Преобразователь перемещение — код

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 409258 Сьвз Сьветских Сьциалистицеских,РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваявлено 12.Ч 11,1971 ( 1680619/18-24) Кл. б 08 с 9/00 рисоединением заявк Гасударствеккый камитат Саввта а 1 книстраа СССР сс делам изааретений и аткрвткй. Сафон лнянск Заявител ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ - КОД Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в фазовых следящих системах и преобразователях угловых и линейных положений и перемещений в цифровой код,Известны преобразователи перемещение - код, состоящие из высокочастотного генерато. ра, делителя частоты, преобразователя прямо. угольных колебаний в синусоидальные, фазовращателя, формирователей фазовых импульсов и счетчика.Однако в таких преобразователях сложно обеспечить строгую синусоидальность формы кривой питающего фазовращатель напряжения. Так, для 12 - 13-разрядного преобразователя относительная величина высших гармоник в кривой напряжения на выходе фазовращателя не должна быть более 0,01 - 0,005%.Кроме того, для ряда точных многополюсных датчиков-фазовращателей, таких, например, как индуктосин, частота питания для получения достаточного по величине выходного сигнала должна быть порядка 10 - 20 кгц. Для обеспечения разрешающей способности 12 - 13 разрядов на период повторения информации датчика частота следогання заполняющих временной интервал импульсоз должна составлять 40 - 160 мггц. Выполнение такого преобразователя связано с большими трудностями,Цель изобретения - повышение точностиработы преобразователя перемещение - код.Это достигается тем, что в преобразовательвведены гетеродин и преобразователи часто ты. При этом вход гетеродина подключен квыходу генератора импульсов, выход - к первым входам преобразователей частоты, а выход делителя частоты - к второму входу первого преобразователя частоты и через фа зовращатель к второму входу второго преобразователя частоты. Выходы преобразователей частоты через формирователи импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами преобразователя временной интер вал - код, а третий вход последнего - с вы.ходом генератора импульсов.На чертеже показана структурная схемапредлагаемого преобразователя.Преобразователь состоит из генератора 1 20 импульсов; гетеродина 2, содержащего делитель 3 частоты с коэффициентом деления К 1 и преобразователь 4 прямоугольных колебаний в синусоидальный сигнал; делителя 5 частоты, содержащего делитель 6 частоты с ко эффициентом деления К. и преобразователь 7прямоугольных колебаний в синусоидальный сигнал; фазовращателя 8; преобразователей 9 и 10 частоты, содержащих соответственно смесители 11 и 12 частоты, амплитудные детек торы 13 и 14 и фильтры 15 и 16 низкой часто3ты; формирователей 17 и 18 фазовых импульсов и преобразователя 19 временной интервал - код.Работает преобразователь следующим образом,Генератор 1 импульсов вырабатывает последовательность импульсов частоты 1, На выходе делителя 3 частота колебаний составляетУ У- , на выходе делителя 6 Частота с - 10К Канусоидальных колебаний на выходе гетеродина 2 -- на выходе делителя 5 -- , Напряг ХК, Кжение с выхода делителя 5 частоты поступаетна вход фазовращателя 8. Напряжение на выходе фазовращателя имеет фазовый сдвиг поотношению к напряжению на входе, пропорциональный повороту (или линейному перемещению) подвижной части фазовращателяпо отношению к неподвижной, Напряжение сфазовращателя подается на смеситель 11, одновременно на смеситель проходит напряжение с гетеродина 2 частоте - . На смесительУК,12 поступает напряжение с выхода гетеродина и напряжение с выхода делителя 5 частоты. На выходах смесителей возникает сигнал,состоящий из суммы колебаний частоты - иКУ зочастоты - . После амплитудных детекторовКа13 и 14 суммарные сигналы представляют собой сумму некоторого постоянного напряжения и переменных напряжений разных частот,2 г" 2 г" 35в том числе напряжения частот - , - , и наК, КГ 1 1пряжение разностной частоты--- ),К КаЕсли К и К достаточно большие числа -порядКа нескольких десятков или сотен - 4 Ои отличаются на небольшую величину, то ча 2 г" 2стоты и - резко отличается от разностК КаКр - Кной частоты и их легко отфильтро 45К, - К,вать фильтрами 15 и 16. При этом колебанияразностной частоты на выходах фильтровимеют тот же фазовый сдвиг, что и напряжения частоты соответственно на выходе иУКвходе фазовращателя. Из полученных колебаний разностных частот формирователи 17 и 18фазовых импульсов формируют фазовые импульсы, временной интервал между которымипропорционален относительному перемещению 55подвижной и неподвижной частей фазовращателя. Этот временной интервал с помощьюпреобразователя 19 преобразовывается в код,Вид кода определяется в каждом конкретномслучае особо. 60При преобразовании фазового сдвига между колебаниями частоты - на входе и выУКаходе фазовращателя 8 в фазовый сдвиг разностной частоты на выходе амплитудных дегде а - некоторая малая величина,2 Уа3К,а напряжение на выходе фазовращателя У,(81 п а,1+ 6, 81 п 2 аф)(2) где 6 - также малая величина, а2 т 4аК Пусть для простоты у амплитудных детекторов квадратичная передаточная характеристика. Тогда напряжение на выходе амплитудного детектора 13У,= У, (81 п а,1+ а, 81 п 2 а,1+ К 81 п а,1++ Кб, 81 п а,1)ф, (3)где 14 - численно равно И, а через К обоз 0начено отношениеУ,Возведем выражение в скобке в квадрат ивыделим колебания всех полученных частот,расположив их в порядке малости. Примем,что К соизмеримо с 1, а а и 6 имеют первый порядок малости, Получим У = О - 1 .(- Кф + а + КфМ 1 + 2+Ка,б,соз 2(а, - а,)1 -- Ка,0,соБ 2 (и, + и,) 1) . Группа 1 представляет собой постоянную составляющую, от которой легко освободиться. Группа 11 слагаемых содержит рабочую гармонику (подчеркнуто одной чертой) и соизмеримые с ней по амплитуде гармоники частот со+аь 2 а и 2 а. Однако эти гармоники имеют много большую частоту, чем рабочая частота а - аг. Так, если, например, а, = =20500 гц, а со=20000 гц, то кратность частот относительно разностной частоты составляет около 80 и их относительно легко от текторов 13 и 14 имеет место явление, которое и определяет принципиальное преимущество предлагаемого преобразователя,Рассмотрим это явление.,Пусть напряжение на выходе гетеродина имеет видУ, (81 п а,1+ а, 81 п 2 а,1), (1)409258 оставитель М. Черенко Техред 3. Тараненко Редакт ректор А. Царьков. Грузова ПодписноСР Заказ 8 Изд,11 Государствен по делам Москва, ЖТираж 602овета Министровоткрытийаб д. 4(5 ЦНИИП го комитета зобретений5, Раушская Типография, пр. Сапунова, 2 фильтровать фильтром низкой частоты, причем в зоне 500 гц у фазочастотной характеристики такого фильтра может быть очень малый наклон, что важно для стабильности работы преобразователя.Группа 111 содержит слагаемые первого порядка малости, причем их частота, как минимум больше рабочей частоты в(илио 1 - юграз. Их фильтрация, учитывая ма- О 1 - глость их амплитуды и большую кратность частоты по сравнению с рабочей, также затруднений не представляет, Группа 17 имеет слагаемые второго порядка малости. Среди них наиболее опасна составляющая с частотой 2 (со, - оз 2) (подчеркнута двойной чертой). Эта частота близка к рабочей и ее фильтровать трудно. Однако, если даже а 2:Ь 20,01, т. е. несинусоидальные искажения преобразователей 4 и 7 составляют 1 в/о, то эта составляющая не превышает 0,01 о, от амплитуды напряжения рабочей частоты и фильтровать ее нет необходимости. Предмет изобретения Преобразователь перемещение - код, содержащий генератор импульсов, подключен ный к делителю частоты, фазовращатель, формирователи фазовых импульсов и преобразователь временной интервал - код, о тл и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены гете родин и преобразователи частоты, при этомвход гетеродина подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к первым входам преобразователей частоты, выход делителя частоты соединен с вторым входом первого 1 б преобразователя частоты и через фазовращатель с вторым входом второго преобразователя частоты, выходы преобразователей частоты через формирователи импульсов подключены соответственно к первому и второму вхо дам преобразователя временной интервал -код, третий вход которого подключен к выходу генератора импульсов.