Способ формирования частотно-импульсных сигналов датчика перемещения и устройство для его осуществления

О П И С А Н И Е (п)905993ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ТИЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцнапистнчесинхРеспублик(23) Приоритет веудараааеюб квинтет саер ав дааа нзабретенхк и открытияДата опубликования описания 150282(7 ) Заявитель 154) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫХСИГНАЛОВ ДАТЧИКА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к электро.оборудованию для систем управленияэлектроприводами, в частности дляизмерения параметров движения электпроприводов.Известен способ формированияРчастотно-импульсных сигналов датчика перемещения, использующий двеимпульсные последовательности спостоянной скважностью и сдвинутыеотносительно друг друга на половинудлительности импульса, в которыхвырабатываются четыре импульса наодин шаг перемещения контролируемогомеханизма 13,Однако данный способ не обеспечивает определения направления перемещения для каждого из четырех выработанных импульсов.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство, содержащееэлементы И, НЕ-И, ЗАПРЕТ, триггеры,элементы ИЛИ и ИЛИ-НЕ, формирователиимпульсов по длительности, входные и выходные шины и обеспечивает фор -мирование частотно-импульсных сигналов, датчики перемещения системыуправления электроприводом, Двеисходные последовательности постоянной скважности, сдвинутые относительно друг друга на половину длительности импульса,образуют в разнесенныево времени и по четырем каналам сигналы длительностью, равной временному сдвигу между фронтами импульсовисходных последовательностей, формируют выходные импульсы постояннойдлительности, по которым выделяютсигналы направления движения, сформированные по очередности появления импульсов во времени, в четырехканалах 23,Недостатком известного технического решения является низкая помехоустойчивость в случаях попадания на входы одиночных или многократных исоооченных импульсов при работе40 в режиме реверсов у границ кодовой шкалы или при наличии внешних помех.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости при наличии внешних одиночных и многократных помех, це превышающих по длительности половины нормального сигнала, равного временному сдвигу между фронтами импульсов исходных последовательностей, а также при реверсе в производ ной точке кодовой шкалы и вибрации у границы смены кодов.Указанная цель достигается тем, что согласно способу формирования частотно-импульсных сигналов датчика перемещения, по которому две ис - ходные последовательности импульсов при постоянной скважности, сдвинутые одна относительно другой на половину длительности импульса, преобразуют в разнесенные во времени и по четырем каналам сигналы длительностью, равной временному сдвигу между фронтами импульсов исходных последовательностей, формируют выходные импульсы постоянной длительности, по которым выделяют сигналы направления движения, сформированные по очередности появления импульсов во времени в четырех каналах, при появлении единичного сигнала в одном из четырех каналов производят запоминание появления нулевого сигнала в этом канале в течение интервала времени С, меньшего или равного35 половине временного сдвига между фронтами импульсов исходных последовательностей при их наибольшей частоте, и помнят в течение интервала времени Й, начинающегося сразу же после окончания интервала времении по длительности меньшего илиФравного половине временного сдвига между фронтами импульсов исходных последовательностей при их наиболь 45 шей частоте, причем если в течение интервала времени С не было запом 1нено появление нулевого сигнала по этому каналу, то с началом интервала времени 1 формируют выходной импульс длительностью= С, запо -50 минают прохождение выходного импульса от этого канала до появления выходного импульса от другого канала и при этом запрещают повторное формирование выходного импульса по сигналу этого канала, сигнал направления движения запоминают ца времяа цикл Формирования выходного сигнала повторяют сначала, если в течение времени Йзапомнено наличие нулевого сигнала в этом канале, то выходной импульс не формируют и цикл формирования выходного сигнала повторяют сначала.Способ может быть осуществлен с помощью устройства для формирования частотно-импульсных сигналов датчика перемещения, содержащего первый элемент ЗАПРЕТ, прямой и инверсный входы которого подключены ко входам элемента НЕ-И и ко входам первого элемента И, второй элемент ЗАПРЕТ, прямой и инверсный входы которого соединены соответственно с первой и второй входными шинами, с инверсным и прямым входами первого элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с единичным входом первого двухтактно - го триггера, первым входом первого элемента ИЛИ и первым входом вто - рого элемента И, второй вход которого соединен с нулевым выходом второго двухтактного триггера, единичный выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго элемента ЗАПРЕТ, к второму входу первого элемента ИЛИ н к нулевому входу первого двухтактного триггера, нулевой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ-И, с первым входом второго элемента ИЛИ и с нулевым входом второго двухтактного триггера, единичный вход которого подключен к выходу первого элемента И, к второму входу второго элемента ИЛИ и к первому входу пятого элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом первого двухтактного триггера, выходы второго, третьего, четвертого и пятого элементов И подключены ко входам элемента ИЛИ-НЕ, шестой и седьмой элементы И, первые входы которых объединены между собой, третий элемент ИЛИ, первый и второй формирователи импульсов по длительности, а также выходные шины учетверенной частоты, сложения, вычитания и направления движения, в него дополнительно введены элемент НЕ-И, элемент задержки, третий, четвертый и пятый элементы ЗАПРЕТ, восьмой элемент И, асинхронный триггер, однотактный триггер и третий двухтактный тригпри нормальном режиме работы в одном направлении, при наличии вблизифронта сигнала, при реверсе с недостаточным входным сигналом и при реверсе с достоверным входным сигналом.Устройство содержит элементыИЛИ 1-3, двухтактные триггеры 4-6,элементы ЗАПРЕТ 7-11, элемент 1 2 задержки, формирователи импульсов 13 о 14 по длительности, элементы И 1522, элемент ИЛИ-НЕ 23, элементыНЕ-И 24-25, асинхронный триггер 26,однотактный триггер 27, входные шины28-29, выходные шины 30 учетверенной15 частоты, шину 3 сложения, шину 32вычитания и шины 33 и 34 направлениядвижения.Устройство для осуществления способа формирования частотно-импульсных сигналов датчика перемещенияработает следующим образом .На входной шине 28-29 подаютсядве исходные последовательности импульсов постоянной скважности, сдви 25 нутые относительно друг друга наполовину длительности импульса. Навыходе элементов 9, 10, 15 и 24 образуются четыре импульсные последовательности, сдвинутые относительнодруг друга на длительность импульса.В режимах реверсов в произвольнойточке кодовой шкалы, вибрации у границы смены кодов, а также при наличии внешних одиночных и многократ 35ных помех возможно появление на выходах элементов 9, 10, 5 и 24 укороченных сигналов с длительностью,меньшей половины временного сдвигамежду фронтами исходных последовательностей. Для отстройки от этихукороченных недостоверных сигналовцикл формирования содержит три такта, в первом из которых формируетсясигнал направления движения и про 45веряется достоверность входногосигнала на основе сравнения егоцлительности с заданной, во второмтакте Й формируется выходной сигнал, в третьем такте йсхема го 50товится к новому циклу формирования.Выходные сигналы элементов 9, 10,15 и 24 распределяются поочереднона два канала с помощью двух элементов ИЛИ 1-2 на входы которыхпоступают нечетные и четные сигналы 55соответственно. Сигналы первого ивторого каналов через элементыЗАПРЕТ 7-8 и элемент ИЛИ 3 поочередно поступают через элемент задержки 5 905993 6гер, единичный и нулевой входыкоторого соединены соответственнос выходами первого и второго элементов ИЛИ, а единичный и нулевой выходы третьего двухтактного триггераподключены к первым прямым входамсоответственно третьего и четвертого элементов ЗАПРЕТ, выходы которыхчерез последовательно соединенныетретий элемент ИЛИ, элемент задержки, первый и второй формирователиимпульсов по длительности подключены к инверсным входам третьего ичетвертого элементов ЗАПРЕТ, первому входу дополнительного элементаНЕ-И и первому входу восьмого элемента И, второй вход которого соединен с нулевым выходом асинхронного триггера, нулевой вход которогосоединен с выходом дополнительногоэлемента НЕ-И, а единичный вход -с выходом пятого элемента ЗАПРЕТ,инверсный вход которого соединен свыходом третьего элемента ИЛИ, апрямой вход пятого элемента ЗАПРЕТподключен к первым тактовым входампервого, второго и третьего двухтактных триггеров, к выходу первогоформирователя импульсов по длительности, к второму входу дополнительного элемента НЕ-И и к тактовомувходу однотактного триггера, единичный и нулевой входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами элемента ИЛИ-НЕ, причем выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены с вторыми прямыми входами соответственно четвертого и третьего элементов ЗАПРЕТ,а выход восьмого элемента И подключен к вторым тактовым входам первого, второго и третьего двухтактныхтриггеров, к выходной шине учетверенной частоты и к первому входушестого элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходомоднотактного триггера и с одной извыходных шин направления движения,нулевой выход однотактного триггерасоединен с вторым входом седьмогоэлемента И и с другой из выходныхшин направления движения, а выходышестого и седьмого элементов И соедииены соответственно с выходными шинами сложения и вычитания.На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для осуществления способа на фиг. 2 - временныедиаграммы работы устройства (а,б,в,г)5993 510 15 20 25 30 35 45 50 7 90 на вход первого формирователя 13, который формирует сигнал, перепад 1/О которого запускает второй формирователь 14, С помощью элемента ЗАПРЕТ 11 проверяется достоверность входного сигнала. При наличии нулевого сигнала на выходе элемента ИЛИ 3 формируется и запоминается триггером 26 сигнал недостоверности, последний управляет элементом И 20, на второй вход которого подан сигнал с выхода формирователи 14, который при достоверном входном сигнале проходит на выходную шину 30 устройства. Элементы ЗАПРЕТ 7-8 управляются по вторым входам соответственно единичным и нулевым выходам двухтактного триггера 4, который обеспечивает переключение каналов. Триггер 4 запоминает канал, по сигналу которого идет цикл формирования выходного импульса и при достоверном входном сигнале остается незименным до появления выходного импульса в следующем цикле формирования, При этом происходит переключение каналов так, что следующий цикл формирования разрешается только по сигналу другого канала, На оба третьих входа элемента ЗАПРЕТ 7 и 8 подан запрет Формирователя импульсов, что ограничивает длительность сигнала на входе формирователя 13, запрещая тем самым повторный его запуск на время работы формирователя 14. При недостаточном входном сигнале выходной сигнал не Формируется, и триггер 4 сохраняет состояние, имевшее место в последнем цикле формирования по сигналу другого канала, при этом следующий цикл Формирования возможен только по сигналу данного канала, Триггер 26 устанавливается в нулевое состояние сигналом элемен - та 25 при отсутствии сигналов на выходах формирователей 13-14.Направление движения определяется на основании сравнения мгновенных значений сигналов данного канала в текущем цикле Формирования с сигналом другого канала в последнем цикле его формирования, Выходные сиг налы элементов 9, 1 О, 15 и 24 при достоверном входном сигнале Фиксируются триггерами 5 и 6, которые остаются В этом состоянии до Форми - рования следующего выходного импульса. При недостоверном входном сигнале триггеры 5 и 6 сохраняю г состояние, имевшее место в последнем цикле формирования по достоверномувходному сигналу. С помощью элементов 16 и 19 и элемента 23 осуществляется сравнение выходных сигналовэлементов 9, 10, 15 и 24 с состоянием триггеров 5 и 6. Единичныйсигнал на прямом выходе элемента 23означает положительное, а единичныйсигнал на инверсном выходе - отрицательное направление движения. Сигналнаправления движения запоминаетсятриггером 27 и поступает на выходныешины 33 и 34. В соответствии с направлением движения выходные импульсы учетверенной частоты через элементы И 21 и 22 выдаются либо на выходную шину 31 сложения, либо на выходную шину 32.вычитания.Применение данного способа формирования частотно-импульсных сигналов датчика перемещения системы управления электроприводом позволяет повысить достоверность выходных сигналов в режимах реверсов в произвольной точке кодовой шкалы при вибрации у границы смены кодов, приналичии внешних одиночных и многократных помех, не превышающих по длительности половины временного сдвига между фронтами импульсов, исходных последовательностей при их наибольшей частоте, что в свою очередь предотвращает воэможность сбоев в системе автоматического управления электроприводом, т.е, повышает надежность ее функционирования. Формула изобретения 1. Способ формирования частотно - импульсных сигналов датчика перемещения, по которому две исходные последовательности импульсов при постоянной скважности, сдвинутые одна относительно другой на половину длительности импульса, преобразуют в разнесенные во времени и по четырем каналам сигналы длительностью, равной временному сдвигу между фронтами импульсов исходных последовательностей, формируют выходные импульсы постоянной длительности, по которым выделяют сигналы направления движения, сформированные по очередности появления импульсов во времевив четырех каналах, о т л н ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьяпния помехоустойчивости прц наличии15 30 внешних одиночных и многократных помех, не превышаюших по длительности половины нормального сигнала, равного временному сдвигу между фронтами импульсов исходных последова тельностей, а также при реверсе в произвольной точке кодовой шкалы и вибрации у границы смены кодов, при появлении единичного сигнала в одном из четырех каналов производят 1 О запоминание появления нулевого сигнала в этом канале в течение интервала времени С,1, меньшего или равного половине временного сдвига между фронтами импульсов исходных последовательностей при их наибольшей частоте, и помнят в течение интерва - ла времени 1, начинающегося сразу же после окончания интервала време - ни Й и по длительности меньшего или равного половине временного сдвига между фронтами импульсов исходных последовательностей при их наибольшей частоте, причем, если в течение интервала времени С 1 не было д 5 запомнено появление нулевого сигнала по этому каналу, то с началом интервала времени 1 формируют выходной импульс длительностью ь = запоминают прохождение выходного импульса от этого канала до появления выходного импульса от другого канала и при этом запрещают повтор - ное формирование выходного импульса по сигналу этого канала, сигнал направления движения запоминают на время Й, а цикл формирования выходного сигнала повторяют сначала, если в течение времени Й 1 запомнено наличие нулевого сигнала в этом канале, то выходной импульс не формируют и цикл формирования выходного сигнала повторяют сначала.2. Устройство для осуществления 1способа формирования частотно-им 45 пульсных сигналов датчика перемещения содержащее первый элемент ЗАПРЕТ прямой и инверсный входы которого подключены к входам элемента НЕ - И и к входам первого элемента И, второй50 элемент ЗАПРЕТ, прямой и инверсный входы которого соединены соответственно с первой и второй входными шинами, с инверсным и прямым входами первого элемента ЗАПРЕТ, выход кото 55 рого соединен с единичным входом первого двухтактного триггера, первым входом первого элемента ИЛИ и первым входом второго элемента И,второй вход которого соединен с нулевым выходом второго двухтактноготриггера, единичный выход которогосоединен с первым входом третьегоэлемента И, второй вход которогоподключен к выходу второго элементаЗАПРЕТ, к второму входу первого эле -мента ИЛИ и к нулевому входу первогодвухтактного триггера, нулевой выходкоторого соединен с первым входомчетвертого элемента И, второй входкоторого соединен с выходом элемента НЕ-И, с первым входом второгоэлемента ИЛИ и с нулевым входомвторого двухтактного триггера, единичный вход которого подключен квыходу первого элемента И, к второмувходу второго элемента ИЛИ и к первому входу пятого элемента И, второйвход которого соединен с единичнымвыходом первого двухтактного триггера, выходы второго, третьего, четвертого и пятого элементов И подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ, шестойи седьмой элементы И, первые входыкоторых объединены между собой, тре.тий элемент ИЛИ, первый и второйформирователи импульсов по длительности, а также выходные шины учетверенной частоты, сложения, вычитания и направления движения, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что в устройст.во дополнительно введены элементНЕ-И, элемент задержки, третий, чет.вертый и пятый элементы ЗАПРЕТ,восьмой элемент И, асинхронный триг.гер, однотактный триггер и третийдвухтактный триггер, единичный и ну.левой входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, а единичныйи нулевой выходы третьего двухтактного триггера подключены к первымвходам соответственно третьего ичетвертого элементов ЗАПРЕТ, выходыкоторых через последовательно соединенные третий элемент ИЛИ, элементзадержки, первый и второй формирователи импульсов по длительности подключены к инверсным входам третьего и четвертого элементов ЗАПРЕТ,первому входу дополнительного элемента НЕ-И и первому входу восьмогоэлемента И, второй вход которогосоединен С нулевым выходом асинхронного триггера, нулевой вход которогосоединен с выходом дополнительногоэлемента НЕ-И, а единичный входс выходом пятого элемента ЗАПРЕТ,11 9059 инверсный вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а прямой вход пятого элемента ЗАПРЕТ подключен к первым тактовым входам первого, второго и третьего двухтактных триггеров, к выходу первого формирователя импульсов по длительности, к второму входу дополнительного элемента НЕ-И и к тактовому входу однотактного триггера, единич О ный и нулевой входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами элемента ИЛИ-НЕ, причем выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены с вторыми 1 прямыми входами соответственно четвертого и третьего элементов ЗАПРЕТ, а выход восьмого элемента И подключен к вторым тактовым входам первого, второго и третьего двухтактных триггеров, к выходной шине учетверенной частоты и к первому входу шестого 93 12элемента И, второй вход которого соединен с едИничным выходом одно-, тактного триггера и с одной из выходных шин направления движения нулевой выход однотактного триггера соединен с вторым входом седьмого элемента И и с другим из выходных шин направления движения, а выходы шестого и седьмого элементов И соединены соответственно с выходными шинами сложения и вычитания. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Заволокин А .К. Последовательные преобразователи непрерывныхвеличин в числовые эквиваленты, МБиблиотека по автоматике, вып, 5 б,19 б 2, с, 25.2. Авторское свидетельство СССР9460429, кл. С 01 В 7/00, 1975прототип),905993 Составитель В.ВыговскиТехред Л.Пекарь орректор Н,Стец едактор И.Митро одписное аказ 39 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная лиа.п ПП 6/73 ТирВНИИПИ Государстпо делам изобр 3035, Москва, Ж,ж 953енного комитета СССРтений и открытийРаушская наб., д, 4/