Устройство для преобразования перемещений в код

Лата опубликования описания 27.06.80(72) Автор изобретения А. И. Никонов Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационныйинститут им, академика С. П, Королева(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАН ИЯ ПЕРЕМНЦН(ИЙ В КОД Изобретение относится к системам автоматического управления, а именно к преобразователям перемещений в дискретный электрический сигнал,Известно устройство для преобразования перемещений, содержащее магнитопро 5вод, боковые и торцовые грани которогоохвачены обмоткой возбуждения, вдольмагнитопровода распределены рабочиеобмотки, причем плоскости их витков1 Оперпендикулярны направлению перемещений магнитопроводного якоря 11.Недостатком известного устройстваявляется низкая помехоустойчивость, Дляобеспечения однозначности определениякоординаты положения якоря необходимоподсчитывать количество пройденных рабочих обмоток (считывающих элементов),причем наличие помех или сбоев счетного устройства приводит к искажению выходной информации, к потере достоверности преобразования, К снижению помехоустойчивости ведет также наличие цепипоследовательно включенных пар рабочих 2обмоток, каждая из которых имеет остаточное нескомпенсированное напряжение.В случае преобразования средних илибольших перемещений эти остаточные ситкалы, суммируясь, становятся сравнимыми или превышают значения рабочих периодических перепадов выходного напряжения, Известное устройство имеет, крометого, невысокую точность, что объясняется отклонениями плоскостей витковвозбуждаюшей и рабочей обмоток от взаимной перпендикулярности при изготовлении преобразователя, Зто,прежде всего,касается рабочих обмоток и участковобмотки возбуждения, расположенных воз,"ле торцов основания, В результате появляется отклрнения формы выходной функции от периодичности, т,е, значение сигнала не дает возможности однозначно связать его с координатой якоря,Продольные габариты устройства увеличены за счет обмотки возбуждения, а поперечные определяются суммарной высотой магцитопровода, обмоток, выступемя якоря и зазорами,Устройство, кроме"того, характеризуется низкой виброустойчивостыс- при нерабочих смещениях якоря в сторону обмоток возбуждения или рабочей обмотки происходит их повреждение,Наконец, известное устройство спож -но в настройке и изготовлении; несбходиМа взаимная юстировка рабочих и возбукдающей обмоток (прежде всего, обеспегчение приближения к взаимной перпендикулярности плоскостей ях витков), атакже дальнейшая их юстировка с подвижным як.орем,10 Наиболее близким техническим решением к данному устройству является устройство для преобразования перемещенийв код, содержащее якорь, считывающие 20элементы, расположенные на основанияи подключенные через согласующий блокк входу преобразователя напряжения вкод, и преобразователь прямого копа вщверсный, выход которого подключен квходу регистра грубого отсчета, млапаяй разряд которого связан с алементом выборки канала точното отсчете 12,Недостаток этого известного устрой с 1 тва состоит в сравнительно низкой точности,Цель изобретения - повышение точ -г(ости устройства пля преобразования перемедений в коп.Поставленная цель достигнута зе счеттого, что в устройство введены яцдикаторные с гятывающце элементы, размещенные на профилярованцом основаниимежду ребо гями считывающими элементами и соединены через согласующий блоксо входами преобразователя прямого кодев инверсный,На чертеже приведена схема устройстве для преобразования перемещений в коц,Устройство состоит из профилировац 45ного диамагцитцого основания 1, На цемустановлены группы рабочих 2 и индикаторных 3 считыва 1 ощцх апемелтов, ца которых нанесены рабочие 4 и индикаторные5 обмотки, Для определенности па чертсже 5"показано три рабочих я и 1 есть индикаторных элементов, Вдоль основания 1 перемещается мегнятопроводцый якорь 6, Выходы групп обмоток 4 я 5 соединены со5"входами согпасу 1 ошсго блоке 7. Согласую"щий блок 7 содержит,в свою очередь,детекторы 8, 9, 10, 11, 12 и 13, апементы 14, 15, 16 я 17 ИЛИ, элементы 8сравнения 18 и 19 элементы 2 О, 21,22 и 23 И, управляемые ключи 24, 25,26, 27, 28 и 29, Ключи соединены совходами 30 преобразователя напряженияв код, соединенного через регистр 31 точного отсчета 31, элемент 32 выборки,и блок 33 элементов ИЛИ с выходом 34младших разрядов, Шины сигналов упревпения ключами блока 7 соединены со входами преобразователя прямого кода в инверсный 35, Элемент 32 выборки, в зависимости от состояния младшего разряда 36 регистра грубого отсчета 37 реапизует функцию передачи прямого кодас регистре 31 на выхоцы 34, либо передачу на выхопы 34 инверсного кода, занесенного в регистр 3 1, Значения старших разрядов выходного копа снимаютсяс выхода 38 регистра 37,Устройство работает следующим образом,Когда якорь 6 перемещается вдольосновецяя 1, например, в цагравлении, отмеченном стрелкой, не выходах рабочихобмоток 4, запитываемых от источникапеременного тока (на чертеже це показан), появляются сигналы, вызванць,.езамыканием магнитных цепей считыва,щих элементовгруппы 2 за счет поочередногоперекрытия их зазоров частью якоря 6. В случае его приближения к любому элементу изгруппы 2, на выходе обмотки 4 этого элементе амплитуде выходного сигнала неащеет увепичятветься. я достигает максимума в положении противостояния центров рабочего считываюпего элемента иякоря 6, При удалении якоря 6 от центре рабочего считывающего элемента,амплитуде выходных сигналов его обмотки4 снова уменьшается (из-за снижениямагнитной проводимости цепи считывающсго элемента) и в конце концов оказывается перекрытой нарастающими сигналами, снимаемыми с выхода следуюцего рабочего алемея, в направлениикоторого движется якорь 6,Каждому рабочему элементу группы 2 поставлено в соответствие цва индикаторных алемента группы 3, расположенных по его краям, Изменение амплитупы сигналов, поступающих с выходных обмоток 5 при перемещениях якоря 6 происходит аналогично тому как это было описано для рабочих алементов группы 2 с обмотками 4,Выходные сигналы от элементов 18 и 19 сравнения, со входами которых че 5 7429 рез детекторы 9, 10, 11 и 12 соединены индикаторные обмотки 5, снимаются лишь в случае, когда пороговые уровни элементов 15 и 16 ИЛИ превышаются хотя бы одним из их выходных сигналов, т,е.когда вблизи хотя бы одного из индикаторных считывающих элементов 3 находится магнитопроводная часть якоря 6.Тогда с соответствующего этому элементу выходу устройства сравнения выдает ся сигнал высокого уровня, управляющий замыканием соответствующего ключа к прохождением рабочего сигнала на вход преобразователя 30 папряженпе-код. 98 бнечетно (единичное состояние разряда 36) то на выход 34 поступает код, инверсный записанному в регистр 31 точного отсчета, инверстный код, как известно, с точностью до значения своего младшего разряда равен дополнительному (считая, что целая единица выходного кода содержится в разряде 36). Это обеспечивает соответ ствие возрастания кода возрастанию координаты движения якоря при переходе с одной половины шага установки любого рабочего элемента группы 2 на другую через центр этого элемента, Содержимое регистра 37 грубого отсчета выдается по выходам 38 (старшие разряды) и 34 (младшие разряды), Так, если якорь 6 перекрывает часть зазора рабочего элемента группы 2, то наибольший по уровню индикаторный сигнал считывается с выхода ближайшего к 20 якорю левого индикаторного элемента группы 3, Он преобразуется к аналоговому виду детектором 10 и через элемент 18 сравнения управляет замыка - нием ключа 26, через который осущест вляется подача рабочего сигнала на вход преобразователя 30, оцифровывающего и выдающего в регистр 31 код координаты центра якоря внутри участка полушага (0,5 Т) установки рабочих считывающих 30 элементов группы 2, Сигналы с выходов других индикаторных элементов группы 3 в рассматриваемом положении малы, что обусловлено отсутствием в их зазорах части якоря 6,поэтому элементы 14, 16 з 5 и 17 ИЛИ обладая определенными пороговыми уровнями, не срабатывают и препятствуют замыканию ключей 24, 27-29.Число, соответствующее количеству пройденных центром якоря 6 полушагов 40 0,5 Т устанавливается на регистре 37. Содержимое младшего разряда 36 регистра 37 использовано для устранения рассмотренной выше неоднозначности соответствия внутришагового положения цент ра якоря и выходных сигналов рабочих обмоток (как указано выше, уровень этих выходных сигналов при перемещениях якоря внутри шага установки рабочих считывающих элементов имеет сначала возра стающий, а затем убывающий характер и одинаков в положениях якоря, симметричных относительно центра рабочего считывающего элемента), Если число пройденных полушаров четно (в разряде 36 за писан ноль), то элемент выборки 32 передает через блок 33 элементов ИЛИ прямой код внутришаговой координаты, если Поскольку выходной код имеет позиционный характер, то воздействие внешних или внутренних помех не приводит кпотере или искажению выходной информации, Выходы рабочих обмоток предложенного устройства не соединены между собой, что позволяет снизить максимальный уровень остаточного нескомпенсированного сигнала в несколько раз,При внешних вибрационных и ударныхвоздействиях нерабочие смещения якоряне разрушают обмоток предложенного преобразователя, Точность преобразованияповышена за счет устранения воздействиявозбуждаюшей обмотки на рабочую, чтоснижает погрешность преобразования впределах шага нанесения рабочих считывающих элементов на значения порядка одного или нескольких десятков процентовот величины шага;Степень сложности настройки преобразователя снижена за счет устранениянеобходимости добиваться приближенияк взаимной перпендикулярности плоскостейвитков рабочих и возбуждающей обмотокснижены требования к юстировке якоряи рабочих элементов, поскольку нерабочие смещения якоря в отмеченных вышепределах допустимы и не ведут к искажению выходной информации,Экономический эффект от использования предложенного технического решения обусловлен указанными выше еготехническими преимушествами,Формула изобретенияУстройство для преобразования перемещений в код, содержащее якорь рабочие считывающие элементы, размещенные на профилированном основании и подключенПИИПИ Заказ 3624/17 Тираж 682 Подписное ШП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Мл 7 742998 Вные через согласующий блок к входу пре- филированном основании между рабочиобразователя напряжения в код, выход к ми считывающими элементами и соедикоторого через последовательно соединен- пенные через согласующий блок со вхоные регистр точного отсчета, элемент дачи преобразователя прямого кода в инвыборки, связан с блоком элементов ИЛИ, 5 версный,и преобразователь прямого кода в инверс- Источники информации,ный, восход которого подключен к входу принятые во внимание при экспертизерегистра грубого отсчета, младший раз, Зарипов М, Ф. Преобразователи сряд которого соединен с элементом распределенными параметрами для автовыборки, от л и ч а ю щ е е с я тем 1 О матики и информационно-измерительнойчто, с целью повышения точности устрой- техники, 1969, с, 64,ства, в него введены индикаторные считы, Патент ПНР % 74629,вавщие элементы, размещенные на про- кл. 0 01 Э 5/20, 1972 (прототип),