, например в положитель 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 ном направлении, аналоговый сигнал рассогласования, появляющийся на выходе 15, изменяется в соответствии с графиком . Когда синусоидальная величина превышает пороговьш уровень Ь, схема 40 генерирует импульсы временного переключения А в соответствии с первой положительной вершиной Й и устройство управления может тогда правильно возбудить каналы С и Е. Последовательно, позже на полупериод в соответствии с моментом е, схема 40 производит счетный импульс В, который через вентиль 42, открытый по выходу Е, заставляет декады десятых долей 12, и 44 произвести отсчет одного деления в прямом направлении.Изменение цифрового содержания счетчика 12 производит через передаточный канал 13 изменение аналоговых сигналов, появляющихся на выходах 7 и 8 преобразователя из цифровой формы в аналоговую, и, следовательно, мгновенное изменение амплитуды сигнала рассогласования, возникающего на выходе 15 оп. ределяющего положение трансформатора, таким образом, как это было описано для медленного перемещения. Соответствующее фиг.3, б предположение, что указанное изменение цифрового содержания счетчика 12 при отсчете последним одного деления в прямом направлении таково, что оно уменьшает величину указанного рассогласования до более низкого значения, чем уровень порога Ь, означает, что модулирующая функция начнет возрастать в момент 1, начиная с более низкого уровня, как это показано на графике т, который подобен графику 1, но смещен по отношению к нему на величину, зависящую от остаточного рассогласования в момент переключения 1.В то время как перемещение салазок 10 продолжается в положительном направлении с постоянной скоростью г функционирование системы продолжается описанным образом, причем ясно, что всякий раз, когда подвижная часть 3 передвигается на одну десятую миллиметра, декада 12, счетчика 12 отсчитывает одно деление в прямом направлении под управлением счетных импульсов с выхода В, поданных с выхода Е на линию 45.При этом счетная скорость счетчика 12 достаточно высока, чтобы последний функционировал соответствующим темпом, т. е, чтобы его цифровое содержание могло бы следовать за действительным положением упомянутой подвижной части.Из приведенного описания становится совершенно ясно, что две различных амплитуды сигнала рассогласования соответствуют двум разным скоростям перемещения о, и о, подвижной части. Это позволяет устройству управления 17 автоматически избирать два различных выхода Е или Е для правления счетными операциями счетчика 12.Таким образом очевидно, что счетчик 12 может селектпвно функционировать на двух разных скоростях счета, соо-ветствующих двум разным скоростям с которымп вход Я можетределнть с помощью соответствусщих средств 65 быть возбужден. Обе эти различные счетныескорости могут быть получены известным путем: селективной подачей счетных импульсовВ соответственной декаде счетчика через соответственный канал,Максимально допустимая скорость для перемещения подвижной части 3 равняется р/20(что соответствует скорости 1 м/сек в предлагаемом варианте), т. е. скорости, цри которойпереключения модулирующей функции сигна 1 Ола рассогласования имеет ту же частоту, чтои генератор; при этом счетчик все еще может работать в том же темпе и производитьсчетные операции. Подходящий предел дляупомянутой скорости можно установить, например, с помощью тормоза, вступающего вдействие при максимально допустимой скорости.Более высокая скорость может быть получена просто увеличением частотыгенератораили увеличением деления, определяющего положение трансформатора. По этим причинамчастота генератора должна быть выбрана всвязи с делением определяющего положениетрансформатора 1 и с максимально допустимой скоростью перемещения. Во всяком случаеувеличение частотыимеет предел, определяемый вреенем переключения элементов,составляющих систему. зоСоображения, высказанные относительносчетчика 12, могут быть применены к счетчику43, так как декады 43, и 43, точно соответствуют декадам 12, и, соответственно, 12 в товремя, когда декады 43, и 43, представляю- здпарие грубую секцию счетчика 43, производятотсчет под управлением точной секции, представленной декадами 43, и 43,. Гомимо этого,счетшк 43 снабжен приспособлениями, позволяющими производить, например вручную, опе. 40рации по возврату в исходное положение илисдвигу, и средствами для автоматического изменения делепия отсчета, когда отсчет пересекает нуль; причем указанный счетчик можетфункционировать как абсолютный или дисрферецциальцый. Гоэтому в предлагаемом устройстве для определения положения возможны сладующие операции: сдвиг ясходной точки и изменение положительного цаправлешлоси для псстсяцнсгс отсчета в пряо направлении без необходимости переполнения содержания внешнего счетчика.Счетчик 43 позволяет установить приспособление для определения положения в любоепредшествующее положение с достаточной точностью и без потерь времени, даже после длительного периода времени или после неполадок в подаче тока, т. е. в тех случаях, когдацифровое содержание указанного счетчикаразрушено. Действительно, предполагая, чтонеподвижная часть определяющего положениетрансформатора снабжена исходной точкойабсолютного отсчета, представляющей абсолютное нулевое положение оборудования, и,помимо этого, предполагая, что возможно опположение в плане по прямой подвижной части относительно этой нулевой точки, возможно и повторение установки подвижной части в заранее установленной точке, отстоящей на известном расстоянии от исходной точки абсолютного отсчета. Это возможно при выполнении следующей операции. Сначала указатель подвижной части совмещают с точкой абсолютного отсчета, а счетчик 44 возвращается в исходное положение, затем подвижная часть перемещается в направлении, указанном знаком положения, которое должно быть достигнуто, пока счетчик 43 не покажет цифровое значение, соответствующее упомянутому известному расстоянию. С другой стороны, если положение заранее установленной точки дается посредством ее расстояния относительно исходной точки, координаты которой относительно абсолютной точки отсчета известны, тогда описанная процедура должна быть сначала повторена таким образом, чтобы установить подвижную часть на относительную исходную точку; когда это достигнуто, счетчик 43 сцова возвращается в исходное положение, После этого подвижныи элемент перемещается в направлении, указанном знаком положения, которое следует достигнуть, пока счетчик не даст цифровое указание, соответствующее указанному относительному расстоянию.Точность определения положения подвижной части устройства для определения положеня пс данному изобретению секет быть улучшена известным осразом, например путем измерения в аналоговой форме соответствующими средствами остаточного рассогласования, если таковое еще имеется на выходе 15, когда система находится в своем состоянии равновесия; причем упомянутое рассогласование имеет значение нике, чсм уровень чувствительности данной системы.Следует отмстить, что д.:я качествеццого функционирования устройства для определения положения требуется принять некоторые меры, чтобы обеспечить правильную инверсию знаков в счетчике 12 или 44. В частности декада десятых долей 0 должна оставаться обесточенной на короткое время вблизи нуля ц одновременно декада сотенных долей должна оставаться возбужденной, чтобы дать возможность декадам 12, и 43, отсчитывать в обратном направлении (к нулю) до того, как произойдет инверсия знака в счетчике,В отличие от известных устройств предлагаемое устройство является более простым, так как оно требует только одну сервосистему", селективно чувствительную к двум эксплуатационным скоростям; кроме этого, для обнаружения как грубого, так и точного сигнала рассогласования используетсч только. один определяющий положение трансформатор, и только один преобразователь из цифровой в аналоговую форму требуется для питания упомянутого счетчика. Наконец, наличие порога чувствительности а препятствуетПредмет изобретения 20 Цифровое устройство для определения положения объекта, содержащее преобразователь перемещения, подвижная часть котосистеме стать неустойчивой, когда подвижнач часть 3 находится в неподвижном состоянии, т. е. он препятствует колебанию счетчиков 12 и 43, а также препятствует счетчику 43 попеременно показывать две точки, соприка сающиеся с действительным положением подвижной части 3. Для того, чтобы правильно устранить эту неустойчивость, влияющую на последнюю цифру, показанную секциями 12 и 43, обоих счетчиков, достаточно установить 10 порог а на значение, содержащееся между 0,5 - 1,0 напряжения, соответствующего рассогласованию, равному одной единице указанной последней цифры (в данном варианте выполнения изобретения порог должен содер жаться между значениями напряжения, соответствующего рассогласованию в 5 и 10 лкл соответственно) . рого соединена с объектом, а обмотки неподвижной части соединены с выходами цифроаналогового преобразователя, подключенного к генератору синусоидального напряжения и к двухдекадному счетчику, входы которого подключены к выходам знака рассогласования устройства управления, один из входов которого соединен через усилитель с обмоткой подвижной части преобразователя перемещения, от.гичаюиееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены четырехдекадный счетчик, входы которого соединены со входами двухдекадно. го счетчика, вентили, формирователь однополярных импульсов и формирователь прямоугольных импульсов, вход которого подключен к генератору синусоидального напряжения, а выход соединен через формирователь однополярных импульсов с другим входом устройства управления и с первыми входами вентилей, вторые входы которых подключены к выходам величины рассогласования устройства управления, а выходы вентилей - к управляющим входам счетчиков.