Устройство для многоканального ввода цифровой информации

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Совэ СоветскихСоциалистическихРеспублик о 1978135(22) Заявлено 240681 (21) 3305125/18-24 с присоединением заявки Но 51 М. Кл.з С 06 Г 3/03(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий) Заявите 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ВВОДА ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ к автомати- ике и предния в систет ЦВМ многоескими агреИзобретение относитсяке и вычислительной технназначено для использова:мах прямого уйравления окоординатными технологичгатами,Известно устройство для многоканального ввода цифровой информации вЦВМ о состоянии многокоординатногостанка. Й этом устройстве ввода выполняется преобразование перемещенияисполнительных органов по координатамв пропорциональное число импульсов,а затем преобразование числа импульсов в параллельный код, который вводится непосредственно в ЦВМ 1 3,Недостатком данного устройства является низкая надежность работы,обусловленная необходимостью передачичисло-импульсной информации по каналу связи интерферометр - схема синхронизации. Поэтому при потере каждогоимпульса информация о положении исполнительных органов по координатамискажается и в дальнейшем не восстанавливается,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для многоканального ввода цифровой информации, содержащее входы и выходы, генератор, подфеверд(хлебовключенный выходом к первому делителю частоты, второй делитель частоты,соединенный через блок питания с 5 входами фазовращателей по числу каналов, фазокодовые преобразователи почислу каналов, каждый из которых состоит из первого триггера, подключенного одним входом к выходу соответстр вующего фазовращателя, первого элемента И и включенных последовательно второго триггера, второго элемента И и счетчика 23.В этом преобразователе угол-коднеобходимо применять сложные высокоточные измерительные редукторы, сложную схему синхронизации и двойное (почислу каналов отсчета) количествофазовращателей и преобразователяфаза в .код на каждую координату контролируемого объекта. Поэтому при использовании двухотсчетного преобразователя при построении устройстваввода в ЦВМ информации о состояниимногокоординатного объекта, такоеустройство получается конструктивносложнЫм, что является существеннымнедостатком, особенно при большомколичестве координат объекта.Цель изобретения - упрощение конструкции устройства ввода в ЦВМ ин 978135Формации о состоянии многокоординатного объекта.Указанная цель достигается тем,что в известное устройство для многоканального ввода цифровой информации,содержащее входы и выходы, генератор, 5подключенный выходом к первому делителю частоты, второй делитель частоты,соединенный через блок питания свходами Фазовращателей по числу каналов, фазокодовые преобразователи по 10числу каналов, каждый из которыхсостоит из первого триггера, подключенного одним входом к выходу соответствующего Фазовращателя, первогоэлемента И и включенных последоваельно второго тригера, второголемента И и счетчика, введены первый второй и третий элементы задержки, подключенные входами через второй делитель частоты к выходу первого делителя частоты, соединенномус другими входами вторых элементов Ифазркодовых преобразователей, каждыйиз которых содержит доголнительнотретий элемент И, подключенный входами к соответствующему входу устройства и выходу второго делителя часто"ты, четвертый элемент И, входы которого соединены с вторым выходом и одним входом второго триггера, подключены через первый элемент И квыходам генератора и первого триггера, другой вход которого соединен свыходом четвертого элемента И, ивключенные последовательно пятый элемент И, соединенный входами с вторым 35выходом второго триггера и выходомтретьего элемента задержки, первыйрегистр, другой вход которого подключен к выходу счетчика, и второй регистр, соединенный выходом с выходом 4 Оустройства, а.другим входом - с выходом третьего элемента И, причемдругие входы счетчика и второго триггера подключены к выходам соответственно второго и первого элементов задержки,На фиг. 1 показана функциональнаясхема предлагаемого устройства, наФиг, 2 - временная диаграмма, поясняющая соотношение во время импульсов синхронизации ввода информациив ЦВМ.Устройство содержит первый формирователь 1, первый 2, второй З,итретий 4 элементы, задержки, генератор 5, первый б и второй 7 делителичастоты, блок 8 питания фазовращателей и по числу каналов ввода (контролируемых координат объекта), Фазовращатели 9 и блоки фаэокодовых преобразователей 10 (преобразователейФаза - код), каждый из которых включает в себя последовательно соединенные второй формирователь 11, перый триггер 12, первый элемент И 13,торой триггер 14, второй элемент И 65 15, счетчик 16, первый (буферный)регистр 17, второй (выходной) регистр18, выход которого связан с выходомустройства (входом ЦВМ), третий элемент И 19, четвертый элемент И 20,подключенный первым входом к инверсному выходу второго триггера 14 ипятый элемент И 21,Устройство работает следующим образом.Выходные импульсы генератора 5 через первый б и второй 7 делители частоты поступают на вход блока 8 питания Фазовращателей. В блоке 8 питания фазовращажелей Формируются и усиливаются синусоидальные напряженияпитания, частота которых Г равначастоте Гвыходных импульсов второго делителя 7 частоты, принятой вустройстве за опорную. Для обеспечения точности измерения в одну единицу дискретности перемещения, частота1 д Должна превышать максимальную скорость перемещения исполнительных органов мщ , измеренную в единицахдискретности (в с.).Выходные напряжения блока 8 питания Фаэовращателей поступают на обмотки питания Фазовращателей 9, которые через измерительные редукторы(не показаны) подключены к исполнинительным органам соответствующих координат Х, У 2, Линейное или вращательное перемещение каждого исполнительного органа объекта преобразуется в пропорциональный сдвиг Фазывыходного синусоидального напряжениясоответствующего фазовращателя относительно сигналов опорной частоты Г .Этот сдвиг в пределах 0-360 преобразуется соответствующим блоком преобразователя 10 фаза - код в код,формируемый в принятой в устройстве системы счисления ЦВМ периодически, через интервал времени ьТ, считываетвыходной код блока 10 и вычисляеткод абсолютного положения 5 исполнительного органа по формуле5 = + (и а+К), (1)где щ - число единиц дискретности,соответствующее сдвигу фазы,равному 360 О;К - число единиц дискретности,соответствующее сдвигу фазыв пределах 0 - 360 , т.е.О (1 Кв.и - число переходов сдвига фазычерез значения, кратные 360При ограничении допустимого перемещения исполнительного органа по координате за интервал ьТ величиной ьК = + ( - 1), абсолютное эначеОние 1 дкнесет информацию о факте перехода сдвига фазы выходного сигнала фазовращателя 9 через значение, кратное 360 О а знак Ь К - о направленииэтого переходаТак, если за интервал д Т сдвиг фазы проходит значение, кратное 360 в ту или иную сторону, то разность предыдущего и текущего результатов измерения в пределах 0-360 (ьК) больше. числа, т.е.1 ьК 1 (2) а знак разности дК совУПадает с направлением перехода, т,е, положительному значению знака аК соответствует увеличение числа Ь на 10 единицу, а отрицательному значению знака дК соответствует уменьшение числа и на единицу.В начале работы устройства испол;нительные органы объекта устанавлива ются в произвольное (в том числе и нулевое) положение, принятое за исходное. Это положение по каждой координате вводится в ЦВМ, При каждом считывании выходного кода к преобра. - э 0 зователя 10 фаза - код, ЦВМ вычитает его из предыдущего (первый раэ иэ исходного кода), сравнивает абсолютное значение ьК с хранящимся в памяти ЦВМ числом и, если соблю дается условие (2), корректирует число и на единицу с учетом знака ьК, а затем формирует код абсолютного положения исполнительного органа по координате в соответствии с формулой (1). З 0Для обеспечения работоспособности устройства интервал считывания дТ должен удовлетворять условиюй- -1Ю+ дТ35ч отсидигде 6 - число координат объекта,й - время вычисления по формуле (1).Формирование кода сдвига фазы в . 40пределах 0-360 О выполняется блоком10 циклически с частотой 1 При. этом в каждом цикле преобразованиясигнал опорной частоты через времяй, определяемое элементом 4 задержки, поступает через первый Форми.рователь 1 и открытый пятый элементИ 21 на вход буферного регистра 17,осуществляя перезапись в него содержимого счетчика 16, в котором хранится результат предыдущего цикла преобразования. Через время 2, определяемое элементом 3 задержки и превышающее время ,сигнал. опорной частоты поступает на установочный (второй) вход счетчика 17, сбрасывая его5в нулевое состояние. Через времяопределяемое элементом 2 задержки(СЗС 2),сигнал опорной частоты поступает на второй вход второго триггера 14, который переключаясь, открывает второй элемент И 15 для прохожде. -ния на счетный вход счетчика 16 им-"пульсов заполнения. Импульсы заполнения поступают с выхода первого делителя 6 и имеют частоту в в раз пре вышующую Г . С приходом выходногосигнала фазовращателя 9 на выходевторого формирователя 11 формируетсяимпульс,переключающий первый триггер 12, выходной сигнал которого открывает первый элемент И 13 для прохождениявыходных импульсов генератора 5 на первый вход второго триггера 14. Второйтриггер 14, переключаясь, запираетвторой элемент И 15 и открывает. пятыйэлемент И 21, В результате в счетчике 16 накапливается число импульсовК, соответствующее сдвигу фазы выходного напряжения фазовращателя 9относительно сигнала опорной частоты,Выходной сигнал первого элемента И13 одновременно проходит через открытый четвертый элемент И 20 навторой вход первого триггера 12, устанавливая его в исходное состояниетолько при условии переключения второго триггера 14. Такая блокировканеобходима для исключения искажениячисла К при совпадении фронтов выходных импульсов генератора 5 и второгоформирователя 11, синхронизация которых обеспечивает устойчивость показаний блока 10. Сигнал с инверсного выхода второго триггера 14 поступаетна второй вход пятого элемента И 12для блокировки перезаписи содержимогосчетчика 16 в буферный регистр 17 вслучае кратковременного пропаданиясигнала в цепи фазовращатель 9 - второй Формирователь 11.Вход в ЦВМ содержимого буферногорегистра 17 через выходной регистр18 (состоящий из набора элементов И)осуществляется сигналом считывания,поступающим из ЦВМ на вход третьегоэлемента И 19. Этот сигнал синхронизируется с сигналом опорной частоты,поступающим на другой вход третьегоэлемента И 19 и с выходным сигналомпятого элемента И 21, Такая синхронизация необходима для исключения искажения вводимой в ЦВМ информации вслучае совпадения момента считыванияЦВМ выходного кода блока преобразователя 10 фаза - код с сигналом перезаписи содержимого счетчика 16 в буфер-ный регистр 17 (Фиг, 2), Длительностьвыходного сигнала пятого элемента И21 определяется первым формирователем1, а его задержка с относительногоопорного сигнала - третьим элементом 4 задержки.Таким образом, введение в составпредлагаемого устройства перечисленных блоков с указанными связями обеспечивает получение в ЦВМ информацииоб абслютном положении исполнительных органов многокоординатного объек-та, а .конструкция устройства отличается по сравнению с известным сущест"венной простотой,Так, реализация предлагаемого устройства ввода в ЦВМ типа М, 978135Формула изобретения 20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 3777126,кл. 6 05 В 19/18, опублик, 1973,2, Ахметжанов А,А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М., "Энергия", 1975, . с. 210 (прототип), М, СМили СМсостояния четырехкоординатного станка конструктивно представляет собой 4 блока типа интерфейсных одноплатных блоков АСВТ, подключаемых непосредственно в сопряжение 2 К, При этом используются микросхемы серии К 155 второй степени интеграции. Время вычисления абсолют". ного положения каждого. исполнительного органа по координате в ЦВМ типа Мне превьыает 80 мкс. Предлагаемое устройство предназначено для системы прямого управления от ЦВММисполнительными органами намоточного станка.Годовой технико-экономический эф фект ат внедрения системы составит 400,2 тыс.руб. Устройство для многоканального ввода цифровой информации, содержащее входы и выходы генератор, подктуоченный выходом к первому делителю 25 частоты, второй делитель частоты, соединенный через блок питания с входами фазовращателей па числу каналов, фазокодовые преобразователи по числу каналов, каждый из которых состоит из первого триггера, подключенного одним входом к выходу соответствующего фазовращателя, первого элемента И и включенных последовательно второго триггера,второго элемента И и счетчика, а т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит йервый, второй и третий элементы задержки, подключенные входами черезвторой делитель частоты к выходупервого делителя частоты, соединеннолу с другими входами вторых элементов И фазокодовых преобразователей,каждый из которых содержит дополнительно третий элемент И, подключенный входамл к соответствующему входуустройства и выходу второго делителя частоты, четвертый элемент И,входы которого соединены с вторымвыходом и одним входом второго триггера, подключенным через первый элемент И к выходам генератора и первого триггера, другой вхбд которогосоединен с выходом .четвертого элемента И, и включенные последовательно пятый элемент И, соединенный вхо- .дами:с вторым выходом второго триггера и выходом третьего элемента задержки, первый регистр, другой входкотоРого подключен к выходу счетчика, и второй регистр, соединенныйвыходом с выходом устройства, а другим входом - с выходом третьего элемента И, причем другие входы счетчика и второго триггера подключены квыходам соответственно второго и первого элементов задержки,9781 Э 5 ая,4 Рларльюиглы ВНИИ Тира илиал .Ужго Закаэ 9219/61 Подписное ПП фПатент д, ул.Прое