Преобразователь перемещения в код

1562969 ров с 1-го по 1 с+1)-й или 180 - для1 с компараторов с 1 с+2 по 21 с)соответственно попарно. Такое включение компарато ров позволяет повысить точность пре-,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам преобразования сигналов синусно-косинусных датчиков угла, и может быть использовано в измеритель ных системах угловых и линейных перемещений, где основным требованием является высокая разрешающая способность преобразования.Цель изобретения - повышение точ 20 ности и упрощение преобразователя с использованием интерполяции путем уменьшения количества фаз фазорасщепителя.На фиг. 1 приведена структурная 25 схема преобразователя перемещений в код; на фиг. 2-4 - диаграммы, поясняющие работу преобразователя.Преобразователь содержит синуснокосинусный датчйк 1. Угла 9 усилитель 2 30 с прямыми и инверсными выходами, фазорасщепитель 3, 21 с компараторов 4, блок 5 логической обработки, отсчетное устройство 6.Преобразователь перемещений в код работает следующим образом.Синусно-косинусный датчик 1 угла при перемещенииформирует на своих выходах.два ортогональных сигнала.Эти сигналы через усилитель 2 с пря мыми и инверсными выходами поступают на фаэорасщепитель 3, который на своих выходах вырабатывает сигналы, амплитуды которых нормированы, а сдвиг фаз между ними равен 180 Лс при 45 четном 1 с и 180/21 с при нечетном 1 с. Выходные сигналы фазорасщепителя 3 подкЛючены к обоим входам каждого из 21 скомпараторов 4 4 (в данцом слу 11 фчае 1 с = 5), причем к входам компараторов 4-4 (с первого по 1 с+1-й) под ключены пары выходов фазорасщепитео ля 3 со сдвигом фаз, равным 180180 о- -- ш, где ш0,1,21 с, а к1 с ф55 входам компараторов 6-10 (с 1 с+2 -го по 21 с-й)-пары выходов фазорасщепителя 3 со сдвигом фаэ, равным 1801 с образования за счет увеличения вдвоекрутизны входного сигнала, а такжесократить число выходных Фаз азорасщепителя, что существенно упрощаетпреобразователь в целом. 4 ил. где при четном 1 с Г 1,2,2 2,1, а при нечетном 1 с Г = 1,2 1 с,2,1. Число компараторов 4 в2два раза меньше коэффициента .интерполяции (21 с = ) на каждый иэ ком 9параторов поступают две фазы, каждый компаратор 4 сравнивает два соответствующих сигнала между собой и на своих выходах формирует прямоугольные сигналы, фронты которых находятся в местах пересечения, указанных сигналов.В блоке 5 логической обработки в местах фронтов прямоугольных сигналов на выходе компараторов 4 формируются короткие прямоугольные (счетные) импульсы, которые и поступают в отсчетное устройство 6 (в котором осуществляется счет импульсов), а далее информация о перемещения может быть визуализирована на индикаторном табло или передана для обработки в ЭВИ,Принцип работы блока 5 может быть различным, так как методы Формирования счетных импульсов из фронтов прямоугольных импульсов широко известны и решаются обычным способом поэиционной логикиТаким образом осуществляется интерполяция (т.е. внутришаговое деление) шага преобразователя перемещений. Например, если в качестве синусно-косинусного датчика 1 угла использован растровый фотоэлектрический синуснокосинусный преобразователь, шаг которого 20 мкм, то с интерполятором, коэффициент интерполяции которого р =20, мы имеем возможность получить 20 импульсов на один период сигнала преобразователя, т.е. в 20 раз повысить разрешающую способность системы, получая информацию о перемещении величиной в 1 мкм. Рассмотрим подробнее принцип интерполяции на примерах.На фиг. 2 пояснен принцип работы преобразователя с р = 20. Исходными5 15629 сигналами, поступающими с датчика , являются квадратурныесинусные и косинусныйсигналы - А, В. После усиления и фазорасщепления в дальнейших преобразованиях участвуют фазы А, В, С, Р, С, Е. Эти фазы сдвинуты друг относительно друга на 8 (180 /2 5, ибо 1 с в . нечетное, равное 5), полученные сигналы с выхода ФазорасщенитеО ля 3 объединяются в пары (сдвиг фаз в паре180180" - втп), где в = 0,1,21 с) 15 и попарно поступают на соответствующие компараторы 4, т.е. на первый компаратор 4 подается пара, сигпалы в которой сдвинуты на 180 (180180О). На входы компаратора 41 сподаются сигналы А и А; в точке их 20 пересечения и формируется короткий первый счетный импульс (после блока 5 логической обработки) и обозначенный АА. На второй компаратор 4 подается пара, сигналы в которой сдвинуты на 25о о 180144 (180 --- ). Образуемый сиг 5нал после блока 5 логической обработки обозначен РА (поскольку в его образовании участвуют Фазы Г и А). Импульсы образуются в местах пересечения соответствующих сигналов, обозначенных на Фиг. 2 жирными точками. Для получения 20 импульсов за шаг преобразователя (на фиг. 2 для краткости указано 10 импульсов на половине шага) требуется наличие восьми фаз на выходе Фазорасщепителя 3. Рсли бы в компараторе был использован триггер Шмидта, то сравнивался бы один сигнал с выхода Фазорасщепителя 3 с нулевым40 сигналом, а в предлагаемом случае два сигнала с выхода фазорасщепителя 3. Рассмотрим, например, образование пятого импульса на Фиг, 2.При ис 45 пользовании триггера Шмидта он образуется пересечением Фазы Е с нулевым уровнем, ав предлагаемом случае пятый импульс образован пересечением фаз Б и В. Это эквивалентно двукратному увеличению крутизны (или наличию усилителей с коэффициентом усиления 2). В предлагаемой схеме можно в два раза ослабить требования к чувствительности применяемых компараторов 4. В55 точках пересечения двух сигналов между собой повышается точность срабатывания компараторов 4. 69 оАналогично, может быть рассмотрен другс 1 й пример, Преобразователь с коэффициентом интерполяции р = 40 (фиг,З), В этом случае на выходе Фазорасщепителя 3 имеется тоже восемь фаз: А, А, В, В, С, Р, Б, Е. Фазы сдвинуты друг относительно друга на 18180( = 18 , ибо 1 с четное, равное 1 О), Сдвиг фазы в паре, в которые объединяются сигналы на выходе фазорасщепио 180теля 3 равен 80 - вш где ш =1= 0,1,2. 1 с. Такой сдвиг фаз между сигналами, подаваемыми на первые одиннадцать компараторов 4. К входам компараторов 4 с 12-го по 20-й пара выходов Фазорасщепителя 3 имеет сдвиг180фаз, равный --- Г, где Г = 1,2,3,4, 5,4,3,2,1 (поскольку с - четное число), Как и в случае р = 20, импульсы образуются в местах пересечения соответствующих сигналов, обозначенных на Фиг. 3 жирными точками. Из фиг. 3 видно, что для получения коэффициента интерполяции р = 40 (это означает, что при шаге 20 мкм, разрешающая способность достигает 0,5 мкм) требуется, наличие тех же восьми Фаз А, А, В, В, С, Р, Б, Е, однако их другое сочетание, т.еиное спаривание при подаче нг компараторы 4 обеспечивает получение 40 импульсов за период. На фиг,3 обозначены необходимые для этого пары; АА, АС, АР, АБ, АЕ, ЛВ, СВ, РВ, БВ, ЕВ, ВВ, АС, АР, АБ, АЕ, АВ, СВ, РВ, БВ, ЕВ.Точно так же можно показать работоспссобность интерполятора с р = 80 (фиг. 4). Для этого требуется 13 фаэ. Сдвиг Фаз в парах и обозначения участвующих в образовании импульсов пар указаны на Фиг. 4.Формула изобретенияПреобразователь перемещения в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого подключены к входам усшппеля, прямые и инверсные выходы которого подключены к входам фазорасшепптеля, 21 с компараторов, выходы которых подключены к входам блока логической обработки, выходы которого подключсы к входам отсчетного устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цс.чью повышения точностии упрощения преобразователя, в нем выходы фазорасщепителя подключены к обоим входам каждого из компараторов соответственно попарно, причем к входам каждого иэ компараторов с первого по(1+1)-й подключена одна иэ пар выходов фазорасщепителя, соответствуюо 180щих сдвигам фаз 180 - вш где1 с.р - коэффициент интерполяции преобразователя, ю = 0,1,2, ,1 с,к входам каждого иэ компараторов с(1+2) -го по 21 с-й подключена одна иэпар выходов фаэорасщепителя, соответ 180ствУющих сдвигам фаэ - . 1, где1 с1,2 - ,2,1 при четном К1 с1 22 ф 2 1 при нечет 1 Оном 1 с.1562969 Черни Коррект Редактор Л. Зайцева аказ 1068 В оиэводственно-издательский комбинат "Патент"; г, Ужгород, ул, Гагарина Государственно 11303оставитель Е, Будариехред Л.Олийнык ираж 665 Подписноекомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5