Двухкоординатный преобразователь перемещения в код

,3 ил. нтеграторы 4нения 6 и 7, прение-интервал 12 вычисления 5, устроиства в еобраэователи 8 ремени, ключи 1 кодов и генерат матор 3, иборки-хра9 напряжи 11, блок13. и0ор но-иэмке итн остиеративнийидйвпроЦелье точн ляется повышепреобразовател На фиг ема двух ремеще льная сх, 1 изображ координатн ния в код ема преоб тервал вре льная схем циональнаябразователя - функциоя напряжеа фиг. 3вычисления ена функого преоа фиг. 2разователмени; на блока нкциона дов.Двухк ремеще тырехкв прич дина ОС ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕ ОМСТВО СССРО ПАТЕНТ СССР) К ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 32сварки им, Е.О.Патонаанченко, А.В.Рыжков и ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ПРЕОБРАЗОЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД.Изобретение относится к информационизмерительной и вычислительной техниможет быть использовано в сварочномиэводстве при оперативном контролерочных перемещений и деформаций ширетение относится к информациерительной и вычислительной тЕХ- может быть использовано, в , в сварочном производстве при ном контроле сварочных перемееформаций широкого класса иэдецессе сварки.ю изобретения явости и упрощение рдинатныи преобразователь я в код содержит излучатель 1, рантный фотодетектор 2, сумв процессе сварки. вляется повышение е преобразователя, что в двухкоординатперемещения в код, ль, четырехквадрантмматор. интеграторы ранения, преобраэотервал времени, клюствующими связями, блок вычисления коработает циклично. В ляются коды Мх и Йу ениям четырехквадра, Эти коды пропори натам Х и У объекта относительрокого класса изделии Целью изобретения я точности и упрощени Цель достигается тем, ный преобразователь содержащий излучате ный фотодетектор, су устройства выборки-х ватели напряжение-ин чи, генератор с соответ дополнительно введен дов. Преобразователь каждом цикле опреде по выходным напряж рантного фотодетекто циональны коорд контролируемой точки но луча излучателя. 2 з Преобразователь 8 напряжение-интервал времени содержит интегратор 14, источник 15 опорного напряжения, компаратор 16, формирователь 17 импульсов, триггер 18, ключ 19.Блок вычисления 12 кодов содержит генератор 20, элементы И 21, 22 и 23, счетный триггер 24, формирователи 25, 26 и 27 импульсов, элемент НЕ 28, счетчики 29, 30 и 31, блоки 32 и 33 вычитания кодов, регистры 34 и 35,Преобразователь работает следующим разом. Устройство работает цикличнбота канала преобразования коХ (интегратор 4, устройство 6 выборки-хранения, преобразователь 8 напряжение-интервал времени, ключ 10) аналогична работеканала преобразования координаты У (иитегратор 5, устройство 7 выборки-хранения, 5преобразователь 9 напряжение-интервалвремени, ключ 11), В каждом цикле работыканала преобразования координаты Х осуществляется:- интегрирование интегратором 4 выходных напряжений четырехквадрантногофотодетектора 2 в течение времени Тц, задаваемого генератором 13;- выборка устройства 6 выборки-хране- .ния выходного напряжения интегратора 4 с "5последующим. запоминанием в течение вре- .мени цикла Тц,- преобразование напряжения Ох навыходе устройства 6 выборки-хранения винтервал времени Тх с помощью преобразо, вателя 8 нэпрякение-интервал времени;- обратное интегрирование интеграто- .ром 4 напряжения на выходе сумматора 3 втечение времени Тх,Преобразователь 8 напряжение - интервал времени работает, следующим образом, По приходе от генератора 13 импульсзапуска Тцустанавливаеттриггер 18, размыкается ключ 19 и интегратор 14 интегрируетопорное напряжение до тех пор, пока не 30сработает компаратор 16 В момент переключения компаратора 16 формирователь17 импульсов вырабатывает импульс, который сбрасывает триггер 18, в результатечего замыкается ключ 19, обнуляя тем самым интегратор 14, По приходе следующегоимпульса Тц описанный выше процесс повторяется. Уравнение преобразования пре-образователя 8 напряжение - интервалвремени запишется в виде . 40 .ОхТх = -В С 1 = Кп Ох, . (1)Еогде Ох - напряжение на выходе устройства1б выборки-хранения;Еа - напряжение на выходе источника15 опорного напрякения;К, С 1 - времязадающие элементы интегратора 14;Кп - коэффициент преобразования преобразователя 8 напряжение-интервал времени;Т, - интервал времени на, выходе преобразователя 8 напряжение-интервал времени,55Блок 12 вычисления кодов рэботаетследующим образом. Навходы блока 12 вычисления кодов поступают трипоследовательности импульсов Т Туи Тц,При этом импульсы Т, и Ту квантуются импульсами, следующими с частотой Го, которые вырабатываются генератором 20, а импульсы Тц, проинвертированные элементом НЕ 28, квантуются импульсами, следующи. 1ми с частотой - 1 о, которые получаются пу 2тем деления частоты. на двэ. с помощьюсчетного триггера 24, из выходного сигнала. которого формирователь 25 импульсов вырабатывает соответствующие квантующие импульсы. Таким образом нэ счетные входы счетчиков 29, 30 и 31 поступают пачки импульсов, коричество которых в каждой пачке пропорционально величинам интервалов времени 2 Тх,2 Ту и.Тц соответственно, Коды М х и Му.с выходов счетчиков 29 и 30 поступают на первые входы блоков вычитания кодов 32 и ЗЗ саответственно, на вторые входы которых поступает код Мц с выхода счетчика 31,.В блоках вычитания кодов 32 и 33 осуществляется вычисление кодов Их = =Их - Мц и Му = Му - Мц, которые переписываются в регистры 34 и 35 соответственно по приходе стробирующих импульсов, которые формируются формирователем 26 импульсов по заднему фронту импульса Тц Таким образом, на выходах регистров 34 и 35 получаем коды Мх и Му соответствецно, Сброс счетчиков 29, ЗО и 31 осуществляется в начале каждого цикла путем подачи нэ их, входы сброса импульса с выхода формиро-. вателя 27 импульсов, который формируется. по переднему фронту импульса Тц.Предполоким, .чта перед. началом преобразования напряжение на выходе устрой-ства б аыборки-хранения равно Он, а его коэффициент передачи равен Квх. коэффициент передачи преобразователя 8 напряжение-интервал времени равен Кп, емкость конденсатора интегратора равна С. Тогда после первого цикла работы напряжение на . выходе устройства б выборки-хранения станет равнымО 1 =О +ООи) Тц ОнКпС " О СОх Тц К + О (1 Ое Кп КвхВ С КС (2)где Ох = О 1+ О 4О = О 1 + О 2 + Оз + О - напряжение, пропорциональное интенсивности. излучения в данный момент времени;В - сопротивление интегратора 4 по входуАналогично, после окончания и-го цикла преобразования напряжение на выходе ус- тройства б выборки-хранения будет равноОх ТцКвх 1РСМ.КпКвх )- 1 + +О Кп Квх )и,(3) Выражение (3) состоит иэ двух частей; г ометрической прогрессии, .сходящейсяОХКп Квх 10 ри условии11, и убыающего, при этом же условии, члена Он(1 ОКи Квх и -- Ц - ф 1. 1,брик й щ /амВС иешемся режиме (п -ф со) при выполне- "5 ии условия ОеКп Квх е " "с 1, напряжение наВС ыходе устройства 6 выборки-хранения стает равным20 Ооо= Игп Опв = (4)Ох Тци- Е. ОХКп .Следовательно, интервал времени Т в становившемся режиме будет равен Тх = Осо Кп = О-Тц (5) ОхЭАналогичное выражение можно запиать и для канала формирования координа 30Тх ОТц,(6) де Оу = О 1+ О 2.Теперь преобразуем выражение (5) слеующим образом: 35201+04) 2 тх ОЕт= 2 01 + 04 + 02 + ОЗ О 2 03, ОЕтц= 01 +02 + 03 + 04 +01+ 04 - 02 - 03тц= 40 0+0 т +Ох.тО,ОЕ. " ткуда получим выражение .Ох,2 Тх - Тц = -Тц Р) 45 . дЕ Ох = О 1 - О 4 - О 2 - ОЗ - НаПряжЕНИЕ, ропорциональное перемещению по кооринате Х контролируемой точки объекта.ыполнив аналогичные преобразования ыражения (6), получим. формулу 2 Т- Тц= - Тц,О; ц О(8) де Оу = О 1 + О 2 - Оз - О 4 - напряжение, ропорциональное перемещению по кооринате У контролируемой точки объекта. Таким образом, интервалы времени Тх и Ту,Тх = 2 Тх - Тц (9)Т= 2 Т - Т,вычисляемые по формулам(10)пропорциональны координатам Х и У контролируемой точки объекта относительно луча излучателя 1. Из выражений (7-10) видно, что при изменении интенсивности излучения излучателя 1 е небольших пределах (5- 10 оь) величины Тх .и Ту изменяются е значительно меньшей степени (по крайнеймере на порядок), поскольку изменениям одного .знака подвержены и числитель и знаменатель. На практике описанный выше итерационный процесс сходится за 4-5 циклов.Операции. вычисления величин интервалов времени Т и Ту в соответствии с выражениями (9) и (10) и преобразования Тх и Ту в код осуществляются в блоке 12 вычисления кодов. Коды й и Иу на выходе блока 12 вычисления кодов пропорциональны координатам Х и У контролируемой точки объекта относительно луча излучателя 1.Формула изобретения 1. Деухкоординатный преобразователь перемещения в код, содержащий излучатель, оптически связанный с четырехквадрантным фотодетектором, первый выход которого соединен с первым входом сумматора и первыми инвертирующими входами первого и второго интеграторов, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго устройств выборки-хранения, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго преобразователей напряжение-интервал времени, выходы которыхсоединены с управляющими входами соответственно первого и второго ключей, вто рой выход четырехквадрантного фотодетектора соединен с вторым входом сумматора и вторым инвертирующим входом второго интегратора, третий выход четырехквадрантного. фотодетектора соединен с третьим входом сумматора, выход которого соединен с информационными входами ключей, четвертый выход четырехквадрантного фотодетектора соединен с четвертым входом сумматора и вторым инвертирующим входом первого интегратора, генератор, выход которого соединен с вторыми входами устройств выборки-хранения и вторыми входами преобразователей напряжение-интервал времени, о т л и ч а ю щ и й с я, тем, что, с целью повышения точности и упрощения преобразователя, в него введен блок вычисления кодов, выходы которого являются выходами преобразователя, а первый и второй входы подключены к выходам соответственно первого и второго преобразователей напряжение-интервал времени, третий вход блока вычисления кодов подключен к выходу генератора, выходы первого и второго ключейсоединены с третьими инвертирующими входами соответственно первого и второго интеграторов, неинвертирующие входы которых подключены к шине общего потенци.- ала. 5,2, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что преобразователь напряжение-интервал времени содержит интегратор, источник опорного напряжение, компаратор,. формирователь импульсов, ключ, триггер, 10 прямой выход которого является выходом преобразователя напряжение-интервал времени, выход источника опорного напряжения соединен с первым входом интегратора, выход которого соединен с 15 информационным входом ключа и первым - входом компаратора, второй вход которого. является первым входом преобразователя напряжение-интервал времени, а инверсный выход триггера соединен с управляю щим входом ключа, выход которого: . соединен с вторым входом интегратора. 3. Преобразователь по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок вычисления кодов 25 содержит генератор, первый, второй. и третий элементы И, первый, второй и третий формирователи импульсов, счетный. триггер, элемент НЕ, первый, второй и третий счетчики, первый и второй блоки вычитания 30 кодов, первый и второй регистры, выходы которых являются выходами блока вычисления кодов, первые входы первого и второго элементов И являются соответственно первым и вторым входами блока вычисления кодов, а выходы соединены со счетными входами соответственно первого и второго счетчиков, выходы которых соединены с первыми группами входов соответственно первого и второго блоков вычитания кодов,выходы которых соединены с информационными входами соответственно первого и второго регистров, вход элемента НЕ является третьим входом блока вычисления. кодов, а выход элемента НЕ соединен с вхо-дами первого и второго формирователей импульсов и с первым входом третьего элемента И, выход. которого соединен со счетным входом третьего счетчика, выходы которого соединены с.вторыми группами входов первого и второго блоков вычитания кодов, выход генератора соединен с вторыми входами первого и второго элементов И и входом счетного триггера,.выход которого. соединен с входом третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход первого формирователя импульсов соединен с тактовыми входами первого и второго регистров, вход второго формирователя импульсов соединен с.установочными входами первого, второго и третьего счетчиков,е ка при ГКН О Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 1 31871ИИПИ Тираж Пударственного комитета по изобретениям113035 Москва ЖРа шская н исноеткрыт4 5