Устройство для формирования сигналов суммарной и разностной частот

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЗК 515 ОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТ ТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТ Н АВТОРСКО(71) Институт твплофизики СО АН СССР (72) Э.К.Скворцов(56) Авторское свидетельство СССР Р 1228252, кл . Н 03 К 5/ 19, 1984.Авторское свидетельство СССР В 1100724, кл, Н 03 К 5/26, 1982.Борзов И.И,Индуктивные преобразователи угла в код. Библиотека по автоматике. Вып. 408. - И,: Энергия, ,1970.(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматической подстройки частоты, а также устройствах автоматики для преобразования переСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРИ 1 РОВАНИЯОВ СУИВАРНОЙ И РАЗНОСТНОЙ ЧА.ЯО 1450095 мещения в код. Цель иэобретения -расширение функциональных воэможностей - достигается путем формированиясигнала от датчика перемещения с преобразованием его в выходной сигналв виде кода с высокой точностью. Для, этого в устройство дополнительно введены элементы И-НЕ 1 и 12, второйКБ-триггер 15 и реверсивный счетчик4 импульсов. Устройство также содержит усилители-ограничителии 2,Р-триггеры 3, 4, 9 и 16, сумматоры 5и б по модулю два, первый КЗ-триг-гер , генератор 8 тактовых импульсов, элемент ИЛИ 1 О, входные шиньс 17и 18, выходные шины 19-22. Предложенное устройство по сравнению с прототипом обладает более широкими функциональными возможностями, так какобеспечивает преобразование перемещения в код с более высокой точнос"тью. 3 ил,Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в устройствах автоподстройки частоты, а также в устройствах автоматики для5 преобразования перемещения в код.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройс"гва эа счет обеспечения возможности формирования сигнала от датчика пере мещений с преобразованием его в выходной сигнал в виде кода с высокой трчностью.На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 и 3 - вре менные диаграммы работы устройства при измерении перемещений и при,формировании разностной частоты соответственно.20Устройство содержит первый и второй усилители-ограничители 1 и 2, выходы которых подключены к информационным входам первого и второго Р-триггеров 3 и 4, выходы которых 25 соединены с первым и вторым входами первого сумматора 5 по модулю два. К первому входу второго сумматора 6 по модулю два подключен выход первого сумматора 5, а к второму входу 30 присоединен выход первого КБ-тригге-ра 7, установочные Б- и Е-входы которого соединены соответственно с , тактовыми входами Р-триггеров 3 и 4 и с первым и вторым выходами генератора 8 тактовых импульсов. Выход второго сумматора 6 соединен с информационным входом третьего Р-триггера 9, к тактовому входу которого подключен выход элемента И 31 И 10 входы которого 40 соединены с выходами генератора 8. К первым входам первого и второго элементов И-НЕ 11 и 12 присоединены соответственно прямой и инверсный выходы второго сумматора Ь, к вторым .45 входам - прямой и инверсный выходы третьего Р-триггера 9, а к третьим - выходы элемента 13 задержки, выход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 10. Выход первого элемента И-НЕ11 соединен с. входом сложения реверсивного счетчика 14 импульсов и установочным Б-входом второго КБ-триггера 15, а Выход второго элемента ИНЕ 12 - с входом вычитания реверсив 55 ного счетчика 14 и установочным К-Входом второго КБ-триггера 15, выход которогО подключен к тактовому входу четвертого Р-триггера 16, информационный Вход которого соединенс выходом первого сумматора 5.Первая и вторая входные шины 17и 18 соединены с входами первого ивторого усилителей-ограничителей 17и 18, первая и вторая выходные шины19 и 20 соединены соответственно синформационным входом и выходом четвертого Р-триггера, третья выходнаяшина 21 соединена с. выходом второгоКБ-триггера 15, четвертая выходнаяшина 22 соединена с выходом реверсивного счетчика 14.Устройство работает следующим образом.Два входных сигнала а,(с) и Ь, (с)(фиг.2 а, б) с частотами Е, и Г усиливаются и ограничиваются усилителями-ограничителями 1 и 2 до полученияимпульсов с единичной амплитудой. Приизмерении перемещения входные сигналы имеют равные частоты.й фазовыйсдвиг Г(/2 Вследствие особенностей работы известных датчиков перемещения.Дискретизация по времени и запоминание сигналов на период дискретизациипроизводится с помощью триггеров 3и 4, первый из которых тактируетсяв моменты времени , п, и+2,совпадающие с фронтами меандра ш(п),формируемого триггером 7 (фиг.2 е),который переключается сигналами с вы"хода генератора 8, а второй тактируется .в моменты времени , и+1,и+3, , совпадающие со срезами меандра ш(п) (Фиг.2 е,),Сигналы а,1(п) и Ь (п) с ВыходОВтриггеров 3 и 4 суммируются по модулю два в сумматоре 5, на выходе которого Формируется сигнал Б(п) суммарной частоты Г+ Й(Фиг.2 д). Этотсигнал инвертируется в интервалахвремени ,п+1, и+21, 1 п+3, и+41,что выполняется в сумматоре 6,на другой Вход которого поступает меандр ш(п), Формируемый триггером 7.Сумматор 6 выдает как прямой, так иинверсный сигналы, которые являютсяразрешающими сигналами, действующимина первых входах элементов И-НЕ 11и 12, Прямой сигнал сумматора - сигнал й(п) (фиг.2 ж).Сигналы Й(п) и Й(п) задерживаютсяна Р-триггере 9 на один такт его работы, поэтому на прямом выходе Ртриггера 9 будет сигнал д(1 т)фиг.2 а), Сигналы д(п) и дгп)действуют на вторых входах элементов3 14500 И-НЕ 11 и 12. Третьи входы элементов И-НЕ 11 и 12 стробируются сигналами Е(н) с выхода элемента 13 задержки (фиг,2 и).Таким образом, отрицательный импульс (сигнал к(н на выходе элемен" та И-НЕ 11 формируется при условии (фиг.2 в) Й(п)Й(п) = 1 и импульс отсутствует, когда Й(п)Й(н) = О. Ус О ловия формирования и отсутствия отрицательного импульса (сигнала 1(п на выходе элемента И-НЕ 12 будут (фиг.2 ): Й(н)Й(н) = 1 и Й(п) х Й(п) = О. 15Выполнение условия Й(п)Й(п) = 1 или,соответственно, условия Й(п) х х Й(н) = 1 означает, что в сигнале Й(п) сохраняется значение 1 или значение 0 при переходе через момент. 2 О дискретизации входных сигналов, Эти случаи имеют место, если входные сигналы а (н) и Ь(н) имеют равные час тоты и фазовый сдвиг, что соответст- . вует случаю измерения перемещений. 25 Импульсы 1(п) и 1(н) подсчитываются реверсивным счетчиком 15 по приращению содержимого которого можно судить о перемещении.Таким образом, можно сказать, что ЗО положительное элементарное перемещение следует суммировать при сохранении.единичного значения сигналом Й(п), а отрицательное элементарное перемещение - при сохранении тем же сигналом нулевого значения.Тем самым доказано, что импульсы на выходах элементов И-НЕ 11 можно использовать для счета элементарных перемещений с учетом их знаков и при 40 этом отсчитывать четыре элементарных перемещения на период входного сигнала, Для каждого же из входных сиг-налов оказывается достаточным всего двух отсчетов на период, 45Теперь рассмотрим формирование сигнала разностной частоты предлагаемым способом. Входные сигналы после дискретизации а(н) и Ь (н), имеющие разные частоты, показаны на фиг.За,б. 50Формируемые сигнал Б(п), меандр ш(н),сигнал Й(н), а также импульсы элементарных перемещений " сигналы к(н) и 1(н) - показаны на фиг,З В-и. Формирование сигнала разностной частоты сводится к подаче импульсных последовательностей, соответствующих элементарным перемещениям разных знаков, на разные установочные входы второго 954.кБ-триггера 15, на выходе которого будет формироваться сигнал 1(п) разностной частоты (фиг,Зи).Фронты и срезы сигнала разностной частоты формируются в моменты времени, когда фронты (срезы) . входного сигнала более высокой частоты "обгоняют" фронты (срезы) входного сигнала более низкой частоты.ЪНо при "обгоне" фронт (срез) сигнала более высокой частоты из отстающего становится операжающим, чторавнозначно изменению знака фазовогосдвига сигналов, т.е. изменению знакаформируемых при этом элементарныхперемещений. Если знак элементарныхперемещений изменяется с "-" на "+",то триггер 15 сформирует фронт сигнала разностной частоты, а если знакизменяется с "+" на "-", то будетсформирован срез сигнала разностнойчастоты.Наконец, рассмотрим формированиесигнала г(п) знака разностной частоты предлагаемым способом. При совпадении фронтов суммарной и разностнойчастот Р-триггер 1 б устанавливаетсяв состояние 1, а при несовпадениив состояние 0 (фиг.Зк), В первом случае (слева на фиг.З) частота сигналаЬ (и) выше частоты сигнала а(п), вовтором случае (справа) - наоборот.Фронты и срезы сигнала разностнойчастоты 1(п) (фиг.2, Зх) формируютсяв моменты "обгона" фронтом (срезом)сигнала более высокой частоты фронтаили среза сигнала более низкой частоты. Поэтому формирование фронта илисреза сигнала разностной частотыпроизводится с некоторой задержкой(менее интервала дискретизации) послефронта или среза того из входных сигналов, частота которого выше.Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает более широкими .функциональными возможностями, так как обеспечивает преобразование перемещения в кодс высокой точностью,Формула изобретения Устройство для формирования сигналов суммарной и разностной частот, содержащее первый и второй усилители- ограничители, входы которых соединены с первой и второй входными шинами, а выходы подключены к информационным1450095 4 Г(л) 3 А И, ГГл 6 у Редактор С.Пекарь Заказ 6975/54 Тираж 929 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 а Ы Ь)д 6 и) о Я(л) 8 /77/Л) д аа) е Составитель А.СмирновТехред М.Дидык Корректор Г.Решетник