Способ преобразования перемещения в код

уг- ет 86,РЕ тике и ть ис- очниовым ю поналога-ци ово вычислите преобразо Спосо в код осущ СКД 1 нусно-коси рованные быть предс Ов= -Ольныи бло ватель (А б преобр ествляетс преобраз нусные с значения тавлены к 3 иа фр.ЦП) 4,эзования пея следующиует перемещение в сигналы О и Ос, нормкоторых Оз и Ос могутследующим образом:р+ Лы (1) ремещениям образом Ос= - =соз р О д а,1 з 1 и р + Ьа созр + + Ь 2 соз 2 р+ эз зп Зр Лз = Ьзо + а 2 зл 2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское сМ 1159162, кл,Высокоточнловых перемещжа нова, - М.:стр. 96-97,(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МЕЩЕНИЯ В КОД(57) Изобретение относится к автома вычислительной технике и может бы польэовано для связи аналоговых ис ков информации с цифр вычислительным устройством, С цель Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.Целью изобретения является повышение точности путем компенсации погрешностей высших гармонических составляющих и упрощение способа путем уменьшения вычислительных операций. На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации способа.Устройство содержит синусно-косинусный датчик (СКД) 1, блок 2 преобразования синусно-косинусных сигналов в код фазы,вышения точности путем компенсации погрешностей высших гармонических составляющих и упрощения путем уменьшения вычислительных операций, в способе преобразования перемещения в код, основанном на преобразовании перемещения в синусно-косинусные электрические сигналы, измерений амплитуды и фазы этих сигналов, опреДелении коэффициентов дискретного преобразования Фурье корректирующего сигнала в функции фазовых значений нэ каждом периоде синусно-косинусных сигналов, формировании корректирующих кодов в виде тригонометрического ряда и их суммировании с соответствующими фазовыми значениями, выбирают в качестве корректирующего нормированный синусный сигнал, а коэффициенты тригонометрического ряда корректирующих кодов Л определяют по соответствующим формулам, 1 ил, 1686698+а 4 з 1 п 4 р+)+ Ь 4 со 4(ф+ ): (4)л Л.р - реальное значение пространственной фазы сигналов СКД, пропорциональноеперемещению;Оо - номинальное значение амплитудыпервой гармоники сигналов СКД;Лв, Лс - относительная величина искажения сигнала Ов, Ос соответственно;Ьво,ав 1,Ьв 1,ас 1,Ьсм;а 2 аа,Ь 2,Ь 4 - амплитуды гармонических составляющих искажений.Здесь учтены наиболее значительныевысшие пространственные гармоники (дочетвертой включительно) сигналов СКД,Кроме того, принято, что искажения формысигналов СКД этими гармониками одинаковы.Затем определяют измеренное значение 1 р пространственной фазы р по измеренным амплитудным значениям сигналовСКД1 р = у+ Лр=агсщ - ,Ов(5)Осгде Л р - погрешность преобразования,обусловленная наличием искажений сигналов СКД,При этом величина погрешности с учетом выражений (1) - (5) после соответствующих преобразований может быть в первомприближении представлена следующим образом;Лф = - Ьв 1 ас 1+ (а 2 Ь 2 - 2 Ьсо) х12х з 1 п р+ (Ь 2+ а 2+ 2 Ьво) соз 1 р++ Ь 4) соз 5 ф, (6)Затем подвергают Фурье-анализу вфункции ф корректирующий сигнал Ов свыхода АЦП 4, который в функции 1 р, согласно выражениям (1),(3),(5),(6), можно представить следующим образом;1Овф = - 2 Ьво - Ь 2 - а 2 + (4 + Зав 1 +410 В результате решения данной системы линейных уравнений определяются выражения неизвестных Ьво,Ьсо,Ьв + ась Ьс- авьа 2,.аа,Ь 2 Ь 4 через известные значения коэффициентов ДПФ. Полученные выражения подставляются в формулу для внутри- шаговой погрешности Л марв с учетом выражения (6)- 2 аз 1 п 51 р - 2 Ьз соз 5 ф+ (Ь 4 -- аа) з 1 п 61 р- (аа+ Ь 4) созбФ 1, (7)В результате выполнения дискретногопреобразования Фурье (ДПФ) последова тельности иэ и равномерно распределенных по периоду отсчетов функции,Оввычисляются коэффициенты ДПФи -А = -Ов(1 р к) 1 П 1 ф; (8)и- О2В = -Ов(1 р к) СО 1 фь (9)к=Огде ф=- 2 л 1(10) 151=2,6; п12.Затем формируют корректирующий кодв виде тригонометрического ряда и суммируют его с соответствующими фазовымизначениями фр= 1 р+ 2(А 2+ А 4 - 2 Ва+ ЗАб -- 2 В 6) 1 п 1 р+ (В 2+ 2 А 4+ Ва ++ Вб соз 5 ф (11)Справедливость полученного выражения можно обосновать следующим образом.Найденные коэффициенты ДПФ выражаются согласно выражению (7)А 2 = - (2 ьсо+ 2 а 2 - аа - Ь 4);1435 4Аз =- - (Ьс 1+ 2 аз - ав 1);А 4 = - (2 а 4 - а 2 - Ь 2):14аз,А 5 =- -240 1Аб = - (Ь 4 д 4);4В 2 = -(2 Ь 2 - 2 Ьво+ а 4 - Ь 4);1Вз = (2 Ьз - Ьв 1 - ас 1):В 4 =(2 Ь 4+ а 2 - Ь 2);14ЬЗВ 5=250 1Вб = -- (аа+ Ьа).41686698 55 р-р (12) Переход от полной погрешности к внутришаговой необходим, чтобы исключить из рассмотрения не устраняемую этим способом крупнопериодную погрешность,Подстановка выражения (12) в формулу для расчета значения фазы со скомпенсированной внутришаговой погрешностью, имеющую вид р =0 - Лув,позволяет получить искомое выражение (11),Вычисление коэффициентов ДПФ повторяют для каждого периода сигналов СКД, тем самым осуществляют процесс адаптивной коррекции погрешности при изменяющихся от периода к периоду составляющих искажений сигналов СКД.Представленное на чертеже устройство для реализации способа работает следующим обоазом.СКД формирует на своих выходах сигналы вида (1),(2), которые и ри помощи блока 2 (выполненного, например, в виде последовательно соединенных фазорасщепителя, блока стробируемых компараторов и дешифратора) преобразуются в код ф согласно (5), который поступает в вычислительный блок 3 по сигналу опроса, формируемому им циклически на первом управляющем выходе, При достижении выходного кода блока 2 значений, определяемых согласно (10), вычислительный блок 3 сигналом на своем втором управляющем выходе запускает АЦП 4 (построенный, например, на микросхеме К 572 ПВ 1), котооый формирует очередной отсчет сигнала ОЯ, передаваемый в вычислительный блок 3. По окончании прохождения очередного полного периода (при перемещении вперед или назад) вычислительный блок 3 вычисляет новые значения коэффициентов ДПФ согласно выражениям (8) и (9). Эти новые значения используются при прохождении следующего периода для вычисления искомого скорректированного значения р согласно выражению (11), выполняемого по запросу или циклически,Окончание прохождения очередного полного периода сигналов СКД определяется по скачкообразному изменению кода ф от максимальной его величины до минимальной (или наоборот),В качестве вычислительного блока 3 используется однокристальная микро-Э В М типа КМ 1816 В Е 48.Предлагаемое техническое решение 5 эффективно при использовании в каналеточного отсчета многоотсчетного преобразователя перемещения в код с многопериодны м СКД (например, растрового фотоэлетктрического типа), поскольку в нем 10 искажения сигналов мало изменяются о 1 периода к периоду, следовательно, значения коэффициентов ДПФ, полученные на предыдущем периоде, справедливы и для последующего периода, где они используются для 15 коррекции,Формула изобретенияСпособ преобразования перемещенияв код, основанный на преобразовании пере 20 мещения объекта в синусно-косинусныеэлектрические сигналы, измерении амплитуды синусно-косинусных сигналов в дискретных пространственных положенияхобъекта, определении фазовых значений си 25 нусно-косинусных сигналов в тех же дискретных пространственных положениях,определении синусных А 1 и косинусных Вкоэффициентов дискретного преобразования Фурье корректирующего нормирован 30 ного сигнала в функции фазовых значенийна каждом периоде синусно-косинусныхсигналов, формировании корректирующихкодов в виде тригонометрического ряда и ихсуммировании с соответствующими фазо 35 выми значениями синусно-косинусных сигналов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности и упрощения способа,выбирают в качестве корректирующего нормированный синусный сигнал, а синусный/40 А и косинусный В коэффициенты тригонометрического ряда корректирующих кодовопределяют по формуламА 1 = 2 (А 2+ А 4 2 В 4+ ЗАб -2 Вб 1, А 2 ==2(Вз + Вб); Вз = 2 (В 4 - 2 Аб - Вб): В 4 = 2 Вб;Вб = 2 Вб,50 где = 26 - номера гармоник корректирующего сигнала;) = 15 - номера гармоник тригонометрического ряда корректирующих кодов.1686698 Составитель А, Смирнов Янкович Техред М.Моргентал Корректоксимишинец едактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 аз 3611 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изобрете113035, Москва, Ж, Раушска подписное м и открытиям при ГКНТ СССаб., 4/5