Преобразователь перемещения в код

СОЮЗ СОВЕТСНИКСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 4 Н 03 М 1/28 РЕТЕНИЯ АНИ Сазоно вателя 2, опорные которого формирую го и минимального вого преобра напряжения д сяназ максималь ений выходнз.п. ф - лы,го сигнала датчика6 ил,ОСУДАРСТНЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР 9 940197, кл. С 08 С 9/06, 1980.Авторское свидетельство СССР У 480103, кл. Н 03 М 1/28, 1974 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД(57) Изобретение относится к автоматике, а именно к преобразователям перемещения в код. Белью изобретения является повышение точности преобразователя. Для этого в преобпазоз 12 влы ватель перемещения в код, содержащийдатчик 1, аналого-циФровой преобразователь 2, блок 3 формирования счетных импульсов и реверсивный счетчик4, введены генератор 6, блок 5 коррекции напряжений и блок 7 управления, Поставленная цель. доститаетсяза счет того, что количество периодов переменного сигнала датчика 1преобразуется в код грубого отсчета,а в код точного отсчета преобразуется величина выходного сигналадатчика 1 с помощью аналого-цифроИзобретение относится к автоматике, а именно к преобразователям перемещения в код.Цель изобретения - повышение точности преобразователя. 5На фиг. 1 изображена функциональная схема преобразователя перемещения в код; на фиг. 2 - схема аналогоцифрового преобразователя; на фиг.3- схема блока формирования счетных импульсов; на фиг. 4 - схема блока коррекции напряжений; на фиг, 5 - схема блока управления; на фиг. 6 - временные диаграммы, поясняющие работу пре,образователя.Преобразователь перемещения в код содержит датчик 1, аналого-цифровой преобразователь 2 (АЦП), блок 3 формирования счетных импульсов, реверсивный счетчик 4, блок 5 коррекции напряжений, генератор 6 и блок 7 управления,АЦН 2 содержит резисторы 8.1-8.К й компараторы 9.1 - 9.К, входы 10 и 11 опорных напряжений и вход 12 изме 25 ряемого напряжения. Блок 3 формирования счетных импульсов содержит дифференцирующие цепи 13.1 - 13.(К+1), каждая из которых выполнена в виде элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 и элементов НЕ 15 и 16 с задержкой сигнала, элемент ИЛИ 17, элемент НЕ 18, элементы ИЛИ 19 - 22, входы 23 - 25 и выходы 26 - 2,9 .Блок 5 коррекции напряжений содержит компараторы 30 и 31, устройства 32 - 35 выборки-хранения, элемент НЕ 36, входы 37 - 41 и выходы 42 - 45.Блок 7 управления содержит элементы НЕ 46 и 47, элементы НЕ 48 и 49 с задержкой сигнала, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 50 и 51, элементы И 52 - 54, триггеры 55 - 57, входы 58 - 61 и выходы 62 - 64.Преобразователь работает следую-, щим образом.При перемещении измерительного органа (не показан) на первом выходе датчика 1 появляется электрический сигнал (фиг, 6, эпюра 65 - иллюстрирует случай перемещения измерительного органа в одном направлении с постоянномскоростью). На втором выходе датчика 1 появляется аналогичный первому электрический сигнал,но сдвинутый относительно него на четверть периодаЭлектрический сигнал 65 поступает на вход 37 блока 5 коррекции напряжений. На вход 39 блока 5 поступает сигнал с второго выхода датчика 1, а вход 38 служит для приема сигналов генератора 6. Текущие значения напряжения сигнала 65 записы- . ваются в устройстве 32 выборки-хранения по управляющим импульсам 66 (фиг, 6) генератора 6. В момент "0" на выходе генератора 6 запись в устройстве 32 текущего напряжения сигнала 65 прекращается и в компараторе 30 производится сравнение текушего напряжения сигнала 65 с напряжением, записанным в устройстве 32 (фиг. 6, поз. 67). При переходе, сигнала 65 через экстремум происходит переключение компаратора 30 (фиг. 6, поз.68) Таким образом, выделяются моменты экстремумов сигнала 65 с первого выхода датчика 1. Аналогично выделяются моменты экстремумов сигнала с второго выхода датчика 1, Далее с выходов 42 и 45 блока 5 сигналы компараторов 30 и 31 поступают соответственно на входы 58 и 59 блока 7 управления. Сигнал 65 с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 50 поступает на входы элементов И 52 - 54. Элемент И 52 выделяет импульсы, возникающие в момент минимума сигнала 65, при этом на выходе 62 блока 7 возникает состояние "1" (фиг. 6, поз. 69), которое по приходу тактового импульса меняется на состояние "0". Аналогично сигнал 70 на выходе 64 блока 7 формирует- . ся при переходе сигнала 65 через максимум. Сигналы 68 и 69 (фиг. 6) поступают на входы 40 и 41 блока 5 и служат для управления записью в устройства 34 и 35 соответственно напряжений максимума и минимума сигнала 65 с выхода устройства.В момент изменения направления перемещения возникает экстремум, запись которого в устройствах 34 или 35 запрещается сигналом с выхода элемента 51, формируемым в момент переключения компаратора 3. При этом используется тот факт-, что в момент изменения направления перемещения экстремумы на кривых сигналов спервого и второго выходов датчика 1 появляются одновременно, а во всех остальных случаях разнесе 1287288ны на четверть периода. Кроме того, в момент реверса на выходе элемента И 53 формируется импульс, переключающий триггер 56 в новое состояние, Блок 7 управления может иметь вход 61 установки, подача импульса на который перед началом измерений устанавливает на выходе 63 состояние, соответствующее положительному направлению перемещения (например О уровень "0"). Сигнал 68 (фиг. 6) с выхода 42 блока 5 поступает также на вход 23 блока 3 формирования счетных импульсов, где по его перепадам дифференцирующий элемент 1 З.К+1 форми рует короткие счетные импульсы 71 (фиг. 6), которые в зависимости от логического состояния на входе 25, соединенном с выходом 63 блока 7, поступает на выход прямого 26 или 20 обратного 27 счета "грубой" шкалы.Между моментами появления двух последовательных счетных импульсов 7 (фиг. 6) "грубой" шкалы измерительный орган перемещается на расстояние, равное полупериоду выходного сигнала датчика 1. Измерение перемещения с большим разрешением позволяет производить устройство интерполяции на основе АЦП 2, причем опор ный сигнал подается на оба его входа 10 и 11Уровни 72 (фиг. 6) квантования распределяются между опорными напряжениями на входах 10 и 11 АЦП 2. Такое построение АЦП 2 позволяет из бежать операции аналогового вычитания опорных напряжений, что упрощает процедуру и устраняет один из источников погрешностей.Электрический сигнал 65,(фиг. 6) 40 с первого выхода датчика 1 поступаетна вход 12 АЦП 2. В процессе сравнения напряжения сигнала 65 с уровнями 72 (фиг. 6) квантования на выходах компараторов 9.1 - 9.К АЦП 2 появля ется соответствующий унитарный код, поступающий на входы 24 блока 3. Сигналы с входов 24 через дифференцирующие цепи 13,1 - 13.К, аналогичные цепи 13.К+1, поступают на входы элемента ИЛИ 17. Получаемые таким образом счетные импульсы 73 нониусной шкалы (фиг. 6) поступают на выход прямого 28 или обратного 29. счета блока 3, откуда импульсы 73 нониус ной шкалы следуют на вход первого разряда прямого или обратного счета реверсивного счетчика 4. С выходов 26 и 27 счетные импуль. сы "грубойшкалй поступают на вход прямого или обратного счета разряда с номером ш1 о 8(К+1) реверсивного счетчика 4, где К - количество компараторов 9, - 9,К в АЦП 2, а также на входы установки в "О" либо в "1 в зависимости от направления перемещения младших (с 1-го по ш-й) разрядов реверсивного счетчика 4. Таким образом, обеспечивается разрешающая спосЬбность преобразователя в (ш+1) раз большая, чем разрешающая способность растровой шкалы датчика 1. Число разрядов "грубой" шкалы выбирается в соответствии с максимальным значением измеряемого перемещения.Разделение реверсивного счетчика 4 на две группы для подсчета отдельно меток грубой и нониусной шкалы и введение сброса группы нониусной шкалы по метке грубой шкалы позволяет снизить требование к устройствам формирования нониусных меток по быстродействию.В этом случае нониусная шкала необходима лишь непосредственно перед остановкой измерительного органа, т.е. при малой скорости перемещения. При большой скорости перемещения работает грубая шкала, а нониусная может быть выключена, так как результат ее работы заранее известен - она будет переполняться на каждом шаге грубой шкалы. Подобный режим работы возможен практически во всех случаях, кроме систем со следящей обратной связьюУменьшение влияния изменения размаха или постоянной составляющей электрического сигнала 65 с первого выхода датчикана точность измерения перемещений обеспечивается тем,.что каждый период блоком 5 производится корректировка опорных напряжений, поступающих с выходов 43 и 44 на входы О и 11 опорных напояжений.Формула изобретения1. Преобразователь перемещения в кбд, содержащий датчик, первый выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с К информационными входами формирова 1287288ния счетных импульсов блока, первыйи второй выходы которого соединеныс первой группой входов прямого иобратного счета реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повьппения точности преобразователя, в него введены генератор импульсов, блок коррекции напряжений и блок управления, первыйи второй выходы датчика соединеныс первым и вторым входами блока коррекции напряжений, третий вход которого подключен к выходу генератораимпульсов и первому входу блока управления, четвертый и пятый входы -к первому и второму выходам блокауправления,первый выход соединенс вторым входом блока управления,второй выход - с третьим входом блока управления и (К+1)-м информационным входом блока формированиясчетных Импульсов, управляющий входкоторого подключен к третьему выходу блока управления, третий и четвертый выходы блока формированиясчетных импульсов соединены с второйгруппой входов прямого и обратногосчета реверсивного счетчика, выходы которого являются выходами преобразователя, четвертый вход блокауправления является входом установки направления перемещения, третийи четвертый выходы блока коррекциинапряжений соединены с входами опорных.напряжений аналого-цифровогопреобразователя.2. Преобразователь по и.о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтоблок формирования счетных импульсовсодержит К+1 дифференцирующих це пей, элемент ИЛИ., четыре элементаИ и элемент НЕ, входы дифференцирующих цепей являются информационными входами блока формирования. ,счетных импульсов, выходы К дифференцирующих цепей соединены с входамиэлемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами первого ивторого элементов И, входом второго элемента НЕ, выход которого сое динен с вторым входом третьего элемента И, выходы первого и второгоэлементов И соединены с первыми входами первого и второго триггеров,выходы которых являются первым и 25 вторым выходами блока управления,выход третьего элемента И соединенсо счетным входом третьего триггера,установочный вход которого являетсячетвертым входом блока, выход третье- ЗО го триггера явля тся третьим выходомблока управления.1287288 Составитель А. Сидоренко Копча Техреду Л.Сердюкова КорректРеда Бутяга Заказ 7730/59 ВНИИПраж 89 Потета СССРкрцтийя наб ц. исно Государственного ком елам изобретений и о 035 Раушс сква ул, Проектная, 4 зводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужг