Преобразователь перемещения в код

СОЮЗ СОВЕТСНИХсанцчсссссеРЕСПУБЛИН ОЮ ИИ за С 08 С 9/О У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ свтссснаа ссидстесстс(56) 1. Авторское свидетельство. СССРУ 842904, кл. С 08 С 9/04, 1979.2. Авторское свидетельство СССРУ 960882, кл. С 08 С 9/00, 1981(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯВ КОД, содержащий генератор, выходкоторого подключен к входу первогои счетному входу второго делителячастоты, первый выход первого делителя частоты через третий делительчастоты подключен к входу фазорасщепителя и информационному входу счетчика числа оборотов фазовращателя,выход фазорасщепителя через фазовращатель, вал которого являетсявходом преобразователя, подключенк первому входу квантователя, выходвторого делителя частоты подключенк счетным входам четвертого и пятогоделителей частоты и второму входуквантователя, выход которого нодключен к входам синхронизации счетчика числа оборотов и регистра, выходкоторого является выходом преобразователя, выход счетчика числа оборотовподключен к адресному входу считывания первого блока памяти, к информационному входу которого подключенвыход пятого делителя частоты, а кадресному входу записи - первый вы ход счетчика числа периодов опорно- .го сигнала, второй выход счетчикачисла периодов опорного сигнала чеЕНИЦс рез первый формирователь импульсовподключен к входам сброса второго и пятого делителей частоты, второй формирователь импульсов, выход которого подключен к входу счетчика числа периодов опорного сигнала, выход четвертого делителя частоты подклочен к информационному входу регистра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности пре; образователя, в него введены дешифратор, второй блок памяти, коммутатор, формирователь кода операции, арифметико-логическое устройство и задатчик кода, первый вход дешифра-тора подключен к выходу третьего де- е лителя частоты, второй вход - к второму выходу первого делителя частоты, первый выход дешифратора подключен к входу второго формирователя импульсов, второй выход - к первому входу д коммутатора и третий выход - к первому входу второго блока памяти, ,выход которого подключен к второму входу коммутатора и через формирователь кода операции к первому входу арифметико-логического устройства, к второму входу второго блока памяти подключен выход квантователя, выход коммутатора подключен к входу синхронизации четвертого делителя частоты, выход первого блока памяти подключен к второму входу арифметикологического устройства, выход задат", чика кода подключен к третьему входу арифметико-логического устройства, выход которого подключен к входу предустановки четвертого делителя частоты;1 1129Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, и частности к устройствам, преобразующим угловое или линейное перемещение в цифровой код, и может быть использовано для контроля величины перемещения механизмов на станках и установках, предназначенных для обработки крупногабаритных и длинномерных изделий, 1 О Известен преобразователь перемещения в код, содержащий генератор, четыре делителя частоты, вход первого из которых соединен с выходом генератора и счетным входом второго делителя частоты, а выход соединен с входом третьего делителя частоты, фазорасщепитель, вход которого подключен к выходу третьего делителя частоты, фаэовращатель, вход которого соединен с выходом фаэорасщепителя, звено кинематической связи вала фаэовращателя с перемещающимся механизмом, квантователь, первый вход которого подключен к выходу фазонращателя, а второй вход - к выходу второго делителя частоты и счетному входу четвертого делителя частоты, регистр, информационный вход которо 30 го соединен с выходом четвертого делителя частоты, вход синхронизации - с выходом квантователя, а выход - с кодовой шиной, и формйронатель импульсов, вход которого подключен к выходу третьего делителя частоты, а выход подключен к.входам сброса второ. го и четвертого делителей частоты 11,Недостатком преобразователя яв.;.яется ограниченный диапазон преобразуемого перемещения, которое осущестнляется однозначно только н пределах одного оборота вала фазовращателя, т,е, от 0 до 360Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пое образователь перемещения в код, содержащий генератор, лять делителей частоты, вход первого иэ которых соединен с выходом генератора и счетным входом второго делителя частоты, 50 а выход соединен с входом третьего делителя частоты, фазорасщепитель, вход которого подключен к выходу третьего делителя частоты, фазовращатель, вход которого соединен с вы ходом фазорасщепителя, звено кинематической связи вала фазовращателя с перемещающимся механизмом, квантона 635 1 тель, первый вход которого подключенк выходу Фазонращателя, второй вход -к выходу второго делителя частоты исчетному входу четвертого и пятогоделителей частоты, а третий вход -к выходу третьего делителя частоты,регистр, информационный вход которого соединен с выходом четвертого делителя частоты, вход синхронизации -с выходом квантователя, а выход - скодовой шиной, счетчик числа оборотоввала фазовращателя, информационныйвход которого подключен к выходутретьего делителя частоты, а входсинхронизации - к выходу квантователя, запоминающее устройство, информационный вход которого соединенс выходом пятого делителя частоты,адресный вход считывания - с выходомсчетчика числа оборотов вала фазовращателя, а выход - с входом предустановки четвертого делителя частоты, счетчик числа периодов опорного сигнала и дна формирователя импульсов, вход перного иэ которыхподключен к выходу третьего делителя частоты, а выход - к входу синхронизации четвертого делителя частотыи входу счетчика числа периодов опор.ного сигнала, вход второго формирователя импульсов соединен с первымвыходом счетчика числа периодовопорного сигнала, второй выход которого соединен с адресным входом записи запоминающего устройства, авыход второго формирователя импульсов подключен к входу сброса второгои пятого делителей частоты 2,Недостаток известного преобразователя - пониженная точность преобразования вследствие ограничения максимальной частоты генератора нременем, необходимым для выполнения трехопераций последовательно н течениеодного и того же импульса генератора при перемещениях механизма, соответствующих началу каждого оборотавала фаэовращателя. Такими операциями являются счет количества оборотоввала фаэовращателя, перезапись коданачала развертки из запоминающегоустройстваи четвертый делитель частоты и перенос кода из четвертогоделителя частоты н регистр,Целью изобретения является повышение точности преобразователя.Указанная цель достигается тем,что н преобразователь перемещения н3 1129 код, содержащий генератор, выход.которого подключен к входу первого и счетному входу второго делителя частоты, первый выход первого делителя частоты через третий делитель частоты подключен к входу фазорасщепителя и информационному входу счетчика числа оборотов фаэовращателя, выход фазорасщепителя через фазовращатель, вал которого является входом преобра 10 эователя, подключен к первому входу квантователя, выход второго делителя частоты подключен к счетным входам четвертого и пятого делителей частоты и второму входу квантователя, 15 выход которого подключен к входам синхронизации счетчика числа оборотов и регистра, выход которого является выходом преобразователя, выход счетчика числа оборотов подключен к Ю адресному входу считывания первого блока памяти, к информационному входу которого подключен выход пятого делителя частоты, а к адресному входу записи - первый выход счетчи ка числа периодов опорного сигнала, второй выход счетчика числа периодов опорного сигнала через первый формирователь импульсов подключен к входам сброса второго и пятого делите- ЗО лей частоты, второй формирователь импульсов, выход которого подключен к входу счетчика числа периодов опорного сигнала, выход четвертого делителя частоты подключен к информацион- ному входу регистра, введены дешифратор, второй блок памяти, коммутатор, формирователь кода операции, арифметико-логическое устройство и задатчик кода, первый вход дешифратора подключен к выходу третьего делителя частоты, второй вход - к второму выходу первого делителя частоты, первый выход дешифратора подключен к входу второго формирователя импуль сов, второй выход - к первому входу коммутатора и третий выход - к первому Входу второго блока памяти, выход которого подключен к второму входу коммутатора и через формирова тель кода операции к первому входу арифметико-логического устройства, к второму входу второго блока памяти подключен выход квантователя, вы" ход коммутатора подключен к входу 55 синхронизации четвертого делителя частоты, выход первого блока памяти подключен к второму входу арифметико 635 4логического устройства, выход эадатчика кода подключен к третьему входу арифметико-логического устройства, выход которого подключен к входу предустановки четвертого делителя частоты.На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг, 2 - временные диаграммы его работы; иа фиг. 3 - диаграмма распределения углов.Преобразователь перемещения в код содержит генератор 1, делители 2-6 частоты, фаэорасщепитель 7, фазовращатель 8, квантователь 9, регистр 10, кодовую шину 11, счетчик 12 числа оборотов, первый блок 13 памяти, счетчик 14 числа периодов опорного сигнала, формирователи 15 и 1 б импульсов, дешифратор 17, второй блок 18 памяти, коммутатор 19формирователь 20 кода операций, арифметикологическое устройство 21, задатчик 22, звено 23 кинематической связи,. механизм 24 перемещения. Преобразователь работает следующим образом.Импульсы тактовой частоты поступают с выхода генератора 1 на счетные входы первого 2 и второго 3 делителей частоты, отношение коэффициента деления которых соответствует передаточному отношению звена 23 кинематической связи вала фазовращателя 8 с перемещающимся механизмом 24. Сигнал с первого выхода делителя 2 частоты используется для получения при помощи третьего делителя 4 частоты сигналов кодовой развертки для фазовращателя 7, формирующегодвухфазную или трехфазную систему питающих напряжений для фазовращателя 8 типа вращающегося трансформатора ипи сель- сина. На выходе фазовращателя 8 обра" зуется сигнал, фазовый сдвиг которого относительно опорного сигнала (фиг. 2 а) - одной иэ фаз питания фаэовращателя 8 - пропорционален угловому перемещению вала фазовращателя 8, а следовательно, и перемещению механизма 24, связанного с валом фазовращателя 8 через звено 23, Этот сигнал поступает на первый вход квантователя 9. На второй вход квантователя 9 проходят импульсы с выхода второго делителя 3 частоты, которые используются для квантования по фазе выходного сигнала фаэовращателя 8.На выходе квантователя 9 формируются узкие квантованные по фазе импульсы (фнг. 2 б), частота которых в зависимости от направления вращения вала фазовращателя 8 ниже или выше 5 частоты опорного сигнала (фиг2 а),Квантованные по фазе импульсы поступают на вход синхронизации регистра 10 и вход синхронизации счетчика 12 числа оборотов вала фазовращателя 8, Эти импульсы в счетчике 12 числа оборотов вала фазовращателя 8 используются для получения сигналов направления счета из сигналов, поступающих на его информационный 15 вход с выхода третьего делителя 4 частоты. Выходной сигнал счетчика 12 числа оборотов вала фаэовращателя 8 поступает на адресный вход считывания первого блока 13 памяти, 20В первом блоке 13 памяти хранится информация, представляющая собой коды перемещений, соответствующие началу оборотов вала фазовращателя 8 в диапазоне контролируемых неремеще ний механизма 24.Содержимое блока 13 памяти формируется из кодовой развертки пятого делителя 6 частоты, на счетный вход которого поступают с выхода второго 30 делителя 3 частоты импульсы, имеющие вес одной дискреты перемещения.Кодовая развертка, поступающая на информационный вход блока 13 памяти, соответствует максимальному перемещению механизма 24.Выборку из кодовой развертки необходимых кодовых значений и перенос их в блок 13 памяти осуществляют импульсы, приходящие с первого выхода счетчика 14 числа периодов опорного сигнала на адресный вход записи блока 13 памяти.Считывание информации из блока 13 памяти обеспечивается выходным сигналом счетчика 12 числа оборотов вала фазовращателя 8. На выход блока 13 памяти поступает информация, представляющая собой код перемещения, соответствующий началу текущего 0 оборота вала фазовращателя 8.Синхронизация работы второго 3 и пятого 6 делителей частоты осуществляется импульсами, поступающими на вход сброса делителей З.и 6 часто- ты с выхода первого формирователя 15, запускаемого сигналом с второго выхода счетчика 14 числа периодов опорного сигнала при установке в нем нулевой кодовой комбинации. Переключение счетчика 14 числа периодов опорно 1 о сигнала производится с частотой опорного сигнала импульсами с выхода второго формирователя 16, управ ляемого с первого выхода дешифратора 17, На первый и второй входы дешифратора 17 поступает соответственно с выхода третьего делителя 4 частоты и второго выхода первого делителя 2 частоты сигналы, образующие кодовую развертку (фиг. 2 в) с количеством дискретных состояний, равных М:М = цвйЭгде Хр - частота опорного сигнала;Е - частота генератора 1,В дешифраторе 17 сигналы кодовой развертки (фиг. 2 в) преобразуются в шесть сигналов, которые распределяются по трем выходам дешифратора 17 следующим образом.На третьем выходе дешифратора 17 группируются логические сигналы А (фиг. 2 г), В (фиг. 2 д) и С (Фиг, 2 е), соответствующие трем участкам круговой диаграммы (фиг. 3), отражающей взаимосвязь между кодовой разверткой (фиг. 2 в) н изменением углового положения вала фазовращателя 8:. А = 1 при коде от 0 до п,Мгде и = - с округлением до ближайшего целого числа;.В = 1 при коде от и до М-и;С = 1 при коде от М - и до М.Сигналы А, В и С поступают стретьего выхода дешифратора 17 на информационный вход узла памяти 18, вкотором фиксируется логический уровень этих сигналов в момент приходаквантованного по фазе импульса с выхода квантователя 9,На втором выходе дешифратора 17группируются логические сигналы а(фиг. 2 ж), Ь (фиг, 2 з) и с (фиг, 2 и),срответствующие началу формированиясигналов А, В и С:а 1 при коде 0; Ь=1 при коде п;с=1 при коде М-п.Сигналы а, Ь и с поступают с второго выхода дешифратора 17 на первый7 1129635 8 вход коммутатора 19, а сигнал а, трем угловым положе совпадающий с передним фронтом опор" вращателя 8 в преде ного сигнала (фиг. 2 а), дополнитель- рота с кодовыми зна но поступает через первый выход де-. Величина кода на шифратора 17 на вход формирователя 15,5 тико-логического ус управляющего счетчиком 14 числа пери- мент переноса его в одов опорного сигнала. тель 5 частоты эавиКодовая комбинация, зафиксирован- положения вала фазо ная в блоке 18 памяти, поступает на перемещениях механи формирователь 20 кода операции и 10 соответствует секто второй вход коммутатора 19, реализую- (фиг. 3), квантован щего логическую функцию 0: . имп льс иг. 26 з 0 сА ЧаВ ЧЬС 40 Е = А РЧВ ЧС Р,Э4550 где А , В и С - зафиксированные вузле памяти 18 логические уровни сигналов А, В и С,Коммутатор 19 пропускает на вход синхронизации четвертого делителя 5 частоты один из сигналов а,. Ь или с (фиг. 2 к), который осуществляет запись в четвертый делитель 5 частоты кода, поступающего на его вход предустановки с выхода арифметико-логи/ческого устройства 21, в качестве которого может быть использована, например, микросхема 155 ИПЗ, На второй вход арифметико-логического устройства 21 приходит с выхода блока 13 памяти код Ь, соответствующий началу кодовой развертки для текущего х-го оборота вала фазовращателя 8, На третий вход арифметикологического устройства 21 поступает с задатчика 22 код и. На первый вход арифметико-логического устройства 21 с выхода формирователя 20 поступает кодовая комбинация, представляющая для арифметико-логического устройства 21 код операции Е: где Р - код операции вычитанияЬ -и1 фЯ - код операции переноса информации Ь 1 с первого входаарифметико-логического устройства 21 на его выход;Р - код операции суммированияЬ; +и. 15 20 25 30 35 киям вала фазолах каждого обочениями а, Ь, с.выходе арифметройства 21 и мочетвертый делисят от угловоговращателя 8, Призма 24, которымр А на диаграмменый по фазе(ф ) аписывает в блок 18 памяти единичный сигнал А , Этот сигнал вызывает появление на выходе формирователя 20 кода операции вычитания, в результате чего на выходе арифметико-логического устройства 21 образуется код Ь; -и. Кроме того, сигнал А, разрешает прохождение через коммутатор 19 на вход синхронизации четвертого делителя 5 частоты сигнала с (фиг, 2 к), который обеспечивает запись в четвертый делитель 5 частоты кода Ь; -и, поступающего на его вход предустановки.При угловых положениях вала Фазовращателя 8, которым соответствует сектор В на диаграмме (фиг. 3), квантованный по фазе импульс (фиг. 26) записывает в блок 18 памяти единичный сигнал ВР, По сигналу В,Р формирователь 20 организует на первом входе арифметико-логического устройства 21 код операции переноса информации Ь; с второго входа арифметико-логического устройства 21 на его выход, а коммутатор 19 пропускает на вход синхронизации четвертого делителя 5 частоты сигнал а (фиг2 к),обеспечивающий запись в него кода Ь1 Аналогично при угловых положениях вала фазовращателя 8, которым соответствует сектор С на диаграмме (фиг. 3), квантованный по фазе импульс (фиг, 26) записывает в узел памяти 18 единичный сигнал С, По сигналу С формирователь 20 выдает на первый вход арифметико-логического устройства 21 код операции суммирования, который обеспечивает образование на выходе арифметико-догического устройства 21 кода Ь; +и, записываемого в четвертый делитель 5В зависимости от кода операции на первом входе арифметико-логического устройства 21 на его выходе образуется либо код Ь;, либо код Ь + и, что соответствует на Фиг. 3 частоты сигналом Ь (фиг. 2 к), поступающим при этом через коммутатор 19. Таким образом, в процессе перемещения механизма 24 в пределах каждого оборота связанного с ним через35 1 О 91296 звено 23 вала фазовращателя 8 трижды происходит согласованное изменение величины кода, поступающего на вход предустановки четвертого делителя 5 частоты, и момента поступления сигнала (фиг. 2 к) на его вход синхронизации. Изменение момента переноса кода с выхода арифметико-логического устройства 21 в четвертый. делитель 5 частоты, сопровождающееся коррек цией кода на величину 1 п дискрет при угловых положениях вала фазовращателя 8, соответствуазцих секторам А и С на диаграмме (фиг. 3), позволяет обеспечить однозначное соответствие кодовой развертки (фиг. 2 л) в четвертом делителе 5 частоты реальному перемещению механизма 24 в момент прихода квантованных по фазе импульсов (фиг. 26) на вход синхронизации регистра 10, с которого на выходную шину 11 поступает информация (фиг. 2 м) о текущем положении механизма 24. При этом сигналы (фиг. 2 к), поступающие с выхода коммутатора 19, 25 не только никогда не совпадают .во времени с квантованными по фазе импульсами (фиге 2 б) но и отстоят от них практически всегда не менее чем на 1/3 периода опорного сигнала (фиг, 2 а) .Смещение во времени момента формирования сигналов (фиг. 2 к) на выходе коммутатора 19, осуществляющих запись в четвертый делитель 5 частоты начального кода развертки, по отноше"35 нню к моменту прихода квантованных по фазе импульсов (фиг. 2 б) приводит к тому, что в предлагаемом устройстве не возникает необходимости выполнения в течение одного и того же импульса генератора 1 более двух логических операций считывания кода счетвертого делителя 5 частоты в регистр 10 н счета количества оборотоввала фаэовращателя 8 в счетчике 12,осуществляемых квантованными по фазеимпульсами (фиг. 2 б). Поскольку вслучае изменения текущего количества оборотов вала фазовращателя 8смена начального кода развертки вчетвертом делителе 5 частоты происходит только по сигналу (фиг. 2 к) свыхода коммутатора 19, т.еуже придругом импульсе генератора 1, то считывание кода с четвертого делителя 5частоты в регистр 10 и счет количества оборотов вала фаэовращателя 8в счетчике 12 могут осуществлятьсяквантованными по фазе импульсами(фиг. 2 б) одновременно,В результате этого максимальная частота импульсов генератора 1 ограничивается в предлагаемом устройстве только временем, необходимым для выполнения одной логической операции.Поскольку в предлагаемом устройстве максимальная частота генератора. примерно в три раза превышает максимальную частоту генератора в известном устройстве, то и точность преобразования перемещения в код в предлагаемом устройстве оказывается примерно во столько же раз выше, чем в известном устройстве.