Преобразователь перемещения в код

(19) а 08 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАН К АВТОРСКОМ Е ИЗОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 3420659/18 торого соединен. с первым входом четвер(22) 08,04.82 того делителя частоты, выход четвер(46) 15.09,83. Бюл, Ю 34 того делителя частоты соединен с ин(72) Л.Я.Новиков формационным входом регистра, выход.(53) 681,325(088,8) регистра соединен с кодовой шиной,первый выход второго делателя ча(56) 1, Ахметжанов А,А . Высокоточ- стоты соединен с третьим входом кванные. системы передачи угла автом - тователя, вторым входом четвертогом ических устроиств, М., Энергияделителя частоты и первым входом пя 1975, с. 207, рис. 10-5,того делителя частоты, выход которо 2. Бай Р.Д. и др Управление сле- го соединен с информационным входомдящими электроприводами с применени- запоминающего устройства, выход перчем цифровых устро тв, М, Энергия , вого формирователя импульсов соеди 1969, с. 13-15, 2 16 (рис. 8 а), нен с третьим входом четвертого де 43-47, 91-94.лителя частоты и входом счетчика чис3. Авторское свидетельство СССР : периодов опорного сигнала, первыйУ 960882, кл. 6 08 С 9/00 09,02.81. : выход которого соединен с адресным(прототип), входом записи запоминающего устройства, а второй выход через второй фор(54)(57) ПРЕОбРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЦЕНИЯ : .мирователь импульсов соединен с вто- СВ КОД, содержащий генератор, выход . рым входом пятого делителя частоты,которого соедивен со счетными входа- "о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,;ми первого и второго делителей ча- с целью повышения точности престоты, первый выход первого делителя образователя, в него введены пречастоты соединен со счетным входом образователи кода, элементы сравтретьего делителя частоты, выход тре- нения и элемент ИЛИ, выход которотьего делителя частоты соединен с го .соединен с управляющим входомвходом первого формирователя импульсов, второго делителя частоты, второйпервым входом квантователя, информа" выход которого соединен с первымционным входом счетчика числа оборо- входом первого элемента сравнения,тов вала фазовращателя и через фазо- выход первого элемента сравнения соерасщепитель соединен с входом взо- динен с первым входом элемента ИЛИ,вращателя, вал которд.о является вхо- . второй вход которого подключен к выдом преобразователя, выход фазовраща- ходу второго формирователя импульсов,теля соединен с вторым входом кван- .выход регистра через преобразоватовьтеля выход квантователя соеди- .тель кода соединен с первым входом,нен с синхронизирующими входами ре-второго элемента сравнения, выходгистра ы счетчика числа оборотов ва" , которого соединен с управляющим вхола фазовращателя, выход которого сое" дом первого делителя частоты, втодинен с адресным входом считывания рой выход первого делителя частотызапоминающего устройства, выход ко" соединен с вторым входом второго элемента сравнения, выход пятого делителя частоты через преобразователь1 1012057 кода соединен с вмрым входом второ- го элемента сравненияьгИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствами, преобразующим угловое или линейное перемещение в цифровой код, и может быть использовано для контроля величины перемещения механизмов на станках иустановках, предназначенных для обработки крупногабаритных и длинномерных изделий.Известен преобразователь перемещений в код, содержащий генератор,делитель частоты, фазорасщепитель,фазовращатель, преобразователь фаза-код, цифровое вычислительное уст-,ройство, преобразователь код-напряжение, устройство сравнения напряжений, усилитель, тахогенератор, механиэы, соединенный посредством звена кинематической связи (механический редуктор) с валом фазовращАе-. ля 1 .Известен преобразователь перемещения в код, содержащий генератор, деелитель частоты, вход которого сое динен с выходом генератора, фазорас, щепитель, вход которого подключенк выходу делителя частоты, фазовращатель, вход которого соединен свыходом фазорасщепителя, квантова" тель, первый .вход которого подключен к выходу фазовращателя, а второй вход к выходу делителя частоты, регистр, первый вход которого соединен с выходом квантователя, второй вход - с выходом делителя частоты, а выходс кодовой шиной, и звено кинематической связи (механический редуктор, соединяющее вал фазовращателя с ме-ханизмом23Однако данные преобразователиобладают пониженной точностью в связи с наличием механического редуктора, Механический редуктор вносит погрешность, обусловленную неточностью изготовления зубчатых шестерен, и неточностью реализации передаточных отношений, выражаемых иррациональными числами, кратными числу 3 Т 3, 111, необходимость в которых возникает, в частности, в зубчатых передачах рейка - шестер ня,1Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является преобразователь перемещений в код, 10 содержащий генератор, пять делителей частоты, вход первого иэ которых соединен с выходом генератора исчетным входом второго делителя частоты, а выход соединен с входом 1 третьего делителя частоты, фаэорасщепитель, вход которого подключенк выходу третьего делителя частоты,фазовращатель, вход которого соединен с выходом фазорасщепителя, 20 квантователь, первый вход которогоподключен к выходу Фаэовращателя,второй вход - к выходу второго де"лителя частоты и счетному входу четвертого и пятого делителей частоты, 2 д а третий вход - к выходу третьегоделителя частоты, регистр, информационный вход которого соединен с вы. ходом четвертого делителя частоты,вход синхронизации - с выходом. квантователя, а выход - с кодовой шиной,счетчик числа оборотов вала фазовращателя, информационный вход которого подключен к выходу третьего де"лителя,частоты, а вход синхронизации - к выходу квантователя, запоминающее устройство, информационныйвход которого соединенх выходом пя"того делителя частоты, адресный входсчитывания - с выходом счетчика числа оборотов вапа фазовращателя, а выход - с входом четвертого делителячастоты, счетчик числа периодов опорного сигнала и дда формирователя импульсов, вход первого иэ которых подключен к выходу третьего делителячастоты, а выход - к входу синхрони-,.зации четвертого делителя частоты ивходу счетчика числа периодов опорного сигнала, вход второго формирова3 ЙМО 5теля импульсов соединен с первымвыходом счетчика числа периодов. опор .ного сигнала, второй выход которогосоединен с адресным входом записи за-поминающего устройства, а выход вто-рого Формирователя импульсов подклю-"чен к входу сброса второго и пятогоделителей частоты 3 .Известный преобразователь такжехарактеризуется пониженной точно- "ц 1.стью в связи с недостаточной компенсацией погрешности звена кинема-"тической, связи вала фазовращателя с"механизмом, в частности погрешностиизмерительных реек в передачах рей-";,;15ка - шестерняВ известном преобразователе осу"ществляется частичная компенсация этой погрешности путем учета ее .усредненной величины пропорциональ;",-:.21ным масштабированием выходного кода.на всей длине перемещения механизма".Поскольку измерительная системаобйчно состоит иэ группы реек, погреш- ",ность изготовления которых в общем ":,:,25случае имеет различный характер,то отсутствие компенсации накоплен-"ной погрешности каждой иэ измери"тельных реек в отдельности снижаетточность данного преобразователя.Целью изобретения является повы-шение точности, преобразователя.Указанная цель достигается тем,что в преобразователь перемещения в .код содержащий генератор, выход кб- У35торого соединен со счетными входа"ми пЕрвого и второго делителей ча-;"стоты, первый выход первого делителячастоты соединен со счетным входом.третьего делителя частоты, выход.тре"тьего делителя 4 астоты соединен с40входом первого формирователя импуль"сов, первым входом квантователя,информационным входом счетчика чиЮ 1 а:оборотов вала фазовращателя и черезфазорасщепитель соединен с входом45:фаэовращателя, вал которого являе 1.сявходом преобразователя, выход фазо-.вращателя соединен с вторым входо 4:.:;.квантователя, выход квантователя=:,соединен с синхронизирующими входа-, 50ми регистра и счетчика числа обофо-" .тов вала фазовращателя, выход кото-,рого соединен с адресным входом сйй,тывания запоминающего устройства, :;,.,выход которого соедйнен с первым " 55входом четвертого делителя частоты,выход четвертого делителя частоты;соединен с информационным входом ре. 7 4гистра, выход регистра соединен с кодовой шиной, первый выход второго делителя частоты соединен с третьим входом квантователя, вторым входом четвертого делителя частоты и первым входом пятого делителя частоты, выход которого соединен с информаци" онным входом запоминающего устройства,. выход первого формирователя импульсов соединен с третьим входом . четвертого делителя частоты и входом счетчика числа периодов опорного сиг" нала, первый выход которого соединен с адресным входом записи запоминающего устройства, а второй выход че" рез второй Формирователь импульсов соединен с вторым входом пятого де" лителя частоты, введены преобразователи кода, элементы сравнения и элемент ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом второго делителя частоты, второй выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, выход первого элемента сравнения соединен с пер" вым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго Формирователя импульсов, выход регистра через преобразователь кода соединен с первым входом второго элемента сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого делителя частоты, второй выход первого делителя частоты соединен с вторым входом второго элемента сравнения, выход пятого делителя частоты через преобразователь кода соединен с вторым входом первогО элемента сравнения.На фиг, 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2- график зависимости код-перемещениеПреобразователь перемещения в код содержит генератор 1, делители 2 и3 частоты, фазорасщепитель 4, фазовращатель 5, вал которого через звено 6 кинематической связи соединен с механизмом 7 (звено 6 и механизм 7 к преобразователю не относятся), преобразователь 8 кода, элемент 9. сравнения, квантователь 10, делители 11 и 12 частоты, элемент ИЛИ 13, формирователь 14 импульсов, счетчик 15 числа периодов опорного сигнала, запоминающее устройство 16, счетчик 17 числа оборотов вала Фазовращателя, преобразователь 18 кода, элемент, 19 сравнения, делитель 20 частоты,регистр 21, формирователь 22 импульсов и кодовую шину 23,Преобразователь перемещения в код работает следующим образом.Импульсы тактовой частоты, формируемые генератором 1, поступают с его выхода на счетные входы делителей .2 и 11 частоты, отношение коэффициентов деления которых соответствует передаточному отношению звена 6 кинематической связи вала фазовращателя 5 с механизмом 7. Сигнал с первого выхода делителя 2 частоты управляет делителем 3 частоты, Формирующим сиг налы кодовой развертки для фазорас" щепителя 1, который вырабатывает двухфазную или трехфазную систему,питающих напряжений для фазовращателя 5, типа вращающегося трансформатора или сельсина, На выходе фазовращателя 5 образуется сигнал, Фазовый сдвиг которого относительно опорного сигнала (одной иэ фаз питания фазовращателя 5), пропорцио- нален угловому перемещению вала фазовращателя 5. Этот сигнал поступает на второй вход квантователя 10. На третий вход квантователя 10 приходят импульсы с выхода делителя 11 частоты, которые используются ля квантования по фазе выходного сигнала фаэовращателя 5. На выходе квантователя 10 формируются узкие квантованные по фазе импульсы, частота ко 35 торых при вращении вала фазовращателя 5 в сторону отстаивания фазы выходного сигнала ниже частоты опорного сигнала, а при вращении вала Фаэовращателя 5 в сторону опережения40 фазы выходного сигнала выше частоты опорного сигнала, Сигналы, поступающие с выхода делителя 3 частоты на первый вход квантователя 10, исключают появление двух квантованных45 по фазе импульсов в течение одного периода опорного сигнала, когда ча-. стота сигнала на выходе фазовращателя 5 становится выше частоты опорного сигнала, пропуская на вход квантователя 10 в каждом периоде опорно 50 го сигнала только один - первый из квантованных импульсов. Квантованные по фазе импульсы поступают на вход синхронизации регистра 21 и счетчика. 17 числа оборотов вала фа эовращателя, В счетчике 17 числа оборотов вала Фазовращателя ониоиспользуются совместно с сигналами,поступающими с выхода делителя 3 ча-.стоты, для получения сигналов направления счетаВ запоминающем устройстве 16хранится информация, представляющаясобой коды перемещений, соответствующих началу оборотов вала фазовращателя 5 в контролируемом диапазонеперемещений, Эта информация выбирается из кодовой развертки, формируемой при помощи делителя 12 частоты,на счетный вход которого с выходаделителя 11 частоты приходят импульсы, имеющие вес одной дискреты, перемещения, Кодовая развертка, поступаюЩая на информационный. вход запоми-.нающего устройства 16, соответствуетмаксимальному перемещению механизма7. Выборку иэ нее необходимых кодовых значений и перенос их в запоминающее устройство 16 осуществляютимпульсы, поступающие с второго выхода счетчика 15 числа периодов опорного сигнала на адресный вход записизапоминающего устройства 16,Считывание информации иэ запоминающего устройства 16 обеспечивается выходным сигналом счетчика 17числа оборотов вала фазовращателя.На выход запоминающего устройства 16поступает информация, представляющая собой код перемещения, соответствующий началу текущего оборота вала фазовращателя 5, Упомянутая информация приходит на первый вход делителя 20 частоты, формирующего кодовую развертку, соответствующую пе"ремещениям механизма 7 в пределахтекущего оборота вала фаэовращателя5. На счетный вход делителя 20 частоты поступают импульсы, имеющиевес одной дискреты перемещения. Установка делителя 20 частоты в исходное состояние производится в каждом периоде опорного сигнала по второму входу импульсом с выхода формирователя 22 импульсов.Сигналы кодовой разверткиформируемой делителем 20 частоты, поступают на информационный вход регистра 21.;.Выборка и перенос кода врегистр 21 осуществляется импульсами, поступающими с выхода квантователя 10 на вход синхронизациц регистра 21. Код перемещения выдаетсяпо кодовой шине 23,Синхронизация работы делителя 12частоты осуществляется импульсами,5 7, 10120вырабатываемыми формирователем 14импульсов в момент образования нулевой кодовой комбинации в счетчике15 числа периодов опорного сигнала,который переключается импульсами свыхода формирователя 22 импульсов.формирователь 22 импульсов вырабаты"вает импульсы при кодовой комбинации на выходе делителя 3 частотысоответствующеи началу отсчета пем .1 Оремещений, .При постоянных коэффициентахделения делителей 2 и 11 частотыпреобразование перемещений К в кода происходит в соответствии с харак теристикой а (фиг. 2), представляющей собой ломаную линию. Прямымотрезкам этой линии соответствуетпреобразование перемещений 1 (1реальная длина реек, 1=1;23, 1. " 20эталонная длина реек) в пределах.отдельных измерительных реек в кодв зависимости от величины и знакапогрешности их шага,В данном преобразователе на участках перемещений в пределах каждойизмерительной ячейки при помощи пре.-образователей 8 и 18 кода формируются.величины коэффициентов деленияделителей 2.и 11 частоты, обеспечи-30зающие компенсацию погрешности шага .соответствующих измерительных реек,При этом коэффициент деления делителя 2 частоты остается постоянным при перемещениях в пределахотдельной измерительной рейкикоэффициент деления делителя 11частоты не изменяется в пределахзначений кодовой развертки делителя 12 частоты, соответствующих перемещениям в пределах отдельных измерительных реек, а код на кодовой шине 23 преобразователя изменяетсяв соответствии"с характеристикой Ь(фиг, 2),Элементы сравнения 9 и 19 используются для обнуления делителей 2 и11 частоты при равенстве кодов наих обоих входах,Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет повысить точность по сравнению с известными преобразователями аналогичного назначенияблагодаря возможности компенсациивеличины линейной составляющ,й накопленной погрешности дяя каждой изизмерительных реек в отдельности, которая првктически не зависит от диапазона контролируемого перемещвния.Экономический эффект от.использования предлагаемого изобретения определяется его техническим преимуществом,.Дылын Техред Ж.Кастелевич аказ 7132/51 . Тираж 618 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушслиал ППП "Патент", г. Уж Подписномитета СССоткрытийая наб д