Способ преобразования перемещения в код и устройство для его осуществления

союз советснихсоцидлистичеснихРЕСПУБЛиН щ) Н ОЗМ 1 ПИСА ЕНИЯ ЕЛЬСТВУ ек отоэлекнформа 194,СССР1988. ЕРЕМЕЩЕ ГО ОСУвтоматии может х програмроботозобрести присти прео ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Институт радиофизикитроники АН АрмССР(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАВ НИЯ В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение отнес:,тся ке и вычислительной технике быть использовано в система ,много управления станкамн, технических системах. Цел.-ю ния является расширение обл менения при сохранен-.п точн разования за счет уменьшения влияниятемпературы окружающей среды. С этойцелью в устройство для преобразования перемецения в код, содержащееквантованный элемент 1, целевые диафрагмы 2, источник 3 излучения, блоки4,5 чувствительных элементов, блок 10формирования кода, ЦАП 18 и источник16 опорного напряжения, введены преобразователь 15 температуры в напряжение, дифференциальный усилитель 17,АЦП 19 и блок 9 суммирования-вычитания. Благодаря этому в устройствереализуется способ, позволяющий устранить погрешность, обусловленнуювозникающим при изготовлении отклонением реального шага квантования элемента 1 от идеального, и погрешностьизменения шага квантования из-за изменения длины квантованного элемента1 под действием температуры окружающей среды. При этом формирование корректирующего кода осуществляется наодних и тех же узлах 15-19 одновременно. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.160352Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в робототехнических системах. Цель изобретения - расширение области применения при сохранении точности преобразования за счет уменьшения влияния температуры окружаюшей Средь.На чертеже приведена структурная схема устройства для преобразования перемещения в код, реализующего способ.Устройство содержит квантованный элемент 1, щелевые диафрагмы 2, источник 3 излучения, блоки 4 и 5 чувстВительных элементов, каждый из которых состоит из чувствительных эле-. ментов 6 и 7 и дифференвиального усилителя 8, блок 9 суммирования-вычитания, блок 10 Формирования кода, выполненный на пороговых Формирователях 25 в виде нуль-органов 11 и 12, блоке 13 формирования импульсов и счетчике 14, преобразователь 15 температуры в напряжение, источник 16 опорного напряже" Жия, дифференциальный усилитель 17, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 18 и аналого-цифровой преобразователь АЦП) 19.Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.При перемещении квантованного эле"35 мента 1 относительно щелевых диафрагм 2 происходит преобразование этого перемещения в аналоговые сигналы, нри этом излучение источника 3, мо. - дулированное сопряжением квантованного элемента 1 и неподвижных щелей диафраг 2, попадает на чувствительные элементы 6 и 7, на выходах котсрых генерир:7 ются электрические сиг" калы. В связи с тем, что щели диаФрагм 2 перед чувствн;тельными эле-. ментами 6-17-1,6-2,7-2 сдвинуты друг относительно друга на вялг ину ЧК+1 Д) где И - шаг квантования элемента 1; К . целое число, 1 о элек. трические сигналы на их выходах сдн"- ,нуты друг относительно друга на /2.Противсфазные сигналы счувствительных элементов 6-1, 7-1 и 6-2,7-2 поступают на входы дифферен:.г,5 циальных усилителей 8-1 8-2, на выходах которых Формируются симметрич ные относительно нуля аналоговые сиг 7 4налы, сдвинутые на 7/2 и поступающие на входы блока 10 Формирования кода,В предлагаемом устройстве Формирование кода основано на подсчете количества импульсов, пропорционального перемещению, Для этого аналоговые сигналы с выходов блоков 4 и 5 поступают на входы нуль-органов 11 и 12, на выходах которых Формируются сигналы прямоугольной формы, также сдвинутые на/2. Эти сигналы поступают на входы блока 13 формирования импульсов, в котором по Фронтам входных прямоугольных сигналов Формируются импульсы, последовательность которых с выхода поступает на счетный вход счетчика 14,на выходе которого формируется код, пропорциональный перемещению.Поскольку при изготовлении квантованного элемента 1 возникает технологическая погрешность, нарастающая с увеличением его длины, то в процесс е пр еобра з ования в выходном коде счетчика 14 также присутствует эта погрешность, зависящая от текущего положения квантованного элемента 1.Б связи с тем, что изменение температуры окружающей среды на величинуприводит к изменению длины 1 квантованного элемента 1 на величину где ф, - коэффициент линейного распп- рения квантованного элемента 1,в цифровом эквиваленте перемещения,сформированном на выходе блока 10 Фор-.мирования кода, присутствует погрешность АИ, пропорциональная л 1,Дгя устранения отмеченног о нецос"татка напряжения с выходов преобразователя 15 температуры в напряжениеи источника 16 опорного напряженияподаются на входы дифференциальногоусилителя 17, Величина опорного напряжения берется равной напряжениюпреобразователя 15 те:спературы в напряжение при той температуреприкоторой погрешность квантованногоэлемента 1 равна нулю. Поэтому притемпературе окружающей среды, равнойсю, напряжение на вьвсоде дифферен-циального усилителя 17 равнс; нулю,следовательно, равно нулю напряениена выходе ЦАП 18 и, соответственнокод на выходах АЦП 19. Поэ 1 ому код.1 603 52 7 на выходе блока 9 суммирования-вычитания, являющемся выходом преобразователя, равен значению кода блока 10.Увеличение или уменьшение тем 5пературы на величину ЬС приведет к появлению напряжения Б положительной или отрицательной полярности соответственно, на выходе дифференциального усилителя 17, поступающего на 10 аналоговый вход ЦАП 18, на цифровые входы которого поступает код с выхода блока 10. При этом на выходе ЦАП 18 Формируется напряжение Пцдп =ПИ) 1 х ЗО 50 55 перемещения в код, содержащее квантованный элемент с чередующимисяс шагом У квантования активными и пассивными участками, щелевые диафрагмы,пропорциональное температуре окружающей среды и величине перемещения, т.е, пропорциональное погрешности 61. Напряжение с выхода ПАП 18 поступает на вход двухполярного АЦП 19, на выходе которого Формируется код, пропорциональный п огр ешно с ти 6 1.25 При увеличении температуры длина1 квантованного элемента 1 увеличиовается и на выходе дифференциального усилителя 17 формируется напряжение положительной полярности, Приэтом на выходе знакового разрядаАЦП 19 присутствует низкий уровеньи коды, присутствующие на входах блока 9 суммирования-вычитания, суммируются,При снижении температуры длинаквантованного элемента 1 уменьшается и на выходе дифференциального усилителя 17 появляется напряжение отрицательной полярности. При этом навыходе знакового разряда АЦП 19 присутствует высокий уровень и на выходах блока 9 формируе.ся разность кода,В связи с тем, что погрешностьЫ на выходе блока0 пропорциональна температуре и величине перемещения и код на выходе АЦП 19 также пропорционален температуре и перемещению, т, е, Бц =ЬЯ, то в коде, сформированно 1 на выходе блока 9 суммирования-вь,.итания,. отсутствует погрешность ЬЗ.Технологическая погрешность, возникающая при изготовлении квантованного элемента 1, практически одинако-ва для каждого шага квантования. Поэтому, задавая соответствуюший коэфФициент передачи ЦАП 18 или преобразователя 15 температуры з напряжение или устанавливая соответствующий коэфФициент усиления дифференциального усилителя 17, с помощью тех же самых узлов обеспечивается компенсация технологической погрешности, Рля этого поступают следующим образом. Если реальный шаг квантованного элемента 1 больше идеального, то коэффициент передачи соответствующего блока, например, преобразователя 15, увеличивают, а если меньше, то уменьшают. В результате этого на выходе АЦП 19 корректирующий код зависит не только от температуры, но и от технологической погрешностиТаким образом, в данном случае одновременно исключается влияние на точность преобразования погрешности изготовления элемента 1 и изменение его длины под действием температуры окружающей среды. Формула и з обр ет ения 1. Способ преобразования перемещения в код, основанный. на преобразовании перемещения в первый и второй аналоговые сигналы, сравнении их с сигналом определенного уровня, Формировании по результатам сравнения первого и второго прямоугольных сигналов, формировании последовательности импульсных сигналов по фронтампервого и второго прямоугольныхсигналов, формировании кода перемещения путем подсчета количества импульсных сигналов, формировании опорногоаналогового сигнала и преобразованииего в аналоговый сигнал коррекциипропорционально перемещению, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения присохранении точности преобразованияза счет уменьшения влияния температуры окружающей среды, в качестве сигнала определенного уровня используют постоянный сигнал, формированиеопорного аналогового сигнала осуществляют в зависимости от температурыокружающей среды, аналоговый сигналкоррекции преобразуют в корректирующий код, на величину которого изменяют код перемещения. 2. Устройство для преобразованияСоставитель Е.Ь ударинаТехред И, Гидык Тираж 666 Корректор Л. Пилипенко Редактор Л,Пчолинская Подписное Заказ 3353 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 11303 Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5юПроизводственно-издательский комбинат Патент , г.ужгород, ул. Гагарина,101 7 1603ТсдВинутые друг относительно друга на ве личину И(К+1/4), где К - целое число, источник излучения, связанный через квантованный элемент и щелевые диа 5 фрагмы с входами блоков чувствитель- ныХ элементов, выходы которых соединены с входами соответствующих пороговых формирователей, выходы которых соединены с входами блока формирования импульсов выход которого соеди- ней со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с цифровыми входами цифроаналогового преобразоватепя, источник опорного напряжения, отличающееся тем, что, с цепью расширения области применения прй сохранении точности устройства за счет уменьшения влияния температуры окружающей среды, в него введеныпреобразователь температуры в напряжение, дифференциальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и блоксуммирования-вычитания, первая группавходов которого подключена к выходамсчетчика, выходы преобразователя температуры в напряжение и источникаопорного напряжения соединены с входами дифференциального усилителя,выход которого соединен с аналоговымвходом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с второй группой входов блока суммированиявычитания, выходы которого являютсявыходами устройства.