Интерполятор для измерительных преобразователей перемещения

Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кд., 6 06 6 7/30 с присоединением заявки йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ИНТЕРПОЛЯТОР ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ Изобретение относится к устройствам преобразования сигналов измерительных преобразователей перемещений и может быть использовано в отсчетно-измерительных системах угловых,и линейных перемещений для станковс программным управлением и коорди-натно-измерительных машин.Известен интерполятор, содержащийсуммирующие и множительные блоки 1 .В этом устроистве синусно-косинусные сигналы преобразователя перемещения перемножаются на квадра-турные сигналы генератора фиксирован ной частоты в умножителях, выходныесигналы которых суммируются в сумматоре и фильтруются фильтром,Невысокая точность множительныхустройств, а также необходимость Узкополосной фильтрации снижает точность и вносит фазовые искажения.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являетсяинтерполятор для измерительных преобразователей перемещения, содержащий синусно-косинусный измерительный преобразователь перемещения,первый и второй блоки выделения мо-дуля, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами синусно-косинусного измери-тельного преобразователя перемещений, первый и второй двухвходовые сумматоры, входы которых соединены с первым и вторым выходами синус- но-косинусного измерительного преобразователя перемещения, а выходы - со входами третьего и четвертого блоков выделения модуля, реверсивный счетчик, выходы которого являются выходами интерполятора, блок компараторов, выходы которого соединены со входами реверсивного счетчика, блок преобразования амплитуды входного сигнала в постоянное напряжение 21 .Недостатками этбго интернолятора является невысокая точность и ограниченная величйна коэффициента интерполяции. Действительно, треугольное напряжение формируется в устройстве с помощью блоков выделения модуля и сумматора по алгоритму (в 1 п хт) - (сов ис). Неточность интерполирования обуславливается не- линейностью треугольного напряжения. Эта нелинейность равна +4% и прямо вязана с точностью интерполяции, 748445Цель изобретения - повышение точности и коэффициента интерполяции.Это достигается тем, что интерполятор для измерительных преобразователей перемещения, содержащий синусно-косинусный измерительный преобразователь перемещения, первый ивторой блоки выделения модуля, входы которых соединены соответственнос первым и вторым выходами синуснокосинусного измерительного преобразователя перемещения, первый и второй двухвходовые сумматоры, входыкоторых соединены с первым и вторымвыходами синусно-косинусного измерительного преобразователя перемещения, а выходы - со входами третьего 5и четвертого блоков выделенйя модуля, реверсивный счетчик, выходы которого являются выходами интерполятора, блок компараторов, выходы которого соединены со входами реверсивного счетчика, дополнительно содержит третий, четвертый, пятый и шестой двухвходовые сумматоры, пятый,шестой, седьмой и восьмой блоки выделениямодуля, первый и второй че- р 5тырехвходовые сумматоры, блдк сумматоров, выходы которого соединены совходами блока компараторов, а входы -с выходами первого и второго четырехвходовых сумматоров, первый и второй выходы синусно-косинусного измерительного преобразователя перемещения соединены с первыми вторымвходами третьего, четвертого, пято го и шестого двухвходовых сумматоров,выходы которых через пятый, шестой,седьмой и восьмой блоки выделениямодуля соединены со входами первогочетырехвходового сумматора, выходыпервого и второго блоков выделениямодуля соединены с первым и вторым 40вхбдами второго четырехвходовогосумматора, третий и четвертый входыкоторого соединены с выходами третьего и четвертого блоков выделения модуля. 45На фиг. 1 приведена блок-схема"интерполятора; на фиг, 2 и 3 - диаграммы, поясняющие его работу,Интерполятор содержит синуснокосинусный измерительный преобразователь перемещения 1, восемь блоковвыделения модуля 2 - 9, шесть двухвходбвых сумматоров 10 - 15, первыйи второй четырехвходовые сумматоры16 и 7, блок сумматоров 18, блок компараторов 19, реверсивный счетчик 20.Интерполятор работает следующимобразом,Синусно-косинусный измерительныйпреобразовакелЬ 1 вырабатывает дваортогональных гармонических сигнала 4 Оэи .и и соь ис , которые пропорциональны соответственно угЛу поворота или непосредственно перемещению(в завйсимбсти от того, круговое илипнейное перемещение измеРяется). В 5 блоках 2 и 3 выделяются модули этихсигналов ( 5и и 1) и (со 5 и 1)Всумматоре 10 осуществляется суммиро.вание сигналов ьи и 1 и со ис;ьи .и 1+ соь ий = /2 соя (исо ),В сумматоре 11 суммируются сигналыи и 1 и соБ и 1 5 и и 1 со 5 и 1==Л ьи (и). Эти сигналы имеют амплитуду в и 1 Т раза большую, чему входного сигнала. Подбором коэффициентов усиления сумматоров 10 и11 амплитуду этих сигналов уравнивают с амплитудой входных сигналов(т.е. производят нормирование амплитуды). Сигналы после нормировкиизображены на фиг. 2-1 и 2-3 соответственно: их аналитическое выражение:ви (иг) и соя (и),В блоках 4 и 5 осуществляетсявыделение модуля сигналов с выходасумматоров 10 и 11 (фиг, 2-2 и 2-4).Далее сигналы с выходов блоков вы-.деления модуля 2, 3, 4 и 5 суммируются во втором четырехвходовом сумматоре 17, Для большей ясности графической иллюстрации суммируем попарно сигналы с выходов блоков выделения модуля 2 и 3 ( эи и)+ (со ис)с выходов блоков выделения модуля4 и 5 -(.яи(ис) - сов (ий)(фиг. 2-5), Полученные напряженияперенесем на фиг. 2-б. Они сдвинутыпо фазе на 90 о. После их суммирования на выходе, второго четырехвходового сумматора 17 получается напряжение треугольной формы (фиг. 2-7)аналитическое выражение которого имеет видэи ис + )соэ иС- 1 ьп(ис) - соя (и 1-45 )Анализ этого выражения показывает,что оно аппроксимирует треугольныйсигнал с погрешностью, не превышающей 1, которая в 4 раза меньше,чем у прототипа, Это позволяет повысить точность интерполяции. Отметим,что частота треугольного сигнала,формируемого на выходе сумматора 17,в четыре раза выше частоты входныхсигналов,В сумматорах 12-15 происходи 1суммирование сигналов эи и исоь ий с соответствующими знаками.и весовыми коэффициентами. Известно, что при суммировании синусоидального и косинусоидального сигналовразной амплитуды получается гармонический сигнал, фаза которого зависит от соотношения этих амплитуд.Так, например, в сумматоре 12 происходит суммирование синусоидальногосигнала единичной амплитуды и косинусоидального сигнала с амплитудой приблизительно .в три раза меньшей - тогда получается гармонический сигналокий сигнал э) и (хс+67,5 ), в сумматоре 14 суммируются синусоидальный сигнал единичной амплитуды и инвертиро-ванный косинусоидальный сигнал самплитудой, в три раза меньшей и по"лучается гармонический сигнал 5и (и,5); в сумматоре 15 суммируются инвертированный косинусоидальный сигнал единичной амплитудыи синусоидальный сигнал с амплитудой,в три раза меньшей и получается гармонический сигнал ви (ис,5 ).Сигналы с выходов блоков выделениямодуля 6-9 суммируются в первом четырехвходовом сумматоре 16. Послеих суммирования получается сигналтреугольной формы, аналитическое выражение которого имеет види (ис,5 ) + 1 яи (ий+ 67,5 )- эи, (ис+22,5 ) -ьи (йй,5 ).Частота этого треугольного сигналав четыре раза выше частоты входныхсигналов, а линейность, как былопоказано ранее, выше, чем у прототипа. Треугольный сигнал с выходасумматора 16 сдвинут по фазе на 90относительно аналогичного треугольного сигнала (фиг. 3-7) с прямоговыхода сумматора 17.,Таким образом, после ряда преобразований входные сигналы измерительногопреобразователя преобразованы в два Зтреугольных сигнале, сдвинутых пофазе на 90 О и с четырехкратным умножением по частоте. Эти сигналы в увеличенном масштабе изображены нафиг. 3-1 и 3-2. На фиг, 3-3 показан 35инвертированный сигнал с инверсноговыхода сумматора 17. Далее эти сигналы поступают на входы блока сумматоров 18, состоящего иэ и сумматоров,в каждом из которых происходит сум Омирование с разными весовыми коэффициентами соответствующих двух иэтрех треугольных сигналов. Послесуммирования образуются ломанные линии (см. пунктирные линии на фиг.3-4, 3-5 и 3-6). Формы этих ломанных линий и места их перехода черезнулевую линию зависят от того, какиетреугольные сигналы (инвертированныеили неинвертированные) и с какимивесовыми коэффициентами суммируются.Моменты перехода ломанных линий через нудь фиксируются компараторами вблоке 19 (фиг. 3-7) и подсчитываются в счетчике 20. На фиг. 3 показано образование импульсов с частотой,большей частоты треугольного сигнала в и раз, где и - число сумматоров в блоке 18.Таким образом коэффициент интерполяции сигналов измерительных преобраэователей перемещения в предлагаемом интерполяторе равен 4 и, т.е. больше чем в прототипе. Более высо-кая точность предлагаемого интерполятора обеспечивается более высокой линейностью по сравнению с прототипом формируемого треугольного сигнала.Формула изобретенияИнтерполятор для измерительныхпреобразователей перемещения, содержащий синусно-косинусный измерительный преобразователь перемещения,первый и второй блоки выделения модуля, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами синусно-косинусного измерительного преобразователя перемещения,первый и второй двухвходовые сумматоры, входы которых соединены с.первым и вторым выходами синуснокосинусного измерительного преобразователя перемещения, а выходысо входами третьего и четвертогоблоков выделения модуля, реверсив.ный счетчик, выходЫ которого являются выходами интерполятора, блоккомпараторов,. выходы которого соединены со входами реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью повышения точности иувеличения коэффициента интерполя"ции, он содержит третий, четвертый,пятый и шестой двухвходовые сумматоры, пятый, шестой, седьмой и вось- .мой блоки выделения модуля, первыйи второй четырехвходовые сумматоры,блок сумматоров, выходы которогосоединены со входами блока компараторов, а входы - с выходами первогои второго четырехвходовых сумматоров, первый и второй выходы синуснокосинусного измерительного преобразователя перемещения соединены спервым и вторым входами третьего,четвертого, пятого и шестого двухвходовых сумматоров, выходы которых через пятый, шестой, седьмой ивосьмой блоки выделения модуля соединены со входами первого четырехвходового сумматора, выходы первогои второго блоков выделения модулясоединены с первым и вторым входами второго четырехвходоВого сумматора, третий и четвертый входы которого соединены с выходами третьегои четвертого блоков выделения модУля,Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании 9 957916,кл. С 1 А, опублик. 1964,2. Патент ФРГ Р 194"206,кл. 6 01 0 5/245, опублик. 1972748445 Составитель Н. Балабошкборват Техред М.Петко . Корректор С,Шекма едакт ое 4 илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Заказ 43 б 7/13 ЦНИИПИ по 113035, Тираж 751 Подпиосударственного комитета СССлам изобретений и открытийсква, Ж, Раушс ая наб д