Преобразователь перемещения в код

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А ВЩ 008 С 9/О ГОсудАРстБенный нОмитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ ГЕНИЯ(71) Особое конструкторское бюростанкостроения(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯВ КОД, содержащий реверсивный счетчик, перемножающий цифроаналоговыйпреобразователь, источник синусоидального напряжения, выход которого соединен со входом питания датчика,выходами соединенного со входамиблока усилителей, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности преобразователя, в него введены два амплитудных детектора, аналоговый сумматор, цифровой сумматор, компаратор,формирователь импульсов, элементИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два регистра, такто.вый генератор, десятичный счетчик,блок постоянной памяти и блок вводаи хранения начальных условий, выходыблока усилителей соединены с первыми вторым входами формирователя импупьсов и со входами амплитудныхдетекторов, выходы которых соединены с входами аналогового сумматора, выход которого соединен с аналоговым входом перемножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом одного пз амплитудных детекторов, а выход - с одним из входов элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом управления первого регистра, выход тактового генератора соединен с входом десятичного счетчика, выход которого соединен через блок постоянной памяти с цифровыми входами се перемножающего цифроаналогового преобразователя и первого регистра, выход которого соединен с первым входом цифрового сумматора и цифро- Св вым входом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом циф рового сумматора, выход генератораРепам. синусоидального напряжения соединенФее с третьим входом формирователя импульсов, первый выход которого соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ и первым входом ре- ффф версивного счетчика, а второй вы-. % ход - с вторым входом реверсивного Ж счетчика, выход которого соединен с третьим входом цифрового сумматора, четвертый вход которого соединен с первым выходом блока ввода и хранения начальных условий, второй выход которого соединен с входом управлеф ния второго регистра и третьим входом реверсивного счетчика.1 1111Изобретение относится к преобразователям электрических величин в дискретный электрический сигнал и может найти применение в устройствах цифровой индикации положения элемен"5 тов управляемого объекта.Известен преобразователь перемещения в код, содержащий датчик, выход которого соединен через усилитель с первым входом анализатора рассогла О сования, выход которого соединен с первым входом блока выбора знака, первый выход которого соединен с первым входом первого и второго счетчиков и блока преобразования частоты в код скорости, распределитель, первый выход которого соединен с вторым входом анализатора рассогласования, второй выход соединен через фильтр с первым входом цифроаналогового преобразователя, а третий выход - с формирователем динамических программ, первый выход которого соединен с вторым входом блока выбора знака, а второй соединен через блок выбора дискретности с вторыми входами первого и второго реверсивных счетчиков и блока преобразования частоты в код скорости 11.Недостатком этого преобразователя30 является значительное время переходного процесса при измерении ускоренНого движения, значительное время установления процесса преобразования при скачке измеряемой величины и снижение точности измерения при пере-З 5 ходе на большую дискретность измерения.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь перемещения в код, содержащий реверсивный счетчик, первый перемножающий цифроаналоговый пре. образователь, последовательно соединенные датчик и блок усилителей, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго перемножающих цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены с блоком выбора знака, выход которого соединен через анализатор с блоком выбора дискретности, распределитель сигналов, соединенный через фильтр с датчиком И 3.Недостатком известного преобразователя является то, что увеличение 55 быстродействия достигается за счет снижения точности измерения из-за увеличения дискретности, поэтому не 189 2обходимость измерения с высокой точностью накладывает существенные ограничения на допустимые скорости иускорения измеряемых перемещений,Кроме этого, для этого преобразователя, имеющего в канале отработкирассогласования реверсивный счетчикили регистр сдвига, характерна относительно невысокая надежность, особенно применительно к устройствамцифровой индикации в цеховых условиях,Целью изобретения является повышение точности и надежности преобразователя.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь перемещенияв код, содержащий реверсивный счетчик, перемножающий цифроаналоговыйпреобразователь, последовательносоединенные генератор синусоидального напряжения, датчик и блок усилителей, введены два амплитудных детектора, аналоговый сумматор, цифровой сумматор, компаратор, формирователь импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, два регистра, тактовый генератор, десятичный счетчик, блок постоянной памяти, блок ввода и храненияначальных условий, выходы блока усилителей соединены с первым и вторым входами формирователя импульсови с входами амплитудных детекторов,выходы которых соединены с входамианалогового сумматора, выход которого соединен с аналоговым входомперемножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с одним из входов компаратора,другой вход которого соединен с выходом одного из амплитудных детекторов, а выход - с одним из входовэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом управленияпервого регистра, выход тактовогогенератора соединен с входом десятичного счетчика, выход которого соединен через блок постоянной памятис цифровыми входами перемножающегоцифроаналогового преобразователя ипервого регистра, выход которогосоединен с первым входом цифровогосумматора и цифровым входом второгорегистра, выход которого соединен свторым входом цифрового сумматора,выход генератора синусоидальногонапряжения соединен с датчиком итретьим входом формирователя импульсов, первый выход которого соединен3 1111 с вторым входом элемента ИСКЛ 10 ЧЛЮЩЕЕ ИЛИ и первым входом реверсивного счетчика, а второй выход - с вторым входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом5 цифрового сумматора, четвертый вход которого соединен с первым выходом блока ввода и хранения начальных условий, второй выход которого соеди,нен с входом управления второго регистра и третьим входом реверсивного счетчика.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя перемещения в код; на15 фиг. 2 - временные диаграммы изменения сигнала огибающих ЦЗ и ОС на входе формирователя и Формирования напряжения О 9 и О 9 на его выходе; на фиг. 3 - временные диаграммы сиг.20 нала записи в регистр при угле поворота вала, равном 1=9- при нулевой скорости перемещения.Преобразователь перемещения в1, выходы которого соединены со входами блока 2 усилителей, выходы которого соединены со входами амплитудных детекторов 3,4, выходы которых подключены к входам аналогового сумматора 5,30 выход которого соединен с аналоговым входом перемножающего цифроаналогового преобразователя 6, компаратор 7 выход генератора 8 синусоидального напряжения подключен ко входу датчика, а также ко входу Формирователя 9, к двум другим входам которого подключены выходы блока 2 усилителей, Первый выход формирователя 9 соединен с входом направления счета реверсивного счетчика 10, а также с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, второй вход которого соединен с выходом блока 7, второй выход формирователя 9 соединен с такто. вым входом реверсивного счетчика 10. Выход блока 11 соединен с тактовым входом первого регистра 12. Выход тактового генератора 13 соединен свходом десятичного счетчика 14, выходкоторого подключен к адресным входамблока 15 постоянной памяти, а такжек информационным входам блока 12. Выходы блока 12 подключены к информационным входам второго регистра 16,а также к первым входам цифровогосумматора 17. Выход блока 16 соединенсо вторыми входами блока 17. Выходблока 1 О подключен к входам блока 17,189 Ьинформационные выходы блока 18 ввода и хранения начальных условий соединены с четвертыми входами блока 17, а тактовый выход этого блока 18 соединен с тактовым входом блока 16 и входом установки "нуля" блока 10. Выход блока 17 является выходом преобразователя.Рассмотрим работу преобразователя на примере с использрванием кругового индуктосина в качестве датчика,Синусоидальный сигнал с генератора. 81, О,= О, аЪ ыявляется напряжением питания датчика 1, с выходов которого снимаются информационные сигналы, промодулированные по амплитуде по законам синуса и косинуса при перемещении на угол 6 подвижной и неподвижной частей датчика 1 относительно друг другаОрз =02 саз й Яий,с =О сов саФ сав 6Эти сигналы передаются на входыблока 2 усилителей, с выходов которыхснимаются усиленные сигналы1 ю= К 1.1,з =Ов соз Ю яи 8, .ОЗ 0 К 2 Одс = ОР аОВ Цй СОЛО,где ( - коэффициент усиления понапряжению блока 2. Выходные сигналыблока 2 подаются на входы амплитудных детекторов 3,4, с выходов которыхснимаются напряженияОМ = Ь 81 и 0 ,О,с =О,сои 1,Выходные напряжения блоков 3,4поступают на входы аналогового сумматора 5, на выходе которого образуется суммарный сигнал1-, (З 1% а Е)Выход блока 5 подключен к аналоговому (опорному) входу блока 6,на цифровые входы которого поступаютпоследовательно перебираемые О значений функции/в интервале изменения с. от 0 до Л с шагом со 21.1где- электрический эквивалент рассогласования, Х положений подвижной части датчикаотносительно неподвижной И-"Д числа уровней1111189 дискретизации на один шаг неподвижной части датчика 1)- Фи + ссКх= - - Ъогде 1 О - шаг неподвижной частидатчика 1.Перемножающий цифроаналоговыйпреобразователь 6 производит вычисле ОниеЗначение этого напряжения при :.=ЬЪ1будет 506= 031 ОВ 1 Ьзбй=4,ВивЖиСигнал с выхода цифроаналогового преобоазователя 6 поступает на вход 20 компаратора 7, на второй вход которого поступает сигнал 0 з с выхода амплитудного детектора 3, Выходной сигнал компаратора 7 будет0 0 прО.-О .ОИзменение этого сигнала в интервале о от 0 дол происходит дважды, при о, О и а=Э-Э, ВыходыЗО генератора 8 и блока 2 усилителей подаются на входы формирователя 9, который формирует два сигнала ГЯ1 О Фи и =(О-+1.Г9 1 ПРи б Ср-зт+КЭТ, 35 где К = 0,1,2а также сигнал 09, задний фронт которого приходится на 09 =О, если перемещение осуществляется слева направо и на 0 С 1 = 1, если перемеще 40 ние осуществляется в противоположном направлении. Таким образом, сигнал (9 можно использовать для определения направления перемещения во время заднего фронта сигнала О 9 (фиг. 2) .Генератор 13 вырабатывает прямо.угольные импульсы, поступающне на вход счетчика 14, на выходе которого последовательно перебираются значения младших разрядов величины преобразования. Выход счетчика 14 поступает на адресный вход блока 15 постоянной памяти, выход которого подключен к цифровым входам перемножающего55 цифроаналогового преобразователя 6. В блоке 15 записываются значения функции Логический элемент ИСКЛОЧАОцЕЕ ИЛИ 1 в зависимости от нахождения угла4 в интервале 0- или -р2. выдает сигнал О записи в регистр 12 в момент совпадения младших разрядов величины перемещения, записанной в счетчике 14, с действительной величиной перемещения подвижной части датчика 1 относительно неподвижной (фиг, 3). Старший разряды числа, соответствующего величине перемещения, вычисляются счетчиком 10. Управляющими сигналами для него являются сигналы направления счета и тактовый от формирователя 9, а также сигнал установки "0" с блока 18. Блок 18 осуществляет запись и хранение величины преднабора значения перемещения )р и выдает тактовый импульс начала преднабора для установки вию0 счетчика 10 и записи в регистр 16 начального рассогласования (на момент начала преднабора). Сумматор 17 осуществляет вычисление значенияХ=Хпр+Хо-Хст - Хщкгде )от - показание счетчика 10;)(ц, - величина, записанная кданному моменту в регистр 12.При оценке точности преобразования предлагаемого устройства по сравнению с прототипом рассматривается работа преобразователей в одинаковых условиях, т.е. применительно к использованию в устройстве цифровой индикации положения, например рабочего органа металлорежущего станка. При этом первостепенное значение имеет максимальная скорость перемещения, при которой не происходит потери информации о величине перемещения в преобразователе, а точность определения нового положения остается высокой, В предлагаемом преобразователе оцифровка величин перемещения от 0 до 0,999 мм и от 0,999 мм до 10 м и больше осуществляется раздельно. Оцифровка младших разрядов происходит внутри шага циклического датчика, а старших разрядов - по переходу1через О огибающей сигнала этого датчика. Максимальная скорость перемещения, при которой согласно изобре.тению осуществляется преобразованиебез потери информации, равнамыс =Ьмдхс Топрбагде Ь . - максимально допустимоерассогласование без потери информации (1 ммв предлагаемом преобразователе),Уопр - частота опроса рассогласования (10 кГц в предлагаемом решении).1 одставляя численные значения в зависимость для максимальной скорости перемещения, при которой предлагаемый преобразователь работает без потери информаций, получим 5 .Процесс оцифровки младших разрядовв предлагаемом преобразователе осуществляется при переходе рабочегооргана к заданной позиции, которыйосуществляется на небольшой скорости,Годовой экономический эффект отвнедрения цифровой индикации, основойкоторой является предлагаемый преобразователь перемещения в код, настанке 2 А 622 Ф 1-1 составляет 686 руб, 15 на станок..2 3 ИИПВ Закав ЬЗ 1.4/40СВОап ШШ "Батввтп т.Уагород, уа.Проектная