Преобразователь перемещения в код

Союз Советски нСоциалистическиеРеспублик 773667 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУно делам изобретений н открытий(53) УДК 681. ,325(088.8) Дата опубликования описания 26. 10.80 И. П. Дмитренко, В. И. Корчун, В. В. Лебедь и Б. А. Чернегов(72) Авторы . изобретении Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда-КПСС.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД 1Изобретение относится к автоматикеи вычиспительной технике и может бытьиспользовано в цифровых устройствах прецизионного измерения угловых и линейныхперемещений.Известны преобраэоватепи перемещенияв код, содержащие датчик неремешений,суммирующие и фаэочувствитепьиые усилители, коммутаторы каналов и октантов,преобразователь напряжение-код и бпокикоррекции (интерпопяции) 11,юНедостатком таких устройств явпяетсяих сложность, обусловленная наличиембольшого числа последовательно вкпюченных элементов и наличием функционапьно15сложных бпоков коррекции,Известны также преобразователи перемещения в код, содержащие датчики перемещения с т = 2 т выходами (соответственно числу чувствитепьных элементов) -так называемые многофаэные,Однако дпя реализации их требуетсябольшое число чувствительных эпементов,что значительно усложняет преобразоватепь.Более простым, при сохранении точност ных характеристик, является преобразователь угла поворота вала в код, в котором испопьзуется свойство линейной зависимости амплитуды гармонического сигнала от угла поворота при мапых перемещениях 2Однако дпя его работы требуется датчик с трехфазным выходом.Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь перемещения в код, содержащий датчик перемещения, выходы которого соединены с одними входами блока определения направления перемещения, другие входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, сумматор, двухполупериодный выпрямитель и два двухполярных ограничителя амплитуды сигналов, входы которых соединены с соответствующими выходами датчика перемещения, а выходы подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с пятым входом/736671 дах сумматора два переменных на пряже ф ния трапецеидадьной формы, сдвинутых по фазе на 180 Р,Для того, чтобы устранить постояннуюсоставляющую суммарного сигнала, введен источник постоянного напряжения сме щения, Введение этого источника, подклю 3блока определения направления перемещения непосредственно, и через двухполупс риодный выпрямитель - со входом анало го-цифрового преобразователя. Ддя работы устройства необходим датчик перемещения, имеющий двухфазный выход (синус-косинус). Синусный и косинусный вь ходы датчика перемещения необходимы ддя однозначного определения направления перемещения, при этом практически ди б нейные участки от -45 О до +45 и от +135 до +225 синусоидального и косинусоидадьного напряжений используются ддя формирования напряжения треугольной формы З .5Недостатком устройства является то, что в результате ограничения на уровне + 0,7 О входных синусоидального и косинусоидадьного напряжений, поступающих с соответствующих выходов датчика пере мещения, их суммирования и двухполупериодного выпрямления, аналого-цифровой преобразов атель осуществляет квантование по уровню четырех линейных участков что ограничивает точность работы устройства у вследствие ограниченной разрядности аналого-цифрового преобразователя.Бель изобретения - повышение точности работы преобразователя перемещения в код. ЗОУказанная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий датчик перемещения, выходы которого соединены с первыми входами блока определения направления перемещения, другие входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, а выходы - со входами реверсивного счетчика, сумматор, ограничители амплитуд и выпрямители, в него введены источник постоянного смещения, каждый выход датчика перемещения через соответствующие последовательно соединенные выпрямитель и ограничитель амплитуды подключен к первому и второму входам сумматора, третий вход которо 45 го соединен с выходом источника постоянного смешения, а выход сумматора соединен со входом аналого-цифрового преобразователя.Йвухподупериодное выпрямление синусо%0 идадьного и косинусоидального напряжений, поступающих с соответствующих выходов датчика перемещения, и ограничение выпрямленных напряжений по амплитуде на уровне 0,7 О, соответствующими одно- полярными ограничителями амплитуды сигналов, входы которых соответственно соединены с выходами двухполупериодных выпрямителей, позволяет получить яа вхоченного к третьему входу сумматора, позволяет подучить на выходе сумматора сигнал треугольной формы, содержащий весемь линейных участков за один период входного сигнала (при этом учитывается, что гармонический сигнал на участках от -0,7 Ц,п до +0,7 0,71 изменяется практически линейно),Квантование этого сигнала по уровню осуществляется аналого-цифровым преобразователем таким же образом, как и в известном.Б результате на выходе преобразователя перемещения в код получается в два раза большее количество импульсов перемещения эа один период входного синусоидадьного сигнала по сравнению с известным поскольку на выходе сумматора получается восемь линейных участков, а не четыре, как в известном, что равносильно повышению точности устройства вдвое. Объединение импульсов сложения и импульсов вычитания, которые поступают саналого-цифрового преобразователя следящего типа, в одну цепь, как импульсовперемещения вправо или влево с определенным шагом по растровой шкале, осуществляется блоком определения направления перемещения, который выдает импульсы по одному каналу при движениивправо иди по другому каналу при движении влево, причем анализ импульсов слежения и вычитания для объединения их водну цепь осуществляется не в квадрантах,как в известном, а в октантах,На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг, 2 и 3 -временные диаграммы сигналов, поясняющие его работу ( Ц 9 - сигналы навыходах датчика перемещения, 0 Ъ 04сигналы на выходах двухподупериодныхвыпрямителей, О, Ц,Ц 7 - сигналы навходах сумматора, 8 сигнал на выходе сумматора, О 9 - сигнал на выходецифроаналогового преобразователя, Оо, - сигнал на выходах аналого-цифрового преобразователя, ОО- - сигналына выходах блока определения направль.ння перемещении), на фиг. 4 - функциональная схема блока определения направления перемещения.773667 идапьного и коспнусоцаапьного напряжений) сигналы Ц и О (ф 1 п, 2) с выходом ограничителей 3 поступают на входы сумматора 9, па третий вход которого 5 с источника 10 напряжепия смешенияпоступает напряжение О, В реэупьтате суммирования сигналов Ог,ина выходе сумматора 9 получается напряжение треугольной формы О 9, которое О содержит восемь линейных участков за Преобразователь перемещения в код содержит (фиг. 1) датчик 1 перемещения, выходы которого через двухпопупериодные выпрямители 2 соединены со входами соответствующих однополярных ограничителей 3 амплитуды сигналов и непосредственно с одними входами блока 4 определения направления перемещения. Другие входы блока 4 соединены соответственно с выходами аналого-цифрового преобразователя 5, состоящего из цифроаналогового преобразователя 6, сравнивающего уст ройства 7 и реверсивного счетчика 8. Выходы однопопярных ограничителей 3 амплитуды сигналов подключены ко входам сум матора 9, третий вход которого соединен с выходом источника 10 постоянного напряжения смещения. Выход сумматора 9 подключен ко входу сравнивающего устройства 7 аналого-цифрового преобразователя 5.Выходы блока 4 определения направления перемещения соответственно соединены со входами реверсивного счетчика 11, на выходе которого устанавливается цифровой код перемещения.Блок 4 определения направления перемещения содержит (фиг. 4) компараторы 12 и 13 входных сигналов, настроенные на нулевой уровень входных сигналов, ЗО компаратор 14 суммы входных сигналов, компаратор 15 разности входных сигналов, инверторы 16, входы которых соответственно подключены к выходам компаРаторов 12 " 15 и дешифратор 17, Вхо ды дешифратора 17 соответственно подключены к выходам компараторов 12 - 15 и инверторов 16, а также к выходам аналого-цифрового преобразователя 5 (фиг. 1). Дешифратор 17 при помощи по- щ гических операций объединяет импульсы сложения Цо (фиг. 3) и импульсы вычитания Ц, в одну цепь и выдает их по каналу Ц+ или каналу О- на соответствующие входы реверсивного счет чика 11 (фиг. 1), в зависимости от направнения перемещения.Устройство работает следующим образом+Ъектрические сигналы 01 и О 5 О (фиг. 2), сдвинутые по фазе на 90, с датчика 1 перемещения (фиг, 1)поступают на входы двухпопупериодных выпрямителей 2, с выходом которых выпрямленные напряжения О и 0, (фиг. 2) поступают на входы соответствующих однополярных ограничителей 3 амплитуды сигналов. Ограниченные на уровне О, 7 О, ,(где Ц, - амплитуда входных синусоолин период входного сигнала, так какучастки сянусоилапьпого сигнапа в пределах от -0,73,1 до +0,70 п практически линейные,С выхода сумматора 9 (фиг. 1) электрический сигнал треугопьной формы поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 5 спедяшего типа, состоящегоиз цифроаналогового преобразователя 6,сравнивающего устройства 7 н реверсивного счетчика 8. Аналого-цифровой преобразователь 5 осуществляет слежение завходным линейно-изменяющимся напряжением треутопьной формы Ц 8 формируяпри этом пмпупьсы перемещений Оо придвижении вправо н 0, при движениивлево (фиг. 3). Импульсы перемещения.)о и (.),по каналам сложения и вычитания поступают на соответствующие входы биска 4 (фиг. 1) определения направления перемещения, пд другие два входакоторого поступают сигналы с выходомдатчика 1 перемещения.Зпектрические сигналы О, и О (фиг.4) с выходом датчика 1 перемещенияпоступают на входы компараторов 12 -15 блока 4 определения направления перемещения, причем компаратор 12 настр.ен на нулевой уровень входного сигналаД, компаратор 15 настроен на нулевой уровень входного сигнала О, компаратор 13 выделяет моменты переходачерез нопь суммы входных сигналов О,и 0, а компаратор 14 выделяет моменты перехода через ноль разности входныхсигналов 01 и 0, С выходов компараторов 12 - 15 электрические сигналыпоступают на соответствующие входы дешифратора 17, а также на входы инверторов 16, с выходов которых на соответ ствуюшне входы дешифратора 17 поступают инвертированные сигналы компараторов 12 - 15,Импульсы сложения Оо и вычитания Ц, поступают также на соответствующие входы дешифратора 17. В результате логических операций, производимыхдешифратором 17, происходит объединениеимпульсов сложения Ц 1 о и вычитания Ц, 773667773667 Составитель И. НаэТехред ИАсталош а Редактор Г. Во р М,Пож лиал ППП Патент, г. Ужгорор, ул. Проектиаи, 4 511/65 Тира ВНИИ ПИ Госуда по делам и 113035, Москва, 662 Подписишениого комитета СССРретений и открытий35, Раущскаа набд, 4/5