Цифровой преобразователь перемещения

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ 1 ц 9 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ У(53) УДК 6813 25 (088,8) ата опубликования описания 23,09(71) Заявит Пензенский политехнический инстит 4) ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ПЕРЕМЕЩЕНИЯцельпрео ации в соедин-ефорчерез ый и Изобретение относится к измерению неэлектрических величин электрическими методами и может быть использовано для измерения линейных перемещений в автоматике и измерительной технике.Известен цифровой преобразователь перемещения, содержащий генератор, диск ретную линейку с бифилярной намоткой, блок считывания в виде двух магнитных головок, расположенных вблизи дискретной линейки, и блок обработки измерительного сигнала 1. Недостаткамн преобразователя являются низкая точность, невозможность определить направление перемещения и низкая помехозащищенность.Наиболее близким по технической сущности является цифровой преобразовател перемещения, состоящий из генератора си нусоидального напряжения, соединенного с выводами носителя кодовой, информации в форме меандра и входами усилителя- формирователя, магнитной головки, соединенной со входами усилителя-ограничителя, выходы которого соединены с одними входами элементов И, другие входы которых через соответствующие цепочки последовательно соединенных одновибраторов соединены с выходами усилителя формирователя, а выходы - со входами триггера, выход которого соединен со входами счетчика21.оНедостатками преобразователя являются низкая точность при реверсе и низкая помехозащищенность.Целью изобретения является повышьние точности при реверсе и помехозащишеннос ти.Поставленная достигается тем,что в цифровой бразователь перемещения, содержащий магнитную головку, генератор синусоидального напряжения, первый носитель кодовой информформе меандра, выводы которогоны со входами первого усилителя рователя, прямой выход которогопоследовательно соединенные перв3 9608 второй одновибраторы соединены с первым входом первого элемента И, а инверсный выход через последовательно соединенные третий и четвертый одновибраторы соединен с первым входом второго элемента И, 5 первый триггер и счетчик, введены второй усилитель-формирователь, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый одно-, вибраторы, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И, три элемента ИЛИ, второй триггер и второй носитель кодовой информации, смещенный относительно первого, а счетчик выполцен реверсивным генератор синусоидального напряжения соединен со входами магнитной головки, выводы второго носителя кодовой информации соединены со входами второго усилителя-формирователя, прямой выход которого соединен с первым и через последовательно соединенные пя 2 тый и шестой одновибраторы - со вторыми входами третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, инверсный выход второго усилителя-формирователя соединен с первым и через последовательно сое диненные седьмой и восьмой одновибраторы с вторыми входами четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, вы 30 ход которого соединен с входом девятого одновибратора и первым входом пятого элемента И, прямой и инверсный выходы первого усилителя-формирователя соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами второго эле. мента ИЛИ, выход которого соединен с входом десятого одновибратора и первым входом шестого элемента И, выходы девятого и десятого одновибраторов соеди О нены с входами первого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с вторыми входами соответсвенно пятого и шестого элементов И, выходы которых соединены со входами второго триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами соответственно седьмого и восьмого элементов И, ко вторым входам которых через третий элемент ИЛИ подклочены выходы девятого и десятого одновибраторов, выход седьмого элемента И соединен со входом сложения счетчика, а выход восьмого элемента И соединен со входом вычитания счетчика. 55 На фиг. 1 приведена функциональная схема цифрового преобразователя перемеще 85 4ния; на фиг. 2 - временные диаграммы,поясняющие его работу,Преобразователь содержит генератор 1синусоидального напряжения, магнитнуюголовку 2, носители 3 кодовой информации в форме меандра, смещенные на 1/4периода друг относительно друга, усилители-формирователи 4 и 5, одновибраторы6-1 3, элементы И 14-1 7, элементы ИЛИ 18 и19, одновибраторы 20 и 21, триггер 22,элементы И 23 и 24, триггер 25, элемент ИЛИ 26, элементы И 27 и 28 исчетчик 29,Преобразователь работает следующимобразом.Питающий переменный ток высокойчастоты с генератора 1 питает магнитную головку 2. При перемещении носителей 3 в форме меандра, сдвинутыми на1/4 периода меандра один относительнодруга, в них наводятся ЭДС, причем фаза сигнала, снимаемого с носителей 3,будет меняться на противоположную дискретно при прохождении над магнитной головкой каждого нового витка меандра, таккак меняется направление тока в соседних витках (фиг. 2, 1), Переменное напряжение с выходов носителей 3 поступаетна усилители формирователи 4 и 5, гдепреобразуется в напряжение прямоугольной формы (фиг. 2. 2),При дифференцировании импульсов с вы.хода усилителей формирователей 4 и 5по положительным фронтам срабатываютодновибраторы 6 и 7 (фиг. 2. 3), Сигнал (фиг. 2. 5) на выходе элемента И14 будет только при совпадении сигналов (фиг, 2, 2 и 2. 4) с выходов усилителя-формирователя 4 и одновибратора7 при смене фазы напряжения с выходаусилителя-формирователя 4. Если сигналсмены фазы при прохождении нового витка меандра носителя 3 произойдет приотрицательной полуволне напряжения навыходе усилителя-формирователя 4, тос инверсного выхода усилителя-формирователя 4 и со второго одновибратора 9сигналы поступают на элемент И 15, навыходе которой будут присутствовать сигналы смены фазы отрицательной полуволны (фиг. 2. 6). Эти сигналы смены фазс выходов элементов И 14 и 15 подаются на элемент ИЛИ 18 (фиг, 2. 7) изапускают одновибратор 20 своим задним фронтом (фиг. 2, 11),Аналогично будут отрабатываться сигналы смены фазы второго носителя 3усилителем 4 ормирователем 5, одновибраторами 10 13 и элементами И 16 ищуюся погрешность при реверсе и повысить точность преобразователя, чем иопределяется технико-вкономический эффект изобретения формула изобретения Цифровой преобразователь перемещения, содержащий магнитную головку, генератор синусоидального напряжения, первый носитель кодовой ивормации в форме меандра, выводы которого соединены со входами первого. усилителя-формирователя, прямой выход которого через последовательно соединенные первый и второй одновибраторы соединены с первым входом первого элемента И, а инверсный выход через последовательно соединенные третий и четвертый одновибраторы - спервым входом второго элемента И, первый триггер и счетчик, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияточности при реверсе и помехозащищенности преобразователя, в него введенывторой усилитель-Формирователь, пятый,шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый одновибраторы, третий, четвертый,пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И, три элемента ИЛИ, второй триггер и второй носитель кодовой информации,смещенный относительно первого, а счетчик выполнен реверсивным, генератор синусоидального напряжения соединен со входами магнитной головки, выводы второгоносителя кодовой информации - с входамивторого усилителя-формирователя, прямойвыход которого соединен с первым и через последовательно соединенные пятыйи шестой одновибраторы - со вторымивходами третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом первогоэлемента ИЛИ, инверсный выход второгоусилителя-формирователя соединен с первым и через последовательно соединенныеседьмой и восьмой одновибраторы - свторым входами четвертого элемента И,выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом девятого одновибратора и первым входом пятого элементаИ, прямой и инверсный выходы первогоусилителя-формирователя соединены с вторыми входами соответственно первого ивторого элементов И, выходы которыхсоединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входомдесятого одновибратора и первым входомшестого элемента И, выходы девятого идесятого одновибраторов соединены с вхо 5 96088517 , но с временной задержкой (из-засдвига в 1/4 периода меандра носителей 3),Обработка сдвинутых сигналов сменфаз со второго носителя с выходов элементов И 16 и 17 представлены нафиг. 2. 8. и 2. 9, а с выхода элементаИЛИ 19 и одновибратора 21 на фиг. 2.10 и.2, 11, соответственно. Сигнал свыхода одновибратора 20 взводит триггер 1022, а одновибратор 21 его.сбрасывает внулевое состояние (фиг. 2, 13). На инверсном выходе триггера 22 будет инверсный сигнал (фиг, 2, 14),При одном направлении движения сигналы на выходах элементов И 23 и 24,отсутствуют (фиг.2. 15), так как сигналы с выходов элементов ИЛИ 18 и 19и соответствующих выходов триггера 22находятся в противофазе. Одновибраторы 2020 и 21 введены в схему устройства дляисключения возможных сбоев работы преобразователя за счет возможного перекрытия задних фронтов сигналов с выходовэлементов ИЛИ 18 и 19 и передних фрон тов импульсов с выходов триггера 22.При этом открыт сигналом с инверсноговыхода триггера 25 элемент И 27, и.импульсы с выходов одновибраторов 20и 21 через элемент ИЛИ 26 подаются ЗОна вход сложения счетчика 29 (фиг. 2,17),При однонаправленном перемещении носителей 3 импульсы с выходов одновибраторов 20 и 21 все время чередуются, и35один взводит, а другой сбрасывает триггер 22, При изменении направления движения один и тот же одновибратор 21(фиг. 2. 12) срабатывает .цважды, ивторой импульс с выхода одновибратора21 будет совпадать по фазе с сигналомна инверсном выходе триггера 22, Поэтому второй импульс одновибратора 19пройдет через элемент И 24 (фиг. 2. 15)и взведет триггер 25 (фиг. 2, 16), Теперь откроется элемент 28 и импульсыс выхода элемента ИЛИ 26 будут вычитаться в счетчике 29 (фиг. 2, 18),Необходимо отметить, что данныйдатчик имеет кроме реверсирования вдвое50большую разрешающую способность, всравнении с известным, так как импульсы счета подсчитываются с выходовобоих носителей 3 сдвинутых на 1/4 периода меандра, что повышает точностьпреобразователя.Таким образом, введение новых элементов позволяет определять направление перемещения, исключать накапливаю 7 . 960885 8дами первого триггера, прямой и инверс- И соединен с входом сложения счетчика, ный выходы которого соединены с вторы- а выход восьмого элемента И - со вхоми входами соответственно пятого и шес- дом вычитании счетчика,того элементов И, выходы которых соеди-йены с входами второго триггера, прямой 3 Источники информации,и инверсный выходы которого соединены принятые во внимание при экспертизе с первыми входами соответственно седь. Авторское свидетельство СССР мого и восьмого элементов И, ко вторым14368482, кл, 608 С 9/04, 3.970. входам которых через третий элемент ИЛИ 2, Авторское свидетельство СССР подкаочены выходы девятого и десятого 1 ф по заявке Щ 2923802, кл, б 08 С 9/00, одновибраторов, выход седьмого элемента 3.980 (прототип),