Преобразователь перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 1 00 АРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОСТВО СССРТЕНТ СССР) ОСУ ОС ЦЦЦ фтЙЩ-,. Б И, д ю.,ю(54) (57) о сч яв зо ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 911150/282,01.917,02,93, Бюл, М 5нститут электроники АН БССР и Минопытный завод Научно-производстого объединения "НИИТавтопром" А.В.Романов, Е,Г.Паперко, С,П,Елен- и С.В.СамойленкоЛазерные интерферометры. - Новосик, 1978, с. 22 - 27,Фотоэлектрические преобразователи рмации/Под ред. Л,Н.Преснухина. М,; иностроение, 1974,с, 179-180.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение относится к измеритель- технике, в частности, для высокоточных Изобретение относится к измерительн технике и может быть использовано для из ерения перемещений подвижных узлов в с ан 1 ах, приборах, измерительном инстру енте.Известен преобразователь перемещени, содержащий синус-косинусный датчик пе емещений, подключенный к двум идентичным каналам преобразования, каждый из оторых содержит нормалиэатор сигнало с устройствами автоматического регулиро ания усиления и симметрирования, ре енераторный компаратор и реверсивный тный блок.Недостатком данного преобразователя яется сложность и ограниченный диапарабочих частот, Наиболее близким к изобретению по те нической сущности является преобраэова ель перемещений, содержащий синуско инусный датчик перемещений, выходыизмерений перемещений, Целью изобретения является повышение помехоустойчивости путем увеличения гистереэиса компараторов, В преобразователе перемещений, содержащем синус-косинусный датчик перемещений, выход которого подключены к двум идентичным каналам преобразования, реверсивный счетный блок, подключенный к выходам каналов преобразования, каждый канал преобразования содержит два компаратора, две схемы выделения фронта импульса, две схемы выделения среза импульса, две схемы ИЛИ и триггер. Преобразователь позволяет уменьшить влияние шумов на точность отсчета фазы сигнала и повысить помеха- а устойчивость к шумовым выбросам. 1 ил. ФФ ф которого подключены к двум идентичным каналам преобразования, каждый из которых содержит компаратор, нижний и верх- а ний пороги сра баты вания которого с расположены симметрйчно относительно ) нуля, реверсивный счетный блок, подключенный к выходам каналов преобразования.Недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость, обуслов- О ленная малой величиной гистерезиса компараторов.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости путем увеличения д гистерезиса компараторов.Поставленная цель достигается тем, что преобразователь, содержащий синус-косинусный датчик перемещений, выходы которого подключены к двум идентичным каналам преобразования, каждый иэ кото.рых содержит компаратор, вход которогоявляется входом канала преобразования, 1793193реверсивный счетный блок, подключенный к выходам каналов преобразования, снабжен вторым компаратором, двумя схемами выделения фронта импульса, двумя схемами выделения среза импульса, двумя схемами ИЛИ и триггером, установленными а каждом канале преобразования, входы триггера соединены с выходами схем ИЛИ, а выход является выходом канала преобразования, выход первого кбмпараторэ соединен со входами первых схем выделения фронта и среза импульса, вход второго компаратора объединен со входом первого компаратора и подключен ко входу каналу преобразования, выход - ко входамвторых схем выделения фронта и среза импульса, входы первой схемы или соединены с выходами схем выделения фронта импульса, входы второй схемы ИЛИ - .с выходами схем выделения среза импульса, а нижний порог переключения первого компаратора и верхний порог переключения второго компараатора равны нулю.Введение в устройство новых элементов и связей между кими позволяет повысить помехоустойчивость преобразования, В известном устройстве нижний и верхний пороги переключения компаратора каждого канала расположены симметрично относительно нуля и имеют, как правило, величину, равную 0,010 в(0 - амплитуда сигнала) при гистерезисе 0,020. Увеличение гистерезиса до оптимальной с точки зрения помехоустойчивости по отношению к шумовым выбросам величины приводит к увеличению влияния на точность определения фазы сигнала среднеквадратического уровня шумов и изменения амплитуды сигнала;В предлагаемом устройстве благодаря тому, что нижний порог переключения первого компаратора и верхний порог второго компаратора равны нулю, на выходе каждого канала формируется прямоугольный сигнал, фронты которого соответствуют точкам перехода синусоидальных сигналов через О, т,е, точкам минимального влияния средне- квадратического значения шумов на точность отсчета, Кроме того, гистерезис компараторов может быть установлен исхо-дя из максимальной помехоустойчивости к шумовым выбросам, Если же амплитуда шумового выброса превысит величину гистерезиса, то это вызовет двойное срабатывание компаратора и благодаря включению в устройство схем выделения фронта и среза импульса, схем ИЛИ и триггера на выходе канала сформируется импульс помехи, который в соответствии с логикой работы реверсивного счетного блока не будет учтен в результате измерения, 50(фиг,2 б, в), Верхний порог 01 в первого компаратора 2 и нижний. порог Огн второго компаратора 3 равны О, поэтому срез импульсов на выходе первого компаратора и фронт импульсов на выходе второго компаратора соответствувют переходом синусоидальногосигнала датчика 1 через О, Нижний порог 01 н компарэтора 2 и верхний порог О 28 компараторэ 3 равны друг другу по модулю и величина их определяется требованием по помехоустойчивости компараторов к шумовым выбросам. Сигнал с выхода компаратора 2 поступает на входы схем выделения На фиг,1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.З - вариант реализации компара торов.Устройство содержит синус-косинусный датчик перемещений 1, первый 2 и второй 3 регенераторные компараторы, первую 4 и вторую 5 схемы выделения фрон та импульса, первую 6 и вторую 7 схемы. выделения среза импульса, две схемы ИЛИ 8 и 9, триггер 10, реверсивный счетный блок 11, два идентйчных канала 12 и 13 преобразования информации.15 Выводы синус-косинусного датчика перемещений 1 подключены к двум идентичным каналам преобразования 12 и 13, К .входной шине канала преобразования 12 подключены входы компараторов 2 и 3.20 Нижний порог одного компаратора и верхний порог другого компаратора равны О.Выход первого компарэтора 2 соединен с входами первых схем выделения фронта 4 и среза 6 импульса. Выход второго компара тора 3 соединен с входами вторых схем выделения фронта 5 и среза 7 импульса. Входы первой схемы ИЛИ 8 соединены с выходами схем 4 и 6 выделения фронта импульса. Входы второй схемы ИЛИ 9 соединены с выхо- ЗО дами схем 5 и 7 выделения среза импульса.Выходы схем ИЛИ 8 и 9 соединены с входами триггера 10, Выход триггера 10 является выходом канала преобразования 12, к которому подключен один из входов реверсив ного счетного блока 11. Другой вход блока"11 подключен к выходу канала 13.Преобразователь перемещений работа- "ет следующим образом.Синус-косинусный датчик перемеще ний вырабатывает два квадратурных сигнала, один из которых (фиг.2,а) поступает впервый какал преобразования 12 на входы компараторов 2 и 3, другой - во второй канал преобразования 13. Каналы преобразо вания 12 и 13 идентичны. На выходахкомпэраторов 2 и 3 формируются последовательности прямоугольных импульсов1793193 фро т ком а схем 5 сяк р выхо о дя схе Фо Пре жащий.ний, вы идентич дый из тор, вхо преобр блок, по образов а 4 и среза б импульсов, а с выхода ратора 3 - на входы соответствующих и 7, На выходах схем 4 - 7 формируютоткие импульсы, причем импульсы с в схем 4 и 5 выделения фронта, прой му ИЛИ 8, подаются на один вход ра 10(фиг.2, г), а импульсы с выходови 7 выделения среза, пройдя схему , подаются на другой вход триггера 10, В результате на входы триггера 10 10 менно поступают парные импульсы, го выходе формируется последовасть прямоугольных импульсов, фронт которых соответствует точкам перенусоидального сигнала через О, т.к, 15 чкам соответствуют первые импульрах.да выброс превышает величину гисса илиже происходит реверс датчина входы триггера попеременно 20 ают одиночные импульсы, соответсте двойному срабатыванию одного из аторов, На выходе триггера 10 форся импульс помехи (или импульс рекоторый в соответствии с логикой 25 реверсивного счетного блока 11, не1чтен в результате измерения.ал 13 работает идентично каналу 12, и м е р. Синус-косинусный датчик 1 авляет собой фотоэлектрический 30 ый датчик перемещения, на выхоорого формируются два сдвинутых один относительно другого гармох сигнала - синусоидальный и коси- льный. Эти сигналы поступают в 35 ентичных канала преобразования;канал 12, другой - в канал 13. К шине канала 12 подключены два атора, выполненные на стандартнойеме К 1401 СА 1 счетверенных ком ов. Верхний порог компаратора 2 и порог компаратора 3 равны "ОВ".реализации показан на фиг.3, где в ратной связи компараторов введен ичем полярности включения диодов 45 вого и второго компараторов протины, Гистерезисы компараторов 2 и триг есхем 6ИЛИ(фигд)попе еанаетель ои срехода иэтим осыв аК гтерезка 1,постувующкомп рмиру твеса .работбудетК нПрпредрастр вдах к тна 90ничес инусои адва иодинвходн икомпамикро хпарат рнижниПримецепи одиод, прдля певополо рмула изобретения бразователь перемещений, содеринус-косинусный датчик перемещеоды которого подключены к двум ым каналам преобразования, кажоторых содержит первый компара.которого является входом канала зования, реверсивный счетный ключенный к выходам каналов прения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,У3 равны и задаются соотношением резисторов В 1 и Я 2. Величина гистерезиса определяется требованием максимальной помехоустойчивости и имеет величину 0,40, что более чем на порядо выше, чем в прототипе, Сигнал с выхода компаратора 2 поступает на входы схем выделения фронта 4 и среза 6 импульса, а с выхода компаратора 3 - на входы соответствующих схем 5 и 7, Схемы 4 и 5 выделения фронтов импульсов могут представлять собой дифференцирующие цепочки, а схемы 6 и 7 выделвния среза - последовательно включенные инвертор и цепь дифференцирования, Коооткие.импульсы с выходов схем 4 и 5 поступают на входы схем 8, с выходов схем б и 7 - на входы схемы 9, В качестве схем 8 и 9 могут использоваться микросхемы К 555 ЛЕ (ИЛИ+ Е). Импульсы с выхода схемы 8 поступают на один из входов триггера 10 (микросхема К 555 ТМ 2), а с выхода схемы 9 - на другой вход триггера, В результате при движении считывающей головки фотоэлектрического растрового датчика 1 на выходе 1 риггера 10 канала преобразования 12 формируется последовательность импульсов, фронт и среза которых соответствует переходу гармонического сигнала через О. На выходе канала 13 последовательность сдвинута на 90 В ыходы каналов 12 и 13 подключены к реверсивному счетному блоку 11, Блок 11 может представлять собой стандартный учетверитель с реверсивным счетчиком, Число импульсов, накопленное в блоке 11, характеризует величину перемещения,Предлагаемое устройство позволяет уменьшить влияние шумов на точность отсчета фазы сигнала и более чем на порядок повысить помехоустойчивость по отношению к шумовым выбросам.Предлагатся исоользовать устройство в растровых преобразователях линейных перемещений. Увеличение помехоустойчивости позволяет уменьшить вероятность ложного срабатывания устройства формирования импульсов и снизить ошибку регистрации результата измерений. с целью повышения помехоустойчивости путем увеличения гистерезиса компараторов, . он снабжен в каждом канале вторым компа- ратором, двумя схемами выделения фронта импульса, двумя схемами выделения среза импульса, двумя схемамй ИЛИ и триггером, установленными в каждом канале преобразования, входы триггера соединены с выходами схем ИЛИ, а выход является выходом канала и реобразования, выход первого ком1793193 тель А.Ром Иеда ктор Б. Федотов Техред М.Моргентал Корректор 3, Салк аз 493 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Г а, 101 паратора соединен с входами первых схем выделения фронта и среза импульса, вход второго компаратора обьединен с входом первого компаратора и подключен к входу канала преобразования, выход - к входам вторых схем выделения фронта и среза импульса, входы первой схемыГ ИЛИ соединены с выходами схем выделения фронта импульса, входы второй схемы ИЛИ - с выходами схем выделения среза импульса, а нижний порог переключения первого компаратора и верхний порог переключения второго компаратора равны нулю.