Преобразователь перемещения в код

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУ БЛИН 9) И 1) )4 НОЗМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ СВИДЕТЕЛЬСТ У ВТОРСН мирования вьокоммутатор,разователь,одного Кода, налого-цифро ифроаналогов дены четыре у первыиой преобй преобрасилителя,теля, комИзобретениеть преобУ 4 офизих илект ователва диффараторозволя вв ерен два)иде тельство 3 М 1/26,тельство С 3 М 1/26,т у ССС 982СР986 ав томатии может х прогсиси рася повыеля.кциональная ш ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт радиники АН АССР(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВКОД(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и моет быть использовано в систем программного управления станками всистемах управления оптическими ирадиотелескопами. Цель изобретенияповышение точности преобразователя.Для зтого в преобразователь перемещения в код, содержащий два источникизлучения, индикаторный и измерительные диски, два основных и два дополнительных фотоприемника, блок форИзобретение относится кке и вычислительной техникбыть использовано в системраммного управления станкамтемах управления оптическимидиотелескопами. Целью изобретения являение точности йреобразова На чертеже приведена фуема преобразователя. разователя за счет того, что немодулированные сигналы с выходов усилителей подаются на входы компаратора ипервого коммутатора. Управление коммутатором производится таким образом,что на вход опорного сигнала аналогоцифрового преобразователя (АЦП) всегда поступает большое по величине напряжение, Код с выхода АЦП поступаетна входы цифроаналогового преобразователя (ЦАП), на аналоговый вход которого через второй коммутатор поступает больший по амплитуде сигнал,который через третий коммутатор поступает на вход блока формированиявыходного кода, на второй вход которого через второй и третий коммутаторы поступает меньший по амплитудесигнал. 1 ил. Преобразователь перемещения в кодсодержит измерительный и индикаторный диски 1, 2, источники 3, 4 излучения, основные фотоприемники 5, 6, 5 дополнительные фотоприемники 7, 8,уснлители 9-12, дифференциальные усилители 13, 14, компаратор 15, коммутаторы 16-18, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, цифроаналоговый 0 преобразователь (ЦАП) 20 и блок 21формирования выходного кода.з 145539Измерительный диск 1 преобразователя содержит дополнительную дорожку в виде прозрачного кольца и основную измерительную дорожку (на чертеже не ,показаны), которая может быть выпал"5иена как растровой, так и Функциональной, функция пропускания которой изменяется по гармоническому или линейному законам за один оборот валапреобразователя.В предлагаемом преобразователе в качестве основной дорожки используется функциональная дорожка.Отметим, что пары фотоприемников 5, 7 и 6, 8 выполнены на одном крис-талле (т.е. являются двухплощадочныУь=УздпУ = У соз 6,Ь Одновременно постоянные напряжения Уи Уо с выходов усилителей 10, 11 поступают на входы компаратора 15, выход которого соединен с управляющими входами коммутаторов 16, 17 и 18.Допустим, что при нормальных условиях эксплуатации преобразователя амплитуды У, и У сигналов равны. Следовательно, равны и постояные. ные напряжения У , и У на входах компаратора 15. Поэтому на его вы" ходе с равной вероятностью формируется код "0" или "1", поступающий на управляющие входы коммутаторов 16, 17, 18. Отметим, что наличие гистерезиса у компаратора 15 исключает возможность генерации сигналов на его выходе при равенстве входных сигналов. Допустим, что на выходе компарзтора 15 Формируется код "0", При этом через коммутатор 16 на опорный вход АЦП 19 поступает напряжение У а на измерительный вход - напряжение Ус выходов усилителей 10, 11 со".ответственно. На выходе АЦП 19 Формируется код, равный 25 35 40где У,у 11 х у 11 мфкс0150 55ми). Основным достоинством таких фотоприемников является малый уходразброса чувствительностей между пло щадками от дестабилизирующих факторов. Отметим также, что пары фотоприемников 5, 7 и 6 и 8 сдвинуты друг относительно друга на 92.Преобразователь работает следующим образом. При перемещении, измерительного диска 1 относительно индикаторного диска 2 излучения источников 3, 4,модулированные сопряжением основнои измерительной дорожки и щелей инди каторного диска 2, попадают на основные Фотоприемники 5, 6, на выходахкоторых генерируютсягармоническиесигналы. Эти сигналы поступают навходы усилителей 9, 12, на выходахкоторых Формируются сигналы У, = У+ У,зь.п 0У=У +У сози У,постоянные составляющие сигналов;У, и У - амплитуды сигналов;6 - угол поворота валапреобразователя,В связи с тем что дополнительные фотоприемники 7, 8 размещены напротив прозрачного участка дополнительной кольцевой дорожки, на их выходах будут генерироваться постоянные напряжения, зависящие от интенсивностей излучателей 3, 4 и чувствительностей фотоприемников 7, 8. Юстировку преобразователя производят таким обра" зом, чтобы напряжения на выходах усилителей 10 и 11, были бы равны постоянным составляющим сигналов У и У; соответственно (т,е. У, и Ц,). 04Это можно производить регулированием как крутизны характеристик Фотоприемников 7, 8, так и коэффициентов усиления усилителей 10, 11.Гармонические и постоянные сигналы с выходов усилителей 9-12 поступают на соответствующие входы дифференциальных усилителей 13, 14, на выходах которых формируются симметричные относительно нуля сигналы,где М- макимальное число, равное 11111.Так как У 1 = Уо, то И макс = 1 кСигнал У ,з 1 п б с выхода усилителя 13 через коммутатор 17 поступает на аналоговый вход перемножающего ЦАП 20, на цифровые входы которого поступает код с выхода АЦП 19. Величина выходного напряжения ЦАП 20 определяется его коэффициентом передачи. При максимальном значении кода ЦАП 20 его выходное напряжение равно:где и - число разрядов,В связи с тем что величина 1/2 " очень мала (так; для 10-разрядного ЦАП 20 составляет меньше 0,0013), то ею можно пренебречь и Уц = У = П,ядпВ. Таким образом, равные по амплитуде сигналы поступают на блок 21 формирования выходного кода, представ ляющий собой широко известный преобразователь синуса-косинусных сигналов в код.Отметим, что в случае формирования на выходе компаратора 15 кода "1" коммутация коммутаторами 16-18 произвелась бы таким образом, что на опорный вход АЦП 19 поступило напряжение Б , а на аналоговый вход ЦАП 20 - 0,:сояд. При этом на выхо дах блока 21 формирования выходного кода присутствуют сигналы, аналогичные сигналам при значении кода "0" .на выходе компаратора 15.Предположим, что от влияния деста- ЗО билизирующих факторов сигналы на выходах усилителей 9, 10 уменьшились в К раз. Тогда на входы компаратора 15 поступят напряжения, равные Б ,/К и У , и на выходе компаратора 15 сформируется код "1", поступающий на управляющие входы коммутаторов 16-18. При этом на вход опорного напряжения через коммутатор 16 поступит напряжение Бо, а на иэмери тельный вход - Б , /К. Аналогичным образом на аналоговый вход ЦАП 20 через коммутатор 17 поступит сигнал П .соя 8 с выхода усилителя 14, а на вход коммутатора 18 - сигнал Б,/Кя 1 п 8.Коммутация коммутаторами 16-18 производится таким образом, что на опорный вход АЦП 19 и аналоговый вход ЦАП 20 поступают большие по величине напряжения, т.е. Пи Бсояб,Тогда код на в,иоде АЦП 19 будет что соответственно приведен к уменьшению в К раз коэффициента передачи .ЦАП 20. Поэтому напряжение на выходе его будет ББ пКсояТаким, образом, уменьшение амплитуды синусоидального сигнала в К раэ приведет к аналогичному уменьшению амплитуды косинусоидального сигнала на выходе ЦАП 20. Равные по амплитуде синусоидальный и косинусоидальный сигналы через коммутатор 18 поступают на входы блока 21. Коммутация коммутатором 18 производится так, что на первом входе блока 21 всегда присутствует синусоидальный сигнал, а на втором входе - касинусоидальный. Формула и э о б р е т е н и я Преобразователь перемещения в код, содержащий два источника излучения, каждый из котарых через основную и дополнительную дорожки индикаторного и измерительного дисков оптически соединен с соответствующими основными и дополнительным фотоприемниками, блок формирования вы- . ходного кода, первый коммутатор, аналого;цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены два дифференциальных усилителя, компаратор и два коммутатора, выходы основных фотоприемников соединены с первыми входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, выходы дополнительных фотоприемников соединены с вторыми входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, с первым и вторым входами компаратора и с первым и вторым информационными входами первого коммутатора, выходы которого соединены с входами аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с цифровыми входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым информационным входом второго коммутатора, выходы дифференциальных усилителей соединены с информационными входами третьего коммутатора, первый выход которого соединен с входом опорного сигнала цифроаналогового преобразователя, а второй выход - с вторым информационным входом второгоСоставитель Е.Бударинактор М.Циткина Техред М.Ходанич Корректор Н.Король Заказ 7459/57 Тираж 879 Подписное3 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/ при ГКНТ СССР Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 1455390 8коммутатора, выходы которого соеди- соединен с управляющими входами перчены с входами блока формирования вого, второго и третьего коммутатоыходного кода, выход компаратора ров.