Преобразователь перемещения в код

:;- ; г,п; г, ", - с ИЗОБРЕТЕН ИСА ЕТЕЛЬСТ ОРСКОМ ппени дост брадкидышевский епитель др. Преобразоват ний в цифровой 974 с.156,8,товренатор ьные омпара 1976. ЩЕНИЯ егра- содераща- рльсов я к авто ике и можерения лиОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРВ КОД(57) Изобретение относиттике и вычислительной тебыть использовано для из 801352652 А 1 03 М 1/64 1/50 1/1 нейных или угловых перемещени Целью изобретения является по точности преобразователя. Для жения поставленной цели в пре эователь, содержащий генерато импульсов, счетчик 2, фазорас 3, первый и второй усилители фазовращатель 9, блок 12 элем нуль-компараторы 13 и 14, дифф циальный усилитель, введены с 1 О, второй и третий дифференц усилители 20,21,третий нультор 15, два элемента И 16,18, элемента ЗАПРЕТ 17,19, два ин тора 22,23, а фазорасщепитель жит фильтр, управляемый фазов тель. Импульсы генератора имп1352652 поступают на вход счетчика, из выходного сигнала которого с помощьюфазорасщепителя Формируются два синусоидальных сигнала, поступающих навходы Фазовращателя, При появлениивыходного сигнала фазовращателя навыход преобразователя через блок элементов И поступает код счетчика, соответствующий перемещению вала фазовращателя. При отклонении сдвигафаз между входными напряжениями Фазовращателя от 90 с помощью первогои второго нуль-компараторов, первыхэлементов И и ЗАПРЕТ, первого дифференциального усилителя и первого инИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерениялинейных или угловых перемещений спомощью датчиков типа индуктосин ,а также в системах с ЧПУ и программноуправляемых координатных в системах сЧПУ и программно-управляемых координатных столах,Целью изобретения является повышение точности преобразователя.На Фиг,1 представлена Функциональная схема преобразователя; на Фиг.2временные диаграммы его работы; нафиг.3 - схема управляемого делителянапряжения; на Фиг.4 - схема управляемого фазовращателя.Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, Фазорасщепитель 3, содержащий Фильтр 4,управляемый делитель 5 напряжения иуправляемый Фазовращатель 6, усилители 7 и 8, Фазовращатель 9, сумматор 10, дифференциальный усилитель1, блок 12 элементов И, нуль-компараторы 13 - 15, элемент И 1 б, элементЗАПРЕТ 17, элемент И 18, элемент запрет 19, дифференциальные усилители20 и 21, интеграторы 22 и 23,Управляемый делитель напряжениясодержит резистор 5.1, резистор 5.2 исветодиод 5.3 резисторной оптопары,резистор 5,4, управляемый фазовращатель содержит согласующий трансформатегратора вырабатывается сигналрассогласования, который поступаетна управляющий вход управляемого фаэовращателя фазорасщепителя, При различии амплитуд входных напряженийфазовращателя сигнал рассогласованияформируется с помощью сумматора, второго дифференциального усилителя,третьего нуль-компаратора, вторых элементов И и ЗАПРЕТ, третьего дифференциального усилителя и второго интегратора, который поступает на управляющий вход управляемого делителя напряжения Фазорасщепителя. 2 з.п.ф-лы, 4 ил. тор 6.1, резисторы 6,2, 6.3, конденсатор 6.4 резистор 6,5 и светодиод 6.6 реэисторной оптопары, резистор 6.7.Устройство работает следующим образом.Сигнал частоты , от генератора 1 импульсов поступает на вход счетчика 2 (Фиг.2), служащего делителем частоты и узлом управления работой блока12 элементов И. Сигнал от счетчика2 частотой Г поступает на фазорасщепитель 3, Последний вырабатывает двасинусоидальных напряжения О и О , 15которые усиливаются усилителями 7 и8 и поступают на входы Фазовращателя9 в виде двух напряжений О и 11(Фиг,2). Эти напряжения должны всегда "иметь одинаковую амплитуду и Фазовыйви 90 те. 0 - Ни 1,Д90. Тогда результаты преобразования перемещений, которые снимаются свыходов блока 12 в виде п-разрядного.25двоичного кода, являются истинными.В этом случае напряжения 0 иподаваемые на управляющие входыблоков 5 и 6, равны нулю. Импульсныесигналы Б, и Б (Фиг.2), Формируемые с помощью нуль-органов 13 и 14, 30так расположены на временной оси, чтосигналы от элементов 16 и 17 равныдруг другу по длительности. Поступивна входы дифференциального усилителя20, они преобразуются в разнополярнуюпоследовательность О , (фиг.2 а), причем длительности каждой ее части равны между собой, т,е. Л г;= Л 1 = Дг;.Если амплитуды тех же частей сигна5 ла П, также равны между собой, т.е. Е = Е = Е то с помощью интегратог фра 22 получают сигнал, равный нулю, т.е. 1177 = 1/77ЕИ-ЕЩ= О где "77 - постоянная интегрирования, ОРабота системы коррекции погрешности от неравенства амплитуд напряжений О и Ооснована на преобразовании разности 11, - ц Э сначала в угол сдвига по фазе (, а затем в напряже ниеэ . Для этого в устройство включены блоки 10 и 11, нуль-орган 15, усилитель 11 и интегратор 23. Благодаря этому преобразованию за дача контроля за равенством амплитуд напряжений 11 и О 8 сводится к задаче контроля ортогональности напряжений О и Ом , Поэтому работа оставшейся части данной схемы работает аналогич" но предыдущей системе и в исходном состоянии имеем 117 э = О.Если какое-либо иэ условий:, л 1 м = 1 и О, О = 90, - нарушается, то приводится в действие система выделе ния сигнала ошибки и осуществляется ее коррекция. Пусть возникла неортогональность / = О, 11 Э - 90 с О. Тогда с помощью элементов И 18, ЗА 11 РЕТ 19 получают импульсы, длительность кото рых пропорциональна .углам Т/4 - с и Т/4 + Ы соответственно (Т - период колебаний напряжений О, и Й). С помощью интегратора 23 получают напряти- т(Ы 10 и=- -еа -ко 1 = - о,7 Э о о гэ полярность которого отрицательна, а значение пропорционально удвоенному значению ошибки 1. Это напряжение 45 поступает на управляющий вход управляемого фазовращателя 6 и вызывает уменьшение значения 1 путем увеличения фазы напряжения О . При с( ) О получают г ) О, что вызывает противоположные изменения фазовых соотношений между напряжениями О и О.Аналогично работает система коррекции погрешности от неравенства амплитуд напряжений О, и О 8 . Пусть в про цессе эксплуатации устройства возникла ситуация, когда 1с 1. . Тогда1 мфазовый угол между векторами О,и О, меньше 90(, следовательно, возникаетуголошибки, который равен м =лОО - 90 с О, Эта ситуация идентична изображенной на фиг.2 б. С помощью нуль-органа 15 и усилителя 11 схем 18 и 19 получают импульсы, пропорциональные по длительности углам Т/4 в ( и Т/4 + У соответственно. Дифференциальный усилитель 21 из этих импульсов формирует разнополярный импульсный сигнал, подобный сигналу 117, на фиг.2 а, который с помощью интегратора 23 преобразуется в напря- жение 2 Е(2) Его подача на управляемый масштабный преобразователь 5 вызывает увеличение амплитуды напряжения О (и 01). При Ц 1 м ) 1 получают напряжение 1 гэ ) О и хаРактеР Работы Узла 5 пРотивоположный,Каждая из рассмотренных систем коррекции погрешностей реагирует только на определенный тип ошибок. Это означает неортогональность напряжений 111 и О 8, не вызывает появления сигнала на выходе интегратора 23, а неравенство амплитуд не отражается на работе интегратора 23. Такая развязка достигнута благодаря использованию сумматора 1 О, дифференциального усилителя 11, а также нуль-компаратора 15 и дифференциального усилителя 21, Она гарантирует возможность одновременной работы обеих систем коррекции.Развязка цепей управления от цепей передачи сигналов обеспечивается применением в узлах 5 и 6 резисторных оптронов. Один из возможных вариантов управляемого делителя напряжения с резисторными оптронами приведен на фиг3. Вторичная цепь оптрона (фоторезистор 5.2) вместе с постоянным резистором 5.1 образуют регулируемый делитель напряжения. Управление изменением его коэффициента передачи осуществляется оптическим путем - изменением интенсивности излучения светодиода 5.3 (первичная цепь оптрона). В исходном состоянии (при нулевом сигнале управления, т е 02 э - 0) благодаря подключению первичной цепи оптрона к источнику напряжения Е и подбору ограничительного резистора 5.4 выбирают оптимальную рабочую точку оптрона. Затем подбором(Х Ь,- В ь,5 )+2 Х Ь. е Б Ь.52(Х .+БИз этОГО следуетчто при Х= Б5имеем мнимый коэффициент передачи,,что соответствует фазовому сдвигуоЛ 590 . При Я 2 Х (которое соответствует случаю 13 22 ( 0) имеем агЕ; К) 90 и наоборот,Иэ выражений (1) и (2) видно, что и) 45 55 резистора 5.1 устанавливают требуемую амплитуду напряжения Й , После такой подготовки данный узел готоп к работе. Коэффициент передачи равен К 5 =,ог51 52При Б 2 ( 0 сопротивление фоторезистора 5,2 увеличивается, вследствие чего значение К возрастает и наоборот. Отсутствие электрической связи между первичной и вторичной цепями оптройа (цепями управления и передачи сигналов) обеспечивает наименьший уровень помех в устройстве и также способствует повышению его точности благодаря улучшению стабильности показаний.В схеме управляемого фазовращателя 6 (фиг,4) фоторезистор 6.5 вместе с постоянными резисторами 6.2, 6.3 и конденсатором 6.4, образует мостовую схему, диагональ питания которой подключена к вторичной обмотке согласующего трансформатора 6.1, а измерительная диагональ мостовой схемы служит выходом. КоэФфициент передачи фазовращателя при П2 = Пимеет вид узлы формирования сигналов ошибокоОт неортогональности и от неравенства амплитуд напряжений питания датчика 9 всегда имеют в 2 раза большую чувствительность (пропорциональны удвоенному значению ошибки 1 или), так как реализуют дифференциальный метод сравнения, Это гарантирует дополнительное уменьшение статических ошибок (зон чувствительности) систем автоматической коррекции погрешностей по сравнению с известным устройством. Формула изобретения 1. Преобразователь перемещения вкод, содержащий генератор импульсов,выход которого подключен к входусчетчика, выход которого подключен квходу фазорасщепителя, выходы которо 10 15 70 25 го подключены к входам соответствующих усилителей, выходы которых подключены к входам фазовращателя, выходкоторого подключен к управляющему входу блока элементов И, информационные входы которого соединены с группой выходов счетчика, а выходы являются выходами преобразователя, выходы усилителей подключены к входам первого и второго нуль-компараторов соответственно, первый дифференциальный усилитель, о т л и ч а ю щ и й с я тем что, с целью повьпиения точности преобразователя, в него введены два элемента И, два элемента ЗАПРЕТ, сумматор, второй и третий дифференциальные усилители, два интегратора, третий нуль-компаратор, а фазорасщеиитель выполнен в виде фильтра, вход которого является входом фазорасщепителя, а выход соединен с информационными входами управляемого делителя напряжения и управляемого фазовращателя, выходы которых являются выходами фазорасщепителя, выход первого нуль-компаратора соединен с первым входом первого элемента И и информационным входом первого элемента ЗА- ПРЕТ, выход второго нуль-компаратора соединен с вторым входом первого элемента И и входом запрета первого элемента ЗАПРЕТ, выходы первого элемента И и первого элемента ЗАПРЕТ подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам первого дифференциального усилителя соответственно, выход которого через первый интегратор подключен к управляющему входу управляемого фазовращателя фазорасщепителя,выходы усилителей подключены к входам сумматора, выход которого через третий нулькомпаратор соединен с первым входом второго элемента И и информационным входом второго элемента ЗАПРЕТ, выходы усилителей подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам второго дифференциального усилителя соответственно, выход которого подключен к второму выходу второго элемента И и входу запрета второго элемента ЗАПРЕТ, выходы второго элемента,И и второго элемента ЗАПРЕТ подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам третьего дифференциального усилителя, выход которого подключен через второй интегратор к управляющему входу управляемого делителя напряжения фазорасщепителя.. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что управляемый делитель напряжения содержит два резистора и резисторную оптопару, один вывод первого резистора является информационным входом управляемого делителя, а другой его вывод является выходом управляемого делителя напряжения и подключен к одному выводу резистора оптопары, другой вывод которого соединен с общей шиной, анод светодиода резисторной оптопары является управляющим входом управляемого делителя напряжения, а катод его подключен к одному выводу второго резистора, другой вывод которого подключен к шине отрицательного потенциала.3. Преобразователь по п.1, о т - о т л и ч а ю щ и й с я тем, что управляемый фазовращатель содержит согласующий трансформатор, три резистора, конденсатор и резисторную оптопару, вход согласующего трансформатора является информационным входомуправляемого фазовращателя, выходысогласующего трансформатора подключены к одним выводам первого и второго резисторов, другие выводы которых объединены и соединены с общейшиной, одни выводы первого и второгорезисторов подключены к одним выводам конденсатора и резистора резисторной оптопары, другие выводы которых объединены и являются выходомуправляемого фазовращателя, анод светодиода резисторной оптопары является управляющим входом управляемогофазовращателя, а его катод соединенс одним выводом третьего резистора,другой вывод которого соединен сшиной отрицательного потенциала.1352652 Составитель М,Сидоро Техред А.Кравчук Редактор Н.Го ектор И,Мус 00 Подписноеударственного комитета СССРизобретений и открытийа, Ж, Раушская наб, д.4/5 аказ 5577 57 раж И Г Н дела Моск 130 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная