Преобразователь перемещения в код

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 748479 Союз Советски кСоцналис тически кРеспублик(28) Приоритет . Опубликовано 15.07.80 Бюллетень ЛЬ 26 по делам изобретеиий и открытий(53) УД К 681325 (088.8) Дата опубликования описания 15.07.80(72) Авторы изобретения Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕ 1 ЦЕНИЯ В КОД Изобретение относится к системам автомати ческого контроля и регулирования.Известен преобразователь перемещения, ко. торый содержит две индуктивные измеритель. ные цепи, парафазный усилитель, усилитель- ограничитель, ключ, триггер и дифференцирующую цепь 1. Этот преобразователь позволяет получить дискретный сигнал в унитарном коде при перемещении якоря через границы позиций и аналоговый сигнал почти пилообразной фор. мы, имеющий нулевой уровень при установке якоря на середину позиции.Недостатками этого преобразователя явля ются нелинейность кусочно-аналоговой харак теристики преобразования, получаемая потому, что она формируется из половины синусощы, из-за чего в краях линейных кусков характе. ристики нелинейность является значительной, а также отсутствие сигнала, указывающего направление перемещения, что делает невозможным определение полного перемещения по числу дискретных импульсов и аналоговому сигналу при перемещении, происходящем с иэ. меняющимся направлением. 2Наиболее близким по технической сущностик изобретению является преобразователь пере.мещения в код, содержащий индуктивнъ 1 е,цепи, которые соединены через усилнтели-ограничители со входами блока определения направления и со входами соответствующихключей, выходы которых соединены непосредственно со входами парафазного усилителяи через соответствующий индикатор нуля - со10входами элемента ИЛИ и многофазного грит.гера, выходы которого подключены к соот.ветствующему ключу 2),"Известный преобразователь позволяет получить дискретный сигнал при переходе якоря 15через середину позиции и аналоговый сигнал,линейно зависящий от перемещения в иитерва.ле одной позиции, Полное перемещение определяется путем определения суммы количествадискретных шагов (позиций) и величины пе.ремещення в зоне одной позиции.Недостатком этого преобразователя явля.ется сложность его электронной схемы и индуктивной системы измерительных катушек.74847 25 35 50 3Пель изобретения . упрощение конструк.ции стреобраэоваселя.Поставленная цель достигается тем, что впреобразователь перемещения в код, содержащий три измерительные цепи, соединенные с5одним из входов соответствующих трех ключей, один из выходов четвертого ключа соединен с одним из входов парафаэного усилителя,индикаторы нуля, триперы и элемент ИЛИ,введен усилитель, ко входам которого под.ключены выходы первого, второго и третьегоключей, выход усилителя соединен с однимиз входов четвертого ключа, другой выходкоторого соединен с другим входом парафазно.го усилителя, выходьс измерительных цепей че.рез соответствующий индикатор нуля соедине.ны со входами первого триггера, выходы которого соединены с другими входами соответ.ствующих ключей и со входами элемента ИЛИ,выход которого через второй триггер соединен с другим входом четвертого ключа.Дискретным выходом преобразователя является выход элемента ИЛИ.На фиг, 1 представлена блоксхема прсобра.зователя перемещения в код; на фиг. 2 и 3 -эпюры, поясняющие работу преобразователя.Преобразователь содержит три измеритель.ные цепи 1,2,3, три ключа 4,5,6, индикаторы7,8,9 нуля, трьптер 10, элемент ИЛИ 11, усилитель 12, четвертый ключ 3, парафазныйусилитель 14, триггер 15,Индуктивные измерительные цепи 1,2,3,содержащие также фазочувствительные выпрямители и фильтры пульсаций, выполнены в виде катушек индуктивности с сердечниками иобщего гребенчатого якоря, причем сердечни.ки смещены друг относительно друга такимобразом, чтобы зависимости их выходных сиг.налов .с от перемещения гребенчатогоякоря Р имели вид, показанный на фиг. 2 а. 4,Три ключа 4,5,6 подключают выходной сигнализмерительных цепей к усилителю 12, если науправляющие входы ключей 4,5,6 поступаютуправляющие сигналы из многофазного триг.гера 10. Индикаторы 7,8,9 нулей вьщаютвысокие потенциалы при переходе изменяющегося выходного сигнала измерительных цепей 1,2,3 через нулевые уровни. Триггер 1 Оуправляет работой ключей 4,5,6 и элементомИЛИ 11. Высокий потенциал имее только тотвыход триггера 10, на соответствующий входкоторого не был подан короткий импульсот индикаторов 7,8,9 нулей. Таким образом,со входом усилителя 12 соединяется та измерительная цепь, сигнал на выходе которойпере.ходит через нулевой уровень. Элемент ИЛИ 11вырабатывает дискретный выходной сигнал О(см. фиг. 2 в) в виде коротких импульсовпри поступлении импульсов со входа тригге 9 4ра 10, а тем самым при прохождении сигналав любой измерительной пепи через нуль. Усили.тель 12 предназначен для развязки выходныхцепей трех ключей 4,5,6 и входа четвертогоключа 13. Четвертый ключ 13 и триггер 15со счетным входом выполняют функцию установления знака коэффициента усиления парафазного усилителя 14, Как видно из фиг, 2 а,чтобы получить кусочно-линейную характе.ристику, показанную на фиг, 2 б. надо инвертировать отрицательньсе наклоны при движениислева направо, а при противоположном движении надо инвертировать положительные наклоны, Таким образом, при движении якоряпарафазный усилитель 14 должен менять знаккоэффициента усиления после каждого дискрег.ного импульса 0 элемента ИЛИ 11. Придвижении якоря направо после поступленияпервого дискретного импульса Оу (см. фиг, 2 в)на выходе триггера 15 со счетным входомимеется нулевой уровень .с (см. фиг. 2 д),так как управляющий сигнал С 1,5 имеет нулевой уровень, четвертый ключ 13 переводитвходной сигнал ко второму выходу, выходнойсигнал третьей измерительной цепи 3 соединяется с инвертируюсцим входом парафазногоусилителя 4, Как видно из фиг. 2 е. коэффи.циент усиления парафазного усилителя 13имеет отрицательный знак, и отрицсстеньньсйнаклон характеристики иьсверсируегся в положительный. При поступлении слецуюпсего дискретного импульса О на выходе триггера 15со счетьсьсм входом появссяется сигнал Ц 5(см. фиг, 2 г) с положительным уровнем и пе.реводит четвертый ключ 13 в предьсдушее по.ложение, Таким образом, на неинвертируюшийвход парафазного усилителя 4 поступает сиг.нал с выхода второй измерительной цепи 2.Коэффициент усиления парафазного усилителя14 имеет положительный знак (см. фиг, 2 е),и характеристика преобразования имеет лоложительный наклон. При дальнейшем передвиженин направо осуществляется аналогичноепереключение четвертого ключа 13, Если до.стигнувший точки а (см, фиг. 2 а) якорьначинает двигаться влево, то в точке б изме.няющийся выходной сигнал третьей измеритель.ной цепи 3 равен нулю, однако триггер0не меняет своего состояния, так как индикатор нуля 9 выдает высокий потенциал на теже входы триггера 1 О. Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 11 дискретный сигнал 0не появится и триггер 15 со счетным входомне меняет состояния (см. фиг, 2 д). 11 а выходе парафазного усилителя 14 будет сигналотрицательной полярности. При дальнейсцемпередвижении якоря налево на выходе элемента ИЛИ 11 появится дискретный сигнал 0,который меняет состояние триггера 15 (фиг. 2 д),эи чезверый ключ 13, переключаясь на второй выход, ем самым подкпючаег выходной сигнал О, первой измерительной цепи 1 к ин. верирующему входу парафазного усилителя 14. Коэффициент усиления парафазного усилителя 4 имеет отрицательный знак ( - ) (см, фиг.2 ж). Таким образом, характеристика преобразования будет иметь отрицательные наклоны. При даль. нейшем передвижении якоря налево осуществляются аналогичные переключения четвертогд ключа 13.Кусочно. аналоговый сигнал Охэ, кроме ин. формации о положении якоря между пози. циями, также несет информацию и о направле. нии перемещения, амплитуда которого превы. щает одну позицию. При передвижении напра. во этот сигнал имеет только положительную полярность, а при движении налево - отрицательную. Высокая линейность характеристики преобразования аналогового сигнала получается за счет того, что используются только начальные части характеристики синусоидальной формы.Таким образом, совокупность сигналов О и ОХполностью отражает величину перемещения якоря.В моменз времени г гребенчатый якорь, дви. гаясь направо, переходи границу первой позиции. На выходе первого индикатора 7 нуля формируется короткий импульс О,(см. фиг,Зв), который запоминаегся многофазным триггером О, на выходе которого появляется высокий уровень О о (см, фиг. Зж) . Триггер 10 переключает первый ключ 4, и выход первой измерительной цепи 1 соединяется через уси.35 литель 12 со входом четвертого ключа 13. Выходной импульс О, триггера 1 О также подается на вход элемента ИЛИ 11. Выход элемента ИЛИ 11 является дискретным выходом преобразователя (фиг, Зе) Выходной сигнал О элемента ИЛИ также соединяегся со входом триггера 15. Так как якорь перемещается на. право, в момент времени 1, триггер 15 меняет состояние, и на его выходе появляется высокий положительный сигнал (фиг, Зк),45 который переключает четвертый ключ 13 к первому выходу, и выходной сигнал первой измерительной цепи 1 соединяется с неинвертирующим входом парафазного усилителя 14, Коэффициент усиления парафазного усилителя50 имеет положительный знак (+К) (см. фиг. Зл), В момент времени 12 выходной сигнал третьей измерительной цепи 3 переходит нулевой уровень, поэтому на выходе третьего индикатора 9 нуля формируется короткий импульс55 (см. фиг. Зд), который поступает на вход мно. гофазного триггера 10. Триггер 10 переклю. чается, и на его трегьем выходе появляется высокий уровень И (см. фиг. Зи), а натоь 79 6первом и втором - низкий (см. фиг. Зж, Зз). Поэтому первый ключ 4 отключает первуюизмерительную цепь 1 от входа четвертого клю.ча 13, Высокий уровень О,о (см. фиг. Зи) переключает третий ключ 6, и третья измерительная цепь 3 через усилитель 1 2 соединяетсясо входом четвертого ключа 13. Выходной сигнал кусочно-аналогового канала смещается к нулю (см. фиг. Зб). Кроме того, выходнойсигнал Цоь триггера 10 поступает на вход элемента ИЛИ, ина выходе его появляется короткий импульс О (см. фиг, Зе), кото. рый опрокидывает триггер 15 в противоположное состояние, в котором выходной сигналтриггера 15 имеет нулевой уровень )(см. фиг. Зк). При этом ключ 13 переключа.ется и через второй выход соединяет третьюизмерительную цепь 3 с инвертирующим входомпарафазного усилителя 14, Коэффициент усиления парафазного усилителя имеет отрицательный знак ( - ) (см. фиг,Зл)В момент времени 1 5 происходят переключения, аналогичные переключениям момента Ф, и вторая измерительная цепь 2 подключается к входу четвертого ключа 13, а коэффициент усиления парафазного усилителя имеет положительный знак (+) (см. фиг. Зл)В момент времени г якорь меняет направление движения, и в моментвыходной сигнал первой измерительной испи 1 переходит через нуль, а на выходе первого индикатора 7 нуля появигся короткий импульс (фиг, Зв), который, однако, не опрокидывает триггер 1 О в другое состояние (фиг, Зж).Таким образом первая измерительная цепь 1 не отключается от входа четвертого ключа 13 и коэффициент усиления парафазного усилителя 14 не меняет знак ( - ) (фиг,Зл). В момент времени гт якорь еще раз меняет направление движения. В момент времени выходной сигнал первой измерительной цепи 1 опять переходит через нуль (см. фиг. За), од. нако триггер 10 не меняет своего состояния (см, фиг. Зж) и на выходе элемента ИЛИ 11 не появляется дискретный импульс Ц (см. фиг, Зе), Таким образом, первая измерительная цепь 1 не отключается от входа четвер.того ключа 13, и коэффициент усиления пара. фазного усилителя 14 не меняет своего знака (см. фиг. Зл), От момента времени 1 цо момента времениякорь двигался в интервале четвертой позиции (см. фиг. За). На кусочно-аналоговый выход преобразователя была подключена первая измерительная цепь 1 (см. фиг. Зб). В момент времени 1. изменяю щийся сигнал переходит нуль во второй изме. рительной цепи 2 (см. фиг. За) и происходят переключения, аналогичные переключениям момента 1 . В моменты времени 1 ,Ф 5происходят аналогичные переключения, как и в момент й, , Таким образом, полное перемещение может быть определено путем определения количества дискретных шагов (позиций) и прибавления к результату величины перемещения взоне одной позиции, определяемой по выходному кусочно-аналоговому сигналу, Причемдискретное число импульсов определяется путем, суммирования числа им.пульсов, выданных при положительном кусочно-аналоговом сигнале, считая их положительными, с чйслом импульсов дискретного выхода, выданных при отрицательной полярности ку.сочно.аналогового сигнала, считая их отрица. ="телйаами.Использование новых элементов, соединенныхпо предлагаемой схеме, выгодно отличает пред 4лагаемый преобразователь перемещения, так как упрощается конструкция преобразователя и повышается надежность преобразователя,Формула изобретенияПреобразователь перемещения в код, содержащий три измерительные цепи, соединенные с одним из входов соответствующих трехключей, один из выходов четвертого ключасоединен с одним из входов парафазного усилителя, индикаторы нуля, триггеры и элементИЛИ, отличающийся тем,что,с целью упрощения преобразователя, в неговведен усилитель, ко входам которого подклю.чены выходы первого, второго и третьего ключей, выход усилителя соединен с одним из1 О входов четвертого ключа, друтой выход которого соединен с другим входом парафазногоусилителя, выходы измерительных цепей черезсоответствующий индикатор нуля соединенысо входами первого триггера, выходы которогосоединены с другими входами соответствую. щих ключей и со входами элемента ИЛИ, вы.ход которого через второй триггер соединенс другим входом четвертого ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 395881,кл. 6 08 С 9/04, 1971.,2, Авторское свидетельство СССР по заявкеУ 247572/18 - 24, кл, 6 08 С 9/09 от 18.04.77с положительным решением от 20.10,77 (прототип) .