Способ преобразования перемещения в код и устройство для его осуществления

СОВХОЗ СОВЕТСКСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК ПШ 1 5241 1511 4 Н 03 М 1/2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ(21) 4392917/2 (22) 17.03,88 (46) 23.11.89. (71) Институт ники АН АрмССР (72) А.П,Чибух (53) 681.325(0 Бюп радиэизики и электр чян 88,(56) Авторско У 604020, кл .Преснухин Л ческие преобр М.: Машиностр тельство СССР 1/30, 1976. др, Фотоэлект ели информации 1974, с. 178 свН 0.Н,зоваение 3,1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 2(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в робототехнических системах. Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещения в код. С этой целью в способе преобразования перемещения в код, основанном на преобразовнии" перемещения квантованного элемента 1 в два аналоговых сигнала,1524176 5О15 сдвинутых друг относительно друга на/2 на выходах блоков 4, 8 Фотоприемников, сравнении их с сигналом соответствующего уровня, формировании порезультатам сравнения,на выходах пороговых формирователей 12.1, 12,2двух сигналов прямоугольной формы,формировании в блоке 13 импульсов пофронтам этих сигналов и их подсчетесчетчиком 16, в результате чего формируется выходной код, сравнение осуществляют с опорным напряжением, полученным в результате преобразованияс помощью цифроаналогового преобразователя 17 выходного кода в опорные Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в робототехнических системах.Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещения в код.На фиг.1 приведена структурная схема устройства преобразования перемещения в код; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие способ преобразования н принцип работы устройства.Устройство для преобразования перемещения в код, используемое для однонаправленного перемещения, содержит квантованный элемент 1 с равномерно чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, щелевые диафрагмы 40 2, источник 3 излучения, блок 4 фотоприемников, содержащий фотоприемники 5 и 6 и дифференциальный усилитель 7, блок 8 Фотоприемников, содержащий фотоприемники 9 и 10 и дифференциальный 45 усилитель 11, пороговые формирователи 12,1 и 12.2, блок 13 формирования импульсов, содержащий формирователи 14. 14.2 фронтов и элемент 15 ИЛИ, счетчик 16, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 17, источник 18 напряжения, инвертирующий усилитель 9 и коммутаторы 20 и 21. Устройство преобразования перемещения в код работает следующим обра 55 зом,В исходном (крайнем правом положении) квантованного элемента 1 счетчик напряжения положительной (на выходепреобразователя 17) и отрицательной(на выходе инвертирующего усилителя)полярности, в зависимости от значений(нулевое или единичное) сигналов прямоугольной формы на выходах пороговых формирователей 12.112.2 сравнение осуществляют с опорным напряжением положительной или отрицательнойполярности соответственно, которыепоступают через коммутаторы 20, 21.Таким образом в процессе преобразования исключается влияние погрешностей, возникающих при изготовленииквантованного элемента 1. 2 ил . 16 устанавливается в нулевое состояние. Сброс счетчика 16 в нуль может производиться как при помощи импульса, сформированного на выхоце дополнительного фотоприемника, размещенного напротив специальной к:ели - маркера (не показаны), так и подачей внешнего импульса, "СбросПри перемещении квантованного элемента 1 относительно неподвижных щелевых диафрагм 2 излучение источника 3 излучения, модулированного сопряжением квантованного элемента 1 и щелевыми диафрагмами 2, попадает на фотоприемники 5, 6, 9 и 10, на выходах которых Формируются сигналы треугольной Формы. Так как щелевые диафрагмы 2 перец фотоприемниками 5, 6, 9 и 1 О сдвинуты друг относительно друга на 1/4 11, где У - шаг дорожки квантованного элемента 1, то сигналы треугольной формы сдвинуты друг относительно друга на Т/2. Таким образом, на выходах Фотоприемников 5, 6 и 9, 10 генерируются противофаэные сигналы, поступающие на входы дифференциальных усилителей 7 и 11 соответственно, на выходах которых формируются симметричные относительно нуля аналоговые сигналы (фиг,2 а, б), также сдвинутые друг относительно друга на /2. Эти сигналы поступают на первые входы пороговых формирователей 12.1, 12.2, выходы которых соединены с входами блока 13 формирования импульсов. В связи с тем, что в исходном состоянии при неподвижном квантованном элементе 1 на выходах формирователей 14,1,24176 6весь диапазон измерения Е линейновозрастает от 0 до 11(Фиг. 2 е).Так, в случае перемещения квантован"5ного элемента 1 на величину 1./2 выходное напряжение ЦАП 17 будет У /2.При этом погрешность 61 квантованного элемента 1 равна Ь 1/2. Следоватально, начальные фазы сигналов(Фиг.2 ж) сдвинуты относительно сиг 5 1514.2 фронтов и элемента ИЛИ 15 импульсы не формируются и счетчик 16находится в нулевом состоянии, то вьходное напряжение ЦАП 17МФТИ 1 оп 11 вхюгде Ц- напряжение источника 18напряжения;- код на цифровых входахЦАП 17,Следовательно, нулевое напряжениеприсутствует также на выходе инвертирующего усилителя 19.Таким образом, в начале перемещения нулевые потенциалы с выходов ЦАП17 и инвертирующего усилителя 9 через коммутаторы 20 и 21, управляемыеуровнями с выходов пороговых формирователей 12.1, 12.2, поступают на вторые входы этих формирователей.Величина напряжения Ц источникаод18 определяется по формуле46111Од 11,фгде 11 - амплитуда сигналов на выходах дифференциальных усилителей 7 и 11;а 1 - максимальная погрешностьквантованного элемента 1.Так, например, если погрешность Ь 1квантованного элемента 1 длиною 1 ми с шагом квантования У = 40 мкм, равна 5 мкм (й 1 = 5 мкм)а амплитуда ц,сигналов равна 2 В, то величину опорного напряжения необходимо выбратьравной Ц/2, т.е. 1 В,Таким образом, в начале диапазонаизмерения аналоговые сигналы (фиг.2 а,б) сравниваются с нулевым уровнем ина выходах пороговых формирователей12.1, 12,2 формируются сдвинутые друготносительно друга на/2 сигналыпрямоугольной формы (фиг,2 в, г), поступающие на входы блока 13 формирования импульсов. На выходах формирователей 14,1, 14.2 фронтов по переднему и заднему фронтам формируютсякратковременные импульсы, поступающие,на входы элемента ИЛИ 15, на выходекоторого формируется последовательность счетных импульсов (фиг.2 д).Таким образом, за один период сигнала Формируются четыре счетных импульса. Импульсы с выхода блока 13 поступают на счетный вход счетчика 16, кодна выходах которого является цифровымэквивалентом перемещения. При этомвыходное напряжение. ЦАП 17 при перемещении квантованного элемента 1 на налов в начале диапазона измеренияна величину, пропорциональную Ь 1/2.Прямое Ь, и инвертированное 11 напряжения (фиг.2 ж) с выходов ЦАП 17 иинвертирующего усилителя 9 поступают на входы коммутаторов 20 и 21, выходы которых соединены с вторыми входами пороговых формирователей 12,1,2.2 соответственно. При нулевом значении прямоугольного сигнала на выходе порогового формирователя 12,2(фиг.2 г) коммутатор 21 пропускаетна второй вход формирователя 12.1 напряжение Г положительной полярности 25 с выхода ЦАП 17. При единичном значе"нии прямоугольного сигнала на выходеформирователя 12.2 коммутатор 21 пропускает напряжение отрицательной полярности с выхода инвертирующего усн лителя 19.По результатам сравнения аналогового сигнала с напряжениями Б и У(фиг.2 ж) формируется первый сигналпрямоугольной формы (Фиг.2 з). Каквидно из диаграмм (фиг.2 ж, з), погрешность Д 1/2 не приводит к погрешности воспроизведения уровней квантования и, следовательно, к погрешности преобразователя в целом, 40 На диаграмме (Фиг,2 ж) величинынапряжений 0 н И для двух периодованалогового сигнала показаны неизменными, так как выходное напряжениеЦАП 17 при перемещении квантованногоэлемента 1 на 2 У изменяется крайненезначительно, Так, в случае использования квантованного элементасшагом квантования 40 мкм и длиной 1 мнапряжение на выходе ЦАП 17 изменяется на 11/125000.Аналогичным образом формируетсявторой сигнал прямоугольной формы.Таким образом, устраняется влияние погрешности квантованного элемента 1 на точность преобразования.Формула и з о б р е т е Ни я1. Способ преобразования перемещения в код, основанный на преобразовании перемещения в первый и второйаналоговые сигналы, сдвинутые друготносительно друга на к/2, сравненииэтих сигналов с сигналом соответствующего уровня, формировании по результатам сравнения первого и второгосигналов прямоугольной формы, формировании импульсов по фронтам сигналовпрямоугольной формы, формировании выходного кода путем подсчета количества импульсов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностипреобразования, в нем выходной кодпреобразуют в опорные напряжения положительной и отрицательной полярности, сравнение первого аналоговогосигнала осуществляют с опорным напряжением положительной полярности приодном значении второго сигнала прямоугольной формы и с опорным напряжением отрицательной полярности придругом значении второго сигнала прямоугольной формы, а сравнение второгоаналогового сигнала осуществляют сопорным напряением положительной полярности при одном значении первогосигнала прямоугольной формы и с опорным напряжением отрицательной полярности при другом значении первогосигнала прямоугольной формы. 301 2. Устройство для преобразования перемещения в код, содержащее квантованный элемент с шагом И квантования, щелевые диафрагмы, сдвинутые од на относительной другой на величину Ю (К+1/4), где К - целое число, ис-точник излучения, оптически связанныйчерез квантованный элемент и щелевыедиафрагмы с входами блоков фотоприемников, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго пороговых формирователей, выходы пороговыхформирователей соединены с входамиблока формирования импульсов, выходкоторого соединен со счетным входомсчетчика, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиустройства, в него введены цифроаналоговый преобразователь, инвертирующийусилитель, два коммутатора и источникнапряжения, выходы счетчика соединеныс цифровыми входами цифроаналоговогопреобразователя, аналоговый вход которого подключен к выходу источника напряжения, выход цифроаналогового преобразователя соедийен с первыми информационными входами коммутаторов ис входом инвертирующего усипйтеля,выход которого соединен с вторыми информационными входами коммутаторов,выход первого порогового формирователя соединен с управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с вторым входом второго порогового формирователя, выход второго порогового формирователя соединен суправляющим входом второго коммутатора, выход которого соединен с вторым входом первого порогового формирователя.152476 Составитель Е.БударииТехред А.Кравчук актор О.Голо орректоррав цова аказ 7054156 Тираж 884 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарин