Преобразователь перемещения в код

) . Кл, 608 С 900 присоединением заявк3) Приоритет3) Опубликовано 05.06 Гасударственный комнтет Саввтв Инннстраа СССР на делам нэобретвннй н сткрытнй(45) Дата опубликования описания 15,04,7(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД в Выходнон обмотк ой оннкн на Изобретение относится к автоматике и иэмерй тельной технике и может найти применение для измерения перемещения рабочих органов металлорежущих станков.Известны преобразователи перемещения в цифровой код, в которых использованы в качестве5 датчика перемещения СКВТ и индуктосины 1 .Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь перемещения в код, содержащий генератор импульсов, выход19 которого соединет 1 со входом первого делителя часто. ты,первые два выхода которого через соответствующие импульсные усилители соединены со входами датчика перемещения, выход которого че.реэ последовательно соединенные фильтр нижнихИ частот и усилитель - формирователь подключен к первому входу фазоимпульсного сравнивающего устройства, первый выход которого соединен с вычитаюшим входом реверсивного счетчика, с управляющим входом первого вентиля непосредственно и со входом второго вентиля через инвер.тор. Второй выход фазоимульсного сравниваю.шего устройства соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, управляющими входами третьего и четвер 1 ого венп 1 лей. Выходы четных вентилеи через первын блок сложения соединены со входом второготделйтеля частоты, первый выход которого соединен со вторым входом фазоим.пульсного сравнивающего устройства. Выходы не.четных вентилей через второй блок сложения соединены со входом реверсивнотЪ счетчика, выходы ко.торого подключены к блоку индикации. Информационные входы четных вентилей подключены соответственно к третьему и четвертому выходам первого делителя частоты. Информациоютые входы нечетных вентилей обьединены н подключены к пятому выходу первого делителя частоты 2 .С генератора импульсов импульсы поступают нв вход первого делителя частоты, с выхода которого два ортогональных импульсных сигнала через импульсные усилители поступают на синусную и косинусные обмотки индуктосина. Индуктосин ра.ботает в фазовом режиме, который описывается выражением:явь, УПм саВРПсоВЫ эи Р-ып 1 ьтЕ тР)где Овых -1 Еиндуктосина;а 1 П сЛ - величина цевхлле косинусной обмотки;56208 сов ыс - величина первой гармоники наавходе синуснои обмотки индуктосина.р - текущий угол поворота ротора индуктосина относительно статора,Согласно приведенному выражению фаза первой гармоники на выходной обмотке определяетсяуглом поворота ротора датчика, Сипэал с выходнойобмотки датчика проходит через фильтр нижних,частот, где происходит выделение .рвой гармони.ки, и поступает иа вход усилителя - формироватефя,фррмируюцэего импульс, временное положение которого определяется фазой первой гармоники. Сиг.нал с выхода усилителя формирователя постуйаетна вход фазо импульсээои следящей системы,состоящей из фазоимпульсного сравнивающего уст.ройства, инвертора, двух вентилей, схемы сложенияи второго делителя частоты, и отрабатывается ею,Импульсы, формируемые этой системой прн отра.ботке, подсчитываются реверсивным счетчикомуправляющим индикатором.Низкая помехоустойчивость преобразователейподобного типа затрудняет внедрение и практическое их использование в промышленности. Наобъекте (например, на металлорежущем станке)вследствие работы силовой электромеханики уровень помехи достаточно высок, а датчик перемещений обычно выполнен отдельно от прибора исоединен с ним кабелем. В датчике и в соединяющем кабеле наводится помеха, переводящая усилитель - формирователь в режим насыщения, Особенно в тяжелом, с этой точки зрения, режиме работаетпреобразователь с индуктосином, выходное налряжение которого составляет всего несколько десят.ков миллнвольт. В резулыат действия помехи, навход фазоимцульсной следящей системы с усилителя-формирователя импульсы не поступают,1Отсутствие сигнала на входе фазоимпульснойследящей системы воспринимается еюкак перемещение в определенном направлении и отрабатывается ею. В зависимости от длительности помехивозможны два случая. Если за время действияпомехи следящая система отрабатывает перемещение меньпэе одного шага датчика (например, длябольшннсгва линейных нндуктосинов 2 мм), топосле помехи происходит отработка в обратномнаправлении до точного значения перемещения.Если за время действия помехи следящая системаотрабатывает перемещение больше одного шага, топосле помехи восстанавливаются значения толькомчапцэнх цифр перемещения (в пределах шага), Вбольшинстве случаев параметры помехи таковы,что она приводит к сбоям в старших разрядахпе 1 х;мешенннаглаю изобретеээия является повышение помехоустойчивости преобразователя перемещения вкод.Постаялснная цель достигается тем, что в предложенный преобразователь введены дополнительный блок сложенин и счетчик, счетный вход кото.рого соединен с выходом второго блока сложения.Установочный оод счетчика и вход дополнитель 4ного блока сложения подключены ко второму выходу второго делителя часТпы. Выход счеэчика соединен с другим входом дополнительного блока сложения. Прн этом оэ раничнвается максимальная величи 5на отработки перемещения фазонмпульсной следящей системы за один период сигнала запиткээ.Схема преобразователя перемещения в цифровой код приведена на чертеже.1 ООн содержит генератор 1 импульсов, делитель 2частоты; импульсные усилители 3,4, датчик 5 пере.мещения, фильтр 6 ннжэпэх частот, усилитель. фор.мирователь 7, сравнивающее устройство 8, вентиль 9, реверсивээый счетчик 10, инвертор 11, вентили 12 - 14, блок сложения 15, делитель частоты 16, 15блок сложения 17, блок индикации 18, счетчик 19 и блок сложения 20.Выход генератора импульсов 1 соединен со входом первого делителя частоты 2, первый и второй выходы которого через усилители 3 и 4 подключены 20ко входам датчика перемещения 5, выход которого через фильтр нижних частот 6 и усилитель - форми.рователь 7 подключен к первому входу фаэоимпульсного сравнивающего устройства 8, Первый выход устройства 8 подключен к управляющим входам вентиля 9 и счетчика 10 н через инвертор 11 ко входу вентиля 12, Второй выход устройства 8 подключен к управляющим входам вентилей 13,14 и счетчика 10. Вторые входы вентилей 9,12 - 14 подключеньэ к третьему, четвертому и пятому выходамделителя частоты 2, причем входы вентилей 9,14 объединены. Выходы вентилей 12,13 через блок сложения 15 подключены к счетному входу делите.ля частоты 16, первый выход которого подключен ко второму входу устройства 8, Выходы венти.лей 9,14 через блоки сложения 17 подключены к счетному входу счетчика 10, выходами соединенного с устройством индикации 18, Выход блока сложения 17 подключен к счетному входу счегчи.4 О ка 19, установочный вход которого соединен совторым выходом делителя частоты 16 и входом блока сложения 20, второй вход которого соединен с выходом счетчика 19. Выход блока сложения 20 подключен к третьему входу фазонмпульсной сле дящей системы (ФИСС).Преобразователь работает следующим образом.Яа вход делителя частоты 2 поступает сигнал сгенератора 1. С первого н второго выходов дели.теля частоты 2 импульсные сигналы, имеющие форму меандра и сдвинутые один относительно другого на четверть периода, через импульсные усилите.ли 3,4 поступают на синусно . косинусные обмотки датчика перелэешення 5. Фаза первой гармоники на выходе датчика определяется перемещением ротора датчика относительно статора. Выделение первой гармоники осуцэествляется фильтром нижних частот 6. Далее происходит усилепне первой эармоники и формировашк импульса в момент перехода синусоиды через 0 (у илитсль формирователь), 11 млульсный сигнал с еьхда усиди ела формнро.вателя 7 поступал ца вход устройства 8. конрве всовокупности с элемецэами 11. 1, 13,5 и 16 образует ФИСС.Фаэоимцульсцое сравнивающее устройство 8 (фнг, 21 формирует два имиульсиых сицала, дли.тельности которых равны относительному времен.ному сдвигу двух входных сигналов, поступающих ца первый и второй входы. Если первым приходит импульс на второй вход, то сигнал формируется на первом выходе, если приходит импульс ца первый вход, то сигнал формируется на втором выходе, 10 При одновременном приходе импульсов сигналы не формируются. Сброс устройства 8 в исходное состояние осуществляется сигналом со второго выхода делителя 16, поступающим на третий выход устройства 8 через блок сложения 20.15ФИСС работает следующим образом.С л у ч а й 1. Допустим, сигналы на первый и второй выходы устройства 8 пришли одновремен.но. В этом случае через инвертор 11 сигналом с первого выхода устройства 8 открывается вен тиль 12 и закрывается вентиль 13. Частотно импульсныи сигнал с четвертого выхода делителя частоты 2 проходит через вентиль 12 и блок сложе.ния 15 на вход делителя частоты 16, Коэффициент деления делителя частоты 16 таков, что импульсы 75 на его первом выходе следуют с периодами сигналов. запитки и поэтому, если не было перемещения, ротора датчика относительно статора, сигналы на вхоДе устройства 8 постоянно приходят в одной фазе. Сигнал со второго выхода делителя 16, сбра. 30 сывающий устройство 8 в исходное состояние, сдвинут относительно сигнала на первом выходе ца полпериода. С л у ч а й 2, Если произошло перемещение ротора датчика и сигнал на второй вход устройства 8 приходит раньше, чем на первый вход, то импульсьэ ца первом выходе через инвертор 1 закрывают вентиль 12 и на вход делителя 16 импульсЫ не поступают. Одновременно сигнал пер вого выхода устройства 8 сэткрывает вентиль 9, и на вход реверсивного счетчика 10 поступают импуль.сы.С л у ч а й 3, При перемещении ротора датчика в противоположном направлении сигнал со второго 45 выхода устройства 8 открывает вентили 13 и 14.Через венп 1 ль 13 на вход делителя 16 поступает удвоенная частота с третьего выхода делителя 2.Число импульсов, прошедших через вентиль 14 (как и во втором случае), определяется величиной перемещения, цо импульсы на вход счетчика 10 поступают с обрапым знаком, Число, зафиксиро.ванное в счетчике 10, выводится на блок ицдика.ции 18. Помеха, наводящаяся в выходной обмотке датчика 5 и соединительном кабеле между этим , датчиком и фильтром 6 имеет сложээый спектр и высокий уровень. Оца проходит через фильтр 6 и вводит усилитель . формирователь 7 в насыщение, В результате иа время действия помехи импульсы ца выходе усилителя - формирователя 7 отсут 60 ствуют, чттэ приводит к вк иютцию в 1 хэбс 1 ту ФИСГ, как в случае 2. При этоэи импульсы и 1 хмеи 1 еция с выхода блока сложецця 17 полсчитываю 1 ч счетчиком 19, импульс переполнения кс 1 тс 1 огио чс 1 еэ бчок сложения 20 сбрасывает устройство 8 в исхсчгцое ;осгояцие.Таким образом, величина церемеи 1 еция, отриба тываемая за один период сигцалов эаиитки, о рзци. чивается емкостью счетчика 19, а это ириводиэ к тому, что перемещение, зафиксированное и счетчи ке 10 за время действия помехи, оказывается эисиь ше одного шага датчика. По окончании дсйсгии помехи ФИСС отрабатывает системы в с 1 б 1 эаэиоэи направлении. При этом число в счетчике 10 всссэз. навливается до исходного значения, Установка счеэчика 19 в исходное положение осуществляется одновременно со сбросом устройства 8 сигналил о второго выхода делителя6.Введение дополнительного счетчика и блока сложения в преобразователь перемещения в цифро вой код позволяет уменьшить величину ие 11 емс. щения, отрабатываемого ФИСС за один период сигналов запитки датчика. При эгом перемещение. отработанное системой за время действия помехи. не превосходит одного шага датчика и после дейст вия помехи позволяет системе восстановить перво. начальное значение,Формула изобретенияПреобразователь перемещения в код, содсряса. щнй генератор импульсов, выход которого сс еди.Ф цен со входом первого делителя частоты, первые , два выхода которого через соответствуницие им пульсные усилители соединены со входами дачика перемещения, выход которого через последовательно соединенные фильтр нижних частот и увили. тель - формирователь подключен к первому в соду фазоимпульсного сравнивающего устройства, первый выход которого соединен с вычитаюгцим вхо. дом реверсивного счетчика, с управляющим входом первого вентиля непосредственно н со входом в го рого вентиля через ицвертор, второй выход фаэо. импульсного сравнивающего устройства соединен . суммирующим входом реверсивного счетчика, с управляющими входами третьего и четвертого веи. тилей, выходы четных вентилей через первый блок сложения соединены со входом второго лелиэели частоты, первый выход которого соединен со во. рым входом фазоимпульсцого сравнивающего усэ. ройства, выходы нечетных вентилей через вгорои блок сложения соединены со входом реверсивиси о счетчика, выходы которого подключеиь 1 к бис 1 кс индикации, информационные входы четных лгии лей подключены соответственно к треэьему и и и вертому выходам первого делиели чвсио 1 ы, ии формационные входы цечеэиых ввитилеи обэ.сиии. иы и подклвчецги к ияэому выхс 1 лу иервсо дг и 1 эс" ля частоты, о т л и ч а ю щ и й с н тем, ч м, . иьк,.Шекма тираж 77 8 ИИПИ Государствешюго комнт по папа и и зобретсний 133035, Москва, Ж, Рааз 1577/5 пиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Просктнвя,4 повьнпения помехоустойчивости преобразователя, в него введены дополнительный блок сложения и счетчик, счетньп вход которого соединен с выходом второго блока сложения, а установочный вход счетчика и вход дополнительного блока сложения подключены ко второму выходу второго делителя частоты; выход счетчика соединен с другим входом дополнительного блока сложения. Подписноеета Совета Чип 1 стров СССн открытийушская наб., д. 4/5