Преобразователь перемещения в код

(51 ЗМ 1 П АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Вильнюсскии филиал Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (72) В.Ю.Каваляускас, Л.И.Кулис, Б.И,Минцерис и В.А.Опульскис (53) 681.325(088,8)(56) Авторское свидетельство СССР Н 843158, кл, С 08 С 9/06, 1981.Авторское свидетельство СССР В 1005132, кл. С 08 С 9/06 1984. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительных системах линейных и круговых перемещений. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства засчет определения направления перемещения - достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, со- .держащий синусно-косинусный датчик 1,компаратор 2, формирователь 7 треугольного напряжения, АЦП 12, ПЗУ 13,введены формирователь 11 опорныхнапряжений и второй компаратор 3.Введение формирователя опорных напряжений для аналого-цифрового преобразователя позволяет повысить точностьпреобразования за счет исключениявлияния изменения амплитуд выходныхсигналов датчика 1, т.к. опорные напряжения формируются из сигналовдатчика. Введение второго компаратора3 обеспечивает возможность определять ффнаправления перемещения, что расширяет функциональные возможности пре- Собразователя перемещений в код, 2 ил,13093Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительных системах линейных и угловых перемещений, 5Цель изобретения - повышение точности преобразования и расширение функциональных возможностей за счет определения награвления перемещения.На Фиг. 1 представлена структур ная схема преобразователя; на фиг,2 - временная диаграмма его работы.Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1, первый компаратор 2, второй компаратор 3, выпрями тели 4 и 5 и элемент б вычитания, составляющие формирователь 7 треугольного напряжения, выпрямители 8 и 9 и элемент 10 суммирования, составляющие формирователь 11 опорного 20 напряжения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 13.Преобразователь работает следующим образом.При перемещении измеряемого объекта (не показан) датчик 1 с квадратурным выходом вырабатывает два ортогональных сигнала (фиг, 2 а, кривые 1 и 11), Эти сигналы поступают на 30 формирователь 7 треугольного напряжения, в котором осуществляется преобразование ортогональных сигналов датчика 1 в треугольный сигнал. Например, при осуществлении двухполу периодного выпрямления каждого из сигналов датчика 1 в выпрямителях 4 и 5 (на их выходах образуются сигналыяжг и соя М) и последующего вычитания в элементе б вычитания, 40 т.е, на выходе формирователя 7 треугольного напряжения, образуется сигнал яьп ч 1 -соя г(фиг, 2 а, кривая 111). Эта функция представляет собой треугольное напряжение с линейнос тью 2 Х.Полученное треугольное напряжение поступает на аналого-цифровой преобразователь 12, на опорные входы которого подается постоянное опорное нап ряжение, пропорциональное амплитуде выходных сигналов датчика 1.Такое опорное напряжение в блоке 11 может быть получено, например, при осуществлении двухполупериодного вып рямления каждого из сигналов датчика 1, При этом образованные сигналы яп Чи соя чскладываются в элементе 10 суммирования, на его выходе 11 2(а значит и на выходе блока 11) полу чается напряжениеядп у+ 1 сояу, пропорциональное амплитуде сигналов датчика 1. Это опорное напряжение с прямого и инверсного выходов сумматора 10 поступает на опорные входы АЦП 12, где происходит преобразование аналогового треугольного напряжения в цифровую форму в виде двоичного кода. Цифровые выходы АЦП 12 (числа разрядов) соединены с ПЗУ 13, причем эти цифровые выходы используются как адреса ПЗУ, где хранятся значения сигналов, соответствующих "1" и "0" двухбитового слова. Изменение цифрового кода на выходе АЦП управляет адресами ПЗУ так, что на его двух выходах при перемещении "1" образуются две последовательности прямоугольных сигналов со скважностью два (типа "меандр"), сдвинутых на 90 о эл. град. На выходах компараторов 2 и 3 образуются прямоугольные сигналы, сдвинутые на четверть периода (Фиг. 2 а, кривые 11 и 111). Сигналы после компараторов поступают на пи (и)-й адресные входы, ПЗУ обеспечивает однозначное определение перемещения в восходящих и ниспадающих ветвях треугольного аналогового напряжения, подаваемого на АЦП 12,П р и м е р, Предполагают, что в АЦП имеется три разряда (ш = 3). При таком количестве разрядов на его выходе образуется восемь значений (2 З = 8), Это значит, что опорное напряжение должно делиться на восемь частей, Уравнение работы АЦП в данном случае приобретает видяпч 1- )соя= + К Е(,где Й в закон, по которому изменяется опорное напряжение (в данном случае Г(1= -ядп 1+созе),К - коэффициент деления делителя опорного положительного или отрицательного нап 1 2 44- всего четыре значе 3ния).Решая уравнениеяп 1- соя= + К( ягп+ + соя ), 3 13093можно определить углы (в пределаходного периода), на которых происходит изменение значений разрядов АЦП.Если на выходе АЦП образуется восемьзначений (2 З = 8), а в периоде имеется четыре линейных участка - восходящие и нисходящие ветви треугольногонапряжения, всего за период получается 8 х 4 = 32 значения.В предлагаемом преобразователе 10комбинация единиц и нулей в выходныхдвух разрядах ПЗУ может быть выбранас учетом коррекции любой нелинейностикак входного аналогового напряжения,так и опорного. Нелинейность обоих 15сигналов в укаэанном примере учтенаи скомпенсирована. Поэтому в предлагаемом устройстве воэможность осуществления коррекции погрешностейаналоговых сигналов повышает точность 20измерений,Таким образом, при занесении значений сигналов в ПЗУ (при его программировании) легко учитывается любаянелинейность аналогового сигнала, . 25может быть также и любая другая методическая погрешность, т.е, возможность коррекции с помощью ПЗУ обеспечивает повышение точности, котороеособенно важно в прецизионных преобразователях перемещений, где разрешающая способность достигает долеймикрометров.Кроме того, осуществляя комбинации по адресным входам ПЗУ, можнополучить любой коэффициент интерполяции (в том числе, отличный от кратного выражению 2 , где ш - число разрядов АЦП). Это расширяет функциональные возможности по получению целочисленных дискрет, удобных для 11 4отсчета и индикации, Чем больше избыточность кода АЦП, тем более точно можно осуществлять коррекцию, Использование двух сигналов (с выходов компараторов 2 и 3) в ПЗУ позволяет обеспечить фиксацию направления перемещения.Формула из обр ет енияПреобразователь перемещения в код, содержащий синусно-косинусный датчик, выходы которого подключены к формирователю треугольного напряжения, вы" ход которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, первый компгратор, постоянное запоминающее устройство, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены второй компаратор и формирователь опорного напряжения, один выход синусно-косинусного датчика соединен с первым входом формирователя опорного напряжения и через первый компаратор с входом (и) старшего разряда постоянного запоминающего устройства, другой выход синусно-косинусного датчика соединен с вторым входом формирователя опорного напряжения и через второй компаратор с входом и старшего разряда постоянного запоминающего устройства, остальные входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, прямой и инверсный выходы формирователя опорного напряжения подключены к опорным входам аналого-цифрового преобразователя.1309311 оставитель М.Сидорова ехр ед М Ходанич К актор Н.Рогулич ктор М. Демчи Заказ 1804 Тираж 902 НИИПИ Государстве по делам изобрет 35, Москва, Ж, ное Под комитета