Устройство для интерполяции сигналов измерительных преобразователей

О П И С А Н И Е пщ 752139ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнительное к авт, свид-ву 21) 249236818-28 51) М. К,21 Заявлено 06,06. 1 В 730 ф Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(5 43) Спубликовано 30.07.80. Бюллетень45) Дата опубликования описания 30.07.8 531.717 (088.8)(72) Авторь Кулис, Б. И. Минцерис и П, Р,ал ордена Трудового Красногоо научно-исследовательского инеталлорежущих станков А, Каружа, Л. И.Вильнюсский филиэкспериментально ураускас изобретения) Заявитель наменититута УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕРПОЛЯЦИИ СИГНАЛ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙИзобретение относится к измерению линейных и угловых размеров и может использоваться, например, в линейных и круговых измерительных преобразователях перемещения рабочих органов станков с ЧПУ, 5 а также координатно-измерительных машинах.Известно устройство для интерполяции, построенное по компенсационной схеме, содержащее измерительный преобразователь 10 перемещений, компенсационный преобразователь, фазовые детекторы, коммутатор, усилитель, двигатель, цифровой датчик угла 1.Недостатком данного устройства являет ся узкий частотный диапазон преобразования.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для интерполяции сигналов измерительных прсобразоватслей, содержащее двухфазный измерительный преобразователь перемещения, два блока выделения модуля сигналов, подключенные к нему параллельно, сумматор, подключенный к выходам блоков выделения 25 модуля сигналов, преобразователь амплитуда - постоянное напряжение, соединенный входами с входамп и выходами блоков выделения модуля сигналов, блок цифровой пнникации 2, 30 Недостатками такого устроиства является необходимость наличия большого числа компараторов для обеспечения необходимой точности, сложность оперативного пзмснсппя коэффициента интерполяции,Целью изобретения является повышение точности и разрешающей способности,Цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными генератором импульсов счета, делителем частоты, амплитудно-импульсным модулятором, интегратором, тремя компараторами, первый из которых подключен входамп к выходам сумматора и интегратора, второй и третий - к соответствующим выходам двухфазного измерительного преобразователя, инвертором, подключенным к выходу первого компаратора, тремя формирователями импульсов, первый из которых подключен к выходу первого компаратора, второй - к выходу пнвертора, третий - к выходу делителя частоты, двумя двухвходовымп логическими элементамп И, первые входы которых подключены к выходам псрвых двух формирователей импульсов соответственно логическим элементом ИЛИ, подк;ноченным к выходам первых двух логических элементов И, триггером, первый вход которого подключен к выходу лоп 1 чсского элемента ИЛИ, а второй - к выходу третьегоформирователя импульсов, блоком церавнозначности, соединенным двумя входами с выходами второго и третьего компараторов, а выходом - со вторыми входами первого и второго логических элементов И, делителем частоты с переменным коэффициентом деления, третьим логическим элементом И, соединенным входами с выходом триггера и выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, счетчиком импульсов, подключенным входом к выходу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а выходом - к блоку цифровой индикации,На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 представлена временная диаграмма работы устройства,Устройство состоит из измерительного преобразователя 1 перемещений, блоков 2, 3 выделения модуля сигналов, сумматора 4, компараторов 5, б и 7, формирователей 8, 9 и 10 импульсов, логических элементов И 11, 12, 13, логического элемента 14 ИЛИ, интегратора 15, амплитудно-импульсного модулятора 16, делителя 17 частоты, генератора 18 импульсов счета, блока 19 неравнозначностц, цнвертора 20, триггера 21, делителя 22 частоты с переменным коэффициентом деления, преобразователя 23 амплитуда сигнала - постоянное напряжение, счетчика 24 и блока 25 цифровой шдцкацци,Устройство работает следующим образом.Измерительный преобразователь 1 перемещений вырабатывает два сигнала вида зи х и сов х. Эти сигналы поступают на блоки 2, 3 выделения модуля, ца выходах которых образуются цапряжсшгя вцд зи х и сов х соответственно.Полученные выражения суммируются в сумматоре 4, образуя треугольное напряжение, период которого в два раза меньше периода сигналов измерительного преобразователя 1 перемещений. Генератор 18 импульсов счета генерирует последовательность импульсов высокой частоты (фцг 2 а), из этих импульсов делителем 22 частоты образуется сигнал типа меандр (фиг, 2 б), который поступает ца первый вход амплитудно-цмпульсного модулятора 16 ц используется в качестве модулируемого. На другой вход модулятора 16 поступает постоянное напряжение с преобразователя 23, пропорциональное амплитуде сигнала измерительного преобразователя 1 перемещений. Изменение амплитуды сигнала измерительного преобразователя 1 перемещений вызывает пропорциональное изменение постоянного напряжения на выходе преобразователя 23 ц в свою очередь модулирует по амплитуде меандр на выходе амплитудно-импульсного модулятора 16. Меандр интегрируется в интеграторе 15, на выходе которого получается треугольное напряжение 5 О 15 20 25 зо 35 4 О 45 50 55 6 О 65 высокой частоты (фиг. 4 в). Амплитуда этого треугольного напряжения подбирается равной амплитуде треугольного напряжения, образуемого из сигналов измерительного преобразователя 1 перемещений на выходе сумматора 4.При изменениях амплитуды сигналов ца выходе измерительного преобразователя 1 перемещений будет сохраняться равенство амплитудных значений треугольных напряжений на выходах интегратора 15 и сумматора 4. Оба этих треугольных напряжения поступают на компаратор 5. На фиг, 2 в изображено треугольное напряжение высокой частоты, пунктиром показано мгновенное значение треугольного напряжения ца выходе сумматора 4. При равенстве указанных напряжений компаратор 5 срабатывает и выдает импульсы (фиг. 2 г), длительность которых зависит от измеряемой величины и не зависит от изменения амплитудного значения входного сигнала. Формирователь 8 импульсов формирует короткие импульсы (фиг. 2 е). Формирователь 10 импульсов также формирует короткие импульсы (фиг. 2 з) по переднему фронту меандра с делителем 18 частоты.Об изменении положения измерительного преобразователя 1 перемещений в первой четверти периода информацию несет сдвиг фаз между опорным импульсом(фиг. 2 з) и импульсов (фиг. 2 е). При нахождении измеряемой величины во второй четверти периода информацию о положении несет сдвиг фаз между импульсом, сформированным формирователем 9 (фиг. 2 ж) и опорным импульсом (фиг. 2 л),Таким образом, информацию о измеряемой вс;1111 цс в первой и трет.сй четверти несут импульсы фцг. 2 е, а во второй и четвертой четвертях - фцг. 2 ж.Д,я искл 01 ени 51 цсоднозцаиОсти Отсста, т, с. для разлц цгя между собой всех четырех четвертей используются блоки б, 7, 9, 11, 12, 14, 21. На выходе триггера 13 в конечном итоге образуются импульсы, длительность которых определяется фазой (временным расположением) коротких импульсов, несущих информацшо о положении измерительного преобразователя 1 перемещений, относительно опорного импульса в образуемых ца выходе формирователя 10. В качестве примера, на фиг. 2 к им показаны импульсы прц нахождении измеряемой величины в первой ц второй четвертях соответственно.Измерение величины этой длительност 1 осуществляется путем заполнения этой длительности импульсами высокой частоты с выхода делителя 22 частоты с переменным коэффициентом делителя. Делитель 22 делит импульсы с генератора 18 импульсов счета. Коэффициент деления делителя 22 и определяет коэффициент интерполяции всего устройства. Число импульсов подсчиты752139 иг,р вается счетчиком 24 и индицируется в цифровом виде в блоке 25. Таким образом осуществляется внутришаговое деление периода входного сигнала. Формула изобретения Устройство для интерполяции сигналов измерительных преобразователей, содержащее двухфазный измерительный преобразователь перемещения, два блока выделения модуля сигналов, подключенные к нему параллельно, сумматор, подключенный к выходам блоков выделсния модуля сигналов, преобразователь амплитуда - постоянное напряжение, соединенный входами с входами и выходами блоков выделения модуля сигналов, блок цифровой индикации, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности, оно снабжено последовательно соединенными генератором импульсов счета, делителем частоты, амплитудно-импульсным модулятором, интегратором, тремя компараторами, первый из которых подключен входами к выходам сумматора и интегратора, второй и третий - к соответствующим выходам двухфазного измерительного преобразователя, иивертором, подключенным к ьыходу первого компаратора, тремя формирователями импульсов, первый из которых подключен к выходу первого компаратора,второй - к выходу инвертора, третий - квыходу делителя частоты, двумя двухвходовыми логическими элементами И, первыевходы которых подключены к выходам первых двух формирователей импульсов соответственно, логическим элементом ИЛИ,подключенным к выходам первых двух логических элементов И, триггером, первыйвход которого подключен к выходу логиче 10 ского элемента ИЛИ, а второй - к выходутретьего формирователя импульсов, блокомнеравнозиачности, соединенным двумя входами с выходами второго и третьего компараторов, а выходом - со вторыми входами15 первого и второго логических элементов И,делителем частоты с переменным коэффициентом деления, третьим логическим элементом И, соединенным входами с выходомтриггера и выходом делителя частоты с пе 20 ременным коэффициентом деления, счетчиком импульсов, подключенным входом квыходу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а выходом - к блоку цифровой индикации.25 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Зверев А. Е., Максимов В. П Мясников В. А. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л Энергия,,;о 1974, с. 7 б.2, Патент ФРГ ЛЪ 1945206, кл, 42 Г) 500,1974 (прототип),752139 л Составитель Ю. ПетраковскийТехред А, Камышникова Корректоры: О. Иоанесяни Р. Беркович Реда кт лыби Подписнои открытий Тираж 810та СССР по делам изобретен5, Раушская наб., д. 4/5 Изд.376 ударственного комит 113035, Москва, Ж Заказ 1213/15 НПО Поиск унова, 2 Типография