Фазовый преобразователькомпенсационного типа для датчиковположения

п)428426 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОВСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Респубпик(21) 1671152/18 22) Заявлено 07,06.7 рпсоединенпем зяки Л сударствекнын камнтвтавета Мнннстрав СССРпа делам нзабретеннйи ртнрытнй 32) Приоритет -Опубликовано 15.05.74. Бюллетень ЛЪ(54) фАЗОВЪ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕНСАЦИОННОГО ТИПА ДЛЯ ДАТЧИ ПОЛОЖЕНИЯса, реверсивный счетчик четвертеи фазы, входы которого подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика фазы, а выходы - к дешифратору подключения функциональных делителей, схеме сравнения и подстройки четверти фазы и схеме выделения импульсов модуляции и опроса, соединенной с модуляторами, схемами совпадения, опорным генератором, схемой сравнения и подстройки четверти фазы. При треугольном ви сов Йи з 1 п О увеличение зования достигается еще нальные делители выпол нейного преобразователя в которую дополнительно входом и выходом устаи водимость которого прои младшего разряда рев фазы, а цифровые вход делителя с коэффициент ющимся по нечетной фу едпняются с выходамисивного счетчика фазы а циентом, изменяющимся 1 со (р ф), - с выходамиЭти отличительные ос ют производить деление с делах лишь одной чегве Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов и может быть использовано для повышения точности измеревия положения устройств различных механизмов и машин. 5Известен фазовый преобразователь компенсационного типа для датчиков положения, содержащий опорный генератор, два функциональных делителя для каналов нечетной и четной функций пути, выходы которых свя заны со входами схемы вычитания, выходы схемы вычитания соединены со входами схем совпадения, выходы которых подключены ко входам реверсивного счетчика фазы.С целью повышения точности преобразоваиия фазовый преобразователь содержит две цепочки из последовательно соединенных модулятора, усилителя и фиаасатора уровня, включенные между выходами датчика положения и аналоговыми входами функциональных делителей, схемы сравнения и подстройки четверти фазы, одни из входов которой связаны с выходами фиксаторов уровня, а выходы - со входами реверсивного счетчика фазы и входами схем совпадения, дешифратор подключения функциональных делителей, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика фазы, а выходы - с цифровыми входами функциональных делителей схему выделения импульсов модуляции и опро де функций путиточности преобрат тем, что функционены по схеме ликод - напряжение,между аналоговымовлен резистор, проорциональна /. весаерсивного счетчикаы функциональногоом деления, язменянкции (вп (р ф), со триггеров реверделителя с коэффипо четной функцииО,обенности позволяигналов пути в прерти шага шкалы иполучать напряжения одного знака, что приводит к увеличению точности,При треугольном виде функций путичисло подключаемых резисторов в функциональном делителе еще больше сокращается,так как его становится возможным выполнить по схеме линейного преобразователякод - напряжение.1-а фиг, 1 приведена блок-схема предлагаемого преобразователя; ца фиг. 2 - схема10функционального делителя преобразователядля случая треугольцых функций пути; нафиг. 3 - временные диаграммы работы фазового преобразователя при одной фазе модуляции до и после фиксаторов уровня; ца15фиг. 4 - таблица, поясняющая работу схемысравнения и подстройки фазы,Датчик положения 1 генерирует напряжение, изменяющееся по закону нечетной функ 20ции пути (обоощенной яп О), по каналу 2, инапряжение, изменяющееся по закону четнойфункции пути (обобщенной сов О), по каналу3, Модуляторы, напряжения 4 и 5 преоора.зуют непрерывно изменяющиеся напряжения 25в амплитудно-модулированные в каналах б,и7 соответственно. Усилители 8 и 9 дают в каналах 10 и 11 соответственно усиленные амплитудно-модулированцые наиряжения. Фиксаторы уровня 12 и 13 служат для получениян каналах 14,и 15 соответственно импульсоводной,полярности. Схема сравнения и подстройки четверти фазы 16 предназначена длявыделения, в случае несовпадения четвертоймеханической О и электрической ср " фаз, им 35пульсов подстройки по каналу 17 (+) дляувеличения электрической фазы и по каналуИ ( - ) для уменьшения электрической фазы. Канал 19 служит для передачи разрешающего сигнала в другие части преобразователя 40в случае совпадения фаз. Функциональные делители 0 и 1 служат для деления амплитуд0импульсов, поступающих по каналам 14 и 15,с коэффциентами деления, изменяющимися позакону обобщенных сов ср ф и яп срс соответствевно. Каналы 22 и 23 служат для подачи амплитуд импульсов, пропорциональных соответственно яп с".у сов ср" и сов О з 1 п срф, в схемувычитания 24, предназначенную,для выдачи1 разрешающего уровня по каналу 25, если 50 яп О,сов ср " - сов О яп ср ") 0,5,и по каналу 26, если сов О яп ср " - яп О сов ср ф 0,5,55 Схемы совпадения 27 и 28 служат для выделения импульсов по каналам 29 и 30 соответственно нри наличии разрешающего сигнала но кана чу 19 и сигналов по кайалам 25 нлн 26 соответственно. Реверсивный счетчн 1 с фазы 31 служит длямировацня числа импульсов, поступающих в него по каналам 7 и 29, и вычитания числа импульсов, поступаюцрнх в него по каналам 18 и 30. Выходы 1 и О триггеров счетчика 31 через канал 32 управляют дешифратором 33, который предназначен для подключения цифровых входов 34 и 35 функциональных делителей 20 и 21. Выходы + и-реверсивного счетчика фазы соединены каналами 366 и 37 со входами + и-реверсивного счетчика четвертой фазы 38, который по каналу 39 управляет схемой 33, Канал 40 предназначен для передачи кода четверти фазы срф в схему 16. По каналу 41 происходит управление от счетчика 38 к схеме выделения импульсов модуляции и опроса 42. Канал 43 предназначен для подачи импульсов опроса нечетной последовательности, а канал 44 - для четной.По каналам 45 и 46 поступают импульсы модуляции соответственно на модуляторы 4 н 5. Опорный генератор импульсов 47 по каналу 48 запитывает схему 42.При треугольном виде функций пути в качестве функциональных делителей возможно использовать линейные преобразователи код-цап)ряжение. В этоя случае коэффициенты деления яп ср" и сов срф должны иметь вид: где У - текущее значение числа в реверсивном счетчике фазы;У,зс, - макснмальное значение числав реверсивном счетчике фазы;а = сопз 1 - коэффициент пропорциональности.Функциональная схема делителя, реализующего соотношения (1) или (2), приведена на фиг. 2, По каналу 49 поступает входное напряжение, которое требуется поделить, Преобразователь код-напряжение 50 предназначен для преобразования входного напряжения Ь в соответствии с кодом числа Л(, поступающим по каналу 51, по формуле Высокий уровень на входах канала 51 вызывает подключение разрядных резисторов ко входу 49, а низкий уровень - к цепи земли 52, Йыходной канал 53 соединен с нагрузкой 54. Между входным каналом 49 и выходным 53 включен дополнительно резистор 55, проводимость которого пропорциональна / веса младшего цифрового входа (/2 Уо, где У - проводимость резистора, переключаемого ключом младшего разряда преобразователя 50),Раоотает фазовый преобразователь следующим образом. С датчика положения 1 по каналам 2 и 3 на аналоговые, входы модуляторов 4 и 5 ноступают напряжения, пропорциональцые соответственно цечетцой и четнойфункциям пути О (в частности, з 1 п О ц сов О),На импульсные входы модуляторов 4 и 5 поступают по каналам 45 и 46 импульсы модуляции, Фаза которы.; цо каждому цз каналов45 и 46 зависит от состояния счетчика 38.Амплитудно-модулированные сигналы по каналам 6 и 7 подаются на усилители 8 и 9, азатем после усиления - на входы фиксаторовуровня 12 и 13 по каналам 10 и 11. В силутого, что фиксаторы уровня выделяют амплитуды импульсов одного знака (например, положительные), то изменение знаков напряжений в каналах 2 и 3 приводит к изменениюфазы импульсов в каналах 14 и 15, На фиг. 3показаны временные диаграммы работы фиксаторов уровня при неизменной фазе модуляции в каналах 45 и 46 и треутолыном виденечетной и четной функций пути.В схеме сравнения и подстройки четвертифазы 16 производится сравнение кодов реверсивного счетчика четвертой фазы 38 и фаз импульсов в каналах 14 и 15, Опознавания фазпроизводятся в момент прихода нечетных импульсов опроса по каналу 43 ц четных импульсов опроса по каналу 44, причем результат последнего запомиснается и в моментыприхода,нечетных импульсов опроса вылаются импульсы полстройкц четверти фазы поканалу 17 (+) или каналу 18 ( - ),Логика работы схемы сравнения и подстройки четвертой фазы 16 поясняется дляпервой четверти ср" таблицей на фиг. 4 (ана.логично она организуется ц для остальнычетвертей).35Причем, в соответствии с фиг. 2, логикапработы схемы 16 в О (где Лаза 8 =1 2и = 0; 1; +2 ) и внутри четверти отличаются с тем, чтобы создать гистерезсис в сраба Отывании схемы 16 при переходе О справа ислева. При этом зона однозначности фаз О исрф в О будет, равна 1/4 Оо, в то время какдля внутренней точки четверти она будетравна453+ ( - Оо+ЛОО) и - ( - Оо+ЛОО),1где ЛОо( - О, и О, - длина механической фазы.Если четверти О и ср": совпадают, то по каналу 19 на схемы совпадения 27 и 28 выдается разрешающий уровень. Амплитудно-модулированные сипналы по каналам 14 и 15 поступают на функциональные делители 20 и21, а после деления - по каналам 22 и 23 всхему вычитания 24. Эта схема в соответствии с выполнением одного из выраженийсовО япсрф - з 1 пО созср"0,5 и з 1 пО созср" -- созО з 1 псрф 0,5ьыдает разрешающий потенциал,соответственно,на схемы совпадения 27 или 28 ц нечетный импульс опроса проходит либо навход +, либо на вход-реверсивного 55 счетчика фазы 3. С нзменением кола счетчика (изменением срф) изменяются через Лелифратор 33 коэффициеснты деления схем 20 и 21. Процесс выдачи импульсов продолжается до тех пор, пока не будут выполняться оба указанных выше неравенства, когла в оооцх канала 25 и 26 будет запрещающий сигнал, Коэффициент пересчета счетчика 31 равен Ко/ч, где К, - коэффициент деления длины механической фазы Оо. Импульсы переполнения счетчика 31 по каналам 36 (+) ц 37 ( - ) поступают на соответствующие входы реверсивного счетчика четвертой фазы 38.Выход счетчика 38 по каналу 39 управляет дешифратором 33 таким ооразом, что коэффициент деления схемы 20 изменяется в 1-ой четверти срф по закону созср", во 2-ой по з 1 псрф,:в 3-ей - по созсрф, в 4-ой по 51 псгф, а схемы 21 - в 1-ой,по з 1 пср", во 2-ой по соэс,"ф, в 3-ей по з 1 псрф, в 4-ой по созср" (в соответствии с временными диаграммами фцг. 3).Выход счетчика 38 по каналу 41 управляет схемой выделения импульсов модуляции ц опроса таким образом, что на модулятор 4 по каналу 45 поступают в 1-ой четверти - нечетные импульсы, во 2-ой - нечетные, в 3-й - четные, в 4-ой - четные, а,на модулятор 5 по каналу 46 - в 1-ой четверти - нечетные, во 2-ой - четные, в 3-ей - четные, в 4-ой - нечетные, При этом в любой четверти импульсы на выходе фиксаторов уровня 12 и 13 будут приходить одновременно с нечетным импульсом модулясции, Импульсы опроса имеют меньшую длительность, чем импульсы модуляции, и вписаны соответственно в нечетный и четный импульсы модуляции. Все этц четыре последовательности образованы цз импульсов генератора 47, поступающих в схему 42 по каналу 48.В случае треугольных функций пути функциональный делитель фазового преобразователя работает следующим образом. Поступающее по каналу 49 напряжение делится в преобразователе 50, так что ца выходе 53 получается выходное напряжениеменьшее, чем входное. Наличие резистора 55 приводит к тому, что вместо обычноц связи между входным и выходным напряжениямиЖЬ вы - 5 Ехфмаккоэффициенты деления входного напряжения реализуются по формулам (1) цли (2), если цифровые входы 51 преобразователя 50 подсоединяются соответственно к выходам 1 или 0 триггеров реверсивного счетчика фазы 31,Предмет изобретения1. Фазовый преобразователь компенсационного типа для датчиков положения, содержащий опорный генератор, два функциональных делителя для каналов нечетной ичетной функций пути, выходы которых связаны со входами схемы вычитания, выходы схемы вычитания соединены со входами схем совпадения, выходы которых подключены ко входам реверсивного счетчика фазы, ог.гичающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, он содержит две цепочки из последовательно соединенных модулятора, усилителя и фиксатора уровня, включенные между выходами датчика положения и аналоговыми входами функциональных делителей, схему сравнения и подстройки четверти фазы, один из входов которой связаны с выходами фиксаторов уровня, а выходы - со входами реверсивного счетчика фазы и входами схем совпадения, дешифратор подключения функциональных делителей, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика фазы, а выходы - с цифровыми входами функциональных делителей, схему, выделения импульсов модуляции и опроса, реверсивный счетчик четвертей фазы, входы которого подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика фазы, а выходы - к дсшифратору подключения функциональных дели телей, схеме сравнения и подстройки четверти фазы и схеме выделения импульсов модуляции и опроса, соединенной с модуляторами, схемами совпадения, опорным генератором,и схемой сравнения и,подстройки четвертио фазы. 2, Фазовый преобразователь компенсационного типа для датчиков положения пю п, 1, отличающийся тем, что, с целью расши- Б рения области применения, функциональныеделители выполнены в виде линейного преобразователя код-,напряжение, между аналоговым входом и выходом которого устаповлек дополнительный резистор с проводимостью, 20 пропорциональной /. веса младшего разряда.реверсивного счетчика фазы.Редактор Л. Цветкова Корректор В. Гутман Тип. Харьк. фил. пред. Патент Заказ 60/320 Изд,1571 Тираж 624 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5