RU1784836C - Displacement measuring device - Google Patents

Displacement measuring device

Info

Publication number
RU1784836C
RU1784836C SU904801629A SU4801629A RU1784836C RU 1784836 C RU1784836 C RU 1784836C SU 904801629 A SU904801629 A SU 904801629A SU 4801629 A SU4801629 A SU 4801629A RU 1784836 C RU1784836 C RU 1784836C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
counter
register
phase shifter
Prior art date
Application number
SU904801629A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Алексеевич Плеханов
Original Assignee
Проектно-Конструкторский Институт "Уралпроектмонтажавтоматика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Проектно-Конструкторский Институт "Уралпроектмонтажавтоматика" filed Critical Проектно-Конструкторский Институт "Уралпроектмонтажавтоматика"
Priority to SU904801629A priority Critical patent/RU1784836C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1784836C publication Critical patent/RU1784836C/en

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в угловых и линейных датчиках перемещений, работающих в режиме фазовращател  при измерении перемещений, скоростей и положени  подвижных элементов исполнительных механизмов различного типа. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей. При перемещении головки фазовращател  сигналы с его выхода поступают на вход усилител  и преобразуютс  в последовательность импульсов, частота которых пропорциональна перемещению головки относительно линеек. Указанные сигналы подаютс  на счетный вход регистра, на другой вход которого поступают сигналы со счетчика-таймера . Значение кода в регистре будет измен тьс  с приходом каждого следующего импульса с выхода фазовращател . В результате последующей обработки сигнала на выходе вспомогательного счетчика будет формироватьс  код, пропорциональный перемещению головки относительно линейки. 2 ил. (Л СThe invention relates to measuring and control equipment and can be used in angular and linear displacement sensors operating in the phase shifter mode for measuring the displacements, speeds and position of moving elements of actuators of various types. The aim of the invention is to increase the accuracy of measurements and expand the functionality. When the phase shifter head is moved, the signals from its output go to the amplifier input and are converted into a sequence of pulses whose frequency is proportional to the movement of the head relative to the rulers. These signals are supplied to the counting input of the register, to the other input of which signals from the counter-timer are received. The code value in the register will change with the arrival of each subsequent pulse from the output of the phase shifter. As a result of subsequent signal processing, a code proportional to the movement of the head relative to the ruler will be generated at the output of the auxiliary counter. 2 ill. (L C

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в угловых и линейных датчиках перемещени , работающих в режиме фазовращател , типа индуктосин, примен емых дл  измерени  перемещений, скоростей или положени  подвижных элементов исполнительных механизмов различного типа.The invention relates to measuring and control technology and can be used in angular and linear displacement sensors operating in the phase shifter mode, such as inductosyn, used to measure the displacements, speeds, or position of moving elements of various types of actuators.

Известно устройство преобразовани  скорости углового перемещени  в код, которое содержит последовательно соединенные генератор, делитель частоты, фазорасщепитель, фазовращатель, умножитель частоты и схему сравнени , ко второму входу которой подключен выход генератора .A device for converting the speed of angular displacement into a code is known which comprises a generator, a frequency divider, a phase splitter, a phase shifter, a frequency multiplier and a comparison circuit, to the second input of which a generator output is connected.

Недостатком известного устройства преобразовани  скорости углового перемещени  в код  вл етс  сложность аппаратной реализации его из-за наличи  двух каналов преобразовани , что требует дополнительных элементов дл  построени  преобразовател  и снижает надежность его работы. Кроме того, из-за неидентичности настройки каналов и разброса параметров (фазовые нестабильности фильтров и нуль- органов) и при наличии в измер емых на00A disadvantage of the known device for converting the speed of angular movement into code is the complexity of its hardware implementation due to the presence of two conversion channels, which requires additional elements for constructing the converter and reduces its reliability. In addition, due to the non-identical channel settings and the spread of parameters (phase instabilities of filters and zero organs) and in the presence of

со оwith about

пр жени х гармоник, ухудшаетс  точность измерени  параметра перемещени , а также возможные сбои в режиме реверса.harmonics, the accuracy of the measurement of the displacement parameter, as well as possible failures in reverse mode, are impaired.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  перемещений, содержащее фазовращатель (индуктосинный датчик линейных перемещений), обмотки головки которого подключены к формирователю синусоидального напр жени , св занного через делитель частоты с генератором импульсов , усилитель линейки, вход которой подключен к выходным обмоткам линейки фазовращател , а выход к умножителю частоты , св занного через импульсный преобразователь с опорным каналом.Closest to the invention in technical essence is a device for measuring displacements, comprising a phase shifter (inductosine linear displacement sensor), the windings of the head of which are connected to a sinusoidal voltage generator connected via a frequency divider to a pulse generator, an amplifier of the line, the input of which is connected to the output windings of the phase shifter line, and output to a frequency multiplier connected via a pulse converter with a reference channel.

Недостатком известного устройства дл  измерени  перемещений  вл етс  невысока  точность измерени , обусловленна  инерционностью системы фазовой автоподстройки частоты, частотными и фазовыми искажени ми, вносимыми фильтром низких частот, наличием комбинационных частот на выходе фазового детектора, а также сложность схемы пре- образовани  и ограниченные функциональные возможности.A disadvantage of the known device for measuring displacements is the low accuracy of the measurement, due to the inertia of the phase-locked loop, frequency and phase distortions introduced by the low-pass filter, the presence of combination frequencies at the output of the phase detector, as well as the complexity of the conversion circuit and limited functionality.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  за счет исключени  погрешности от нестабильности частоты питающего напр жени  и расширени  функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности измерени  скорости перемещени .The aim of the invention is to increase the accuracy of measurements by eliminating the error from instability of the frequency of the supply voltage and expanding functionality by providing the ability to measure the speed of movement.

Это достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  перемещений, содержащее фазовращатель , подключенную к его обмотке возбуждени  цепь из последовательно соединенных генератора импульсов, делител  частоты, формировател  синусоидального напр жени , усилител , подключенный к выходу сигнальной обмотки фазовращател  второй усилитель, снабжено счетчиком-таймером , первый вход которого подключен к генератору импульсов, второй - ко второму выходу делител  частоты, регистром, первый вход которого подключен к выходу второго усилител , второй - к выходу счетчика-таймера, формирователем логической единицы, первый выход которого подключен к третьему входу регистра, вспомогательным счетчиком, первый вход которого соединен с вторым выходом формировател  логической единицы, сумматором , первый вход которого соединен с первым выходом регистра, второй - с третьим выходом формирова гел  логической еди- ницы, третий - с первым выходом вспомогательного счетчика, четырьм  элементами ИЛИ-НЕ, четырьм  элементами ИНЕ , входы первого элемента ИЛ И-НЕ соеди- нены с группой младших разр дов выхода сумматора, входы второго элемента ИЛИ- НЕ соединены с группой старших разр довThis is achieved by the fact that the device for measuring displacements, comprising a phase shifter connected to its excitation winding circuit from a series-connected pulse generator, a frequency divider, a sinusoidal voltage former, an amplifier connected to the output of the signal winding of the phase shifter, is equipped with a timer counter, the first the input of which is connected to a pulse generator, the second to the second output of the frequency divider, by a register, the first input of which is connected to the output of the second amplifier, the second - to the output of the counter-timer, by the former of the logical unit, the first output of which is connected to the third input of the register, by an auxiliary counter, the first input of which is connected to the second output of the former of the logical unit, by an adder, the first input of which is connected to the first output of the register, the second to the third output a gel of a logical unit is formed, the third - with the first output of the auxiliary counter, four OR-NOT elements, four INE elements, the inputs of the first IL-NOT element are connected to the group of low-order bits in the output of the adder, the inputs of the second element OR are NOT connected to the high-order group

выхода сумматора, выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ подключены к соответствующим входам первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй входthe adder output, the outputs of the first and second elements are NOT connected to the corresponding inputs of the first element AND, the output of which is connected to the first input of the second element AND, the second input

которого подключен ко второму выходу генератора импульсов, выход - к входу четвертого элемента ИЛИ-НЕ и первому входу третьего элемента И-НЕ, старший разр д выхода сумматора подключен ко второмуwhich is connected to the second output of the pulse generator, the output to the input of the fourth element OR-NOT and the first input of the third element AND-NOT, the high-order bit of the output of the adder is connected to the second

входу третьего элемента И-НЕ и входу третьего элемента ИЛИ-НЕ, выход четвертого элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу третьегоthe input of the third AND-NOT element and the input of the third OR-NOT element, the output of the fourth OR-NOT element is connected to the first input of the fourth AND-NOT element, the second input of which is connected to the output of the third

элемента ИЛИ-НЕ, выход - ко второму входу вспомогательного счетчика., третий вход которого подключен к выходу третьего элемента И-НЕ, а вторые выходы вспомогательного счетчика и второго элемента И-НЕof an OR-NOT element, the output is to the second input of the auxiliary counter., the third input of which is connected to the output of the third AND-NOT element, and the second outputs of the auxiliary counter and the second AND-NOT element

 вл ютс  выходами устройства.are the outputs of the device.

Предполагаемое изобретение позвол ет применить метод умножени  частоты выходного сигнала фазовращател , основанного на заполнении, например,The alleged invention allows to apply the method of multiplying the frequency of the output signal of the phase shifter, based on the filling, for example,

счетчика-таймера, работающего в циклическом режиме, частотой синхронизированной с частотой питани , в течение времени, равного периоду .питающего напр жени  обмотки возбуждени  фазовращател .a counter-timer operating in cyclic mode, synchronized with the frequency of the power supply, for a time equal to the period of the supply voltage of the excitation winding of the phase shifter.

Г1ри этом, если за интервал времени измерени  выбрать период частоты выходного сигнала, а в качестве опорного - период питающего обмотки возбуждени  напр жени , то величина перемещени  головки фазовращател  относительно линейки будет однозначно определ тьс  только изменением периода частоты выходного сигнала фазовращател : Therefore, if we choose the period of the output signal frequency for the measurement time interval, and the period of the supply voltage winding as the reference one, the magnitude of the displacement of the phase shifter head relative to the ruler will be unambiguously determined only by changing the frequency period of the phase shifter output signal:

450 450

(D(D

где р - мгновенна  фаза выходного сигнала;where p is the instantaneous phase of the output signal;

(о о - кругова  частота питающего фазовращатель тока;(о о - circular frequency of the current phase shifter;

X - координата головки фазовращател  относительно линейки;X is the coordinate of the phase shifter head relative to the ruler;

А - шаг линейки, в пределах которого составл юща  мгновенного значени , зави- с щай от координаты перемещени , измен етс  на л ,A is the step of the ruler, within which the component of the instantaneous value, depending on the coordinate of the movement, changes by l,

При перемещении головки фазовращател  относительно линейки текуща  фазаWhen moving the phase shifter head relative to the ruler, the current phase

выходного напр жени  линейки измен етс  пропорционально скорости ее перемещени , соответственно измен етс  и частота выходного сигналаthe output voltage of the ruler varies in proportion to its speed, respectively, the frequency of the output signal also changes

0)0)

dff dtdff dt

,, , We+TTdt,,, We + TTdt

где о i - мгновенна  частота выходного сигнала фазовращател .where o i is the instantaneous frequency of the output signal of the phase shifter.

Преобразу  уравнение (2), можно показать , чтоTransforming equation (2), we can show that

Ј-&(.,-.Ј - & (., -.

(3)(3)

где TI - период частоты выходного сигнала фазовращател ,where TI is the frequency period of the output signal of the phase shifter,

То - период частоты питающего обмотки возбуждени  напр жени  фазовращател .That is the period of the frequency of the supply winding of the phase shifter.

Поскольку период То питающего напр жени  и шаг А линейки величины посто н- ные, следовательно, величина перемещени  будет определ тьс  только изменением периода Tj.Since the period T0 of the supply voltage and the step A of the ruler are constant, therefore, the amount of displacement will only be determined by changing the period Tj.

Заполн   период Т0 импульсами, количество которых в каждом из периодов принимает значени  от 1 до N, то как показано на диаграмме фазового сдвига выходного сигнала Исиг. фазовращател  относительно питающего его обмотки возбуждени  напр жени  Ивоз. (фиг.2) количество этих импульсов за промежуток времени, равный периоду Т| частоты выходного сигнала будет равноThe period T0 is filled with pulses, the number of which in each period takes values from 1 to N, as shown in the phase shift diagram of the output signal Isig. phase shifter with respect to the energizing winding of the Ivoz voltage supplying it. (figure 2) the number of these pulses for a period of time equal to the period T | output frequency will be equal

Т Т0 + ti+1 - tjT T0 + ti + 1 - tj

где tt, tt-и - количество импульсов сосчитанное , например, со счетчика-таймера в предыдущий и последующий период измерени ,where tt, tt-i is the number of pulses counted, for example, from the counter-timer in the previous and subsequent measurement period,

I - пор дковый номер периода Ti измерени .I is the sequence number of the measurement period Ti.

Величина перемещени  головки фазовращател  относительно линейки при уело- вии, чтоThe magnitude of the displacement of the phase shifter head relative to the ruler, provided that

dx dtdx dt

ДХ TiDH Ti

и учитыва  выражени  (3,4) будет равноand taking into account the expression (3.4) will be equal to

ЯI AM

ДХDh

TiTi

TiT, TiT,

(tl+1 - tl)(tl + 1 - tl)

(6)(6)

откудаwhere from

ДХ A (tH-i-tO (7) i оDX A (tH-i-tO (7) i о

Обознача  начальное и конечное положение головки фазовращател  относительно линейки через Xi и Х2 найдем величину перемещени  головки за п периодов Ti из- 5 мерени . Согласно уравнени  (7) оно будет равно:Denoting the initial and final position of the head of the phase shifter relative to the ruler by Xi and X2, we find the magnitude of the displacement of the head over n periods of measurement Ti. According to equation (7) it will be equal to:

X - Х2 - Xi - i- Ј (ti+i - ti) 10T°l 1X - X2 - Xi - i- Ј (ti + i - ti) 10T ° l 1

(8)(8)

Поскольку -зг- дл  данного фазовра оSince -zg- for a given phase wave

щател  величина посто нна , то 15the value of the constant, then 15

4 п4 p

ГR

X К 2 (tH-1 - ti) 1 1X K 2 (tH-1 - ti) 1 1

(9)(9)

20twenty

где К - посто нна  преобразовани  фазовращател .where K is the constant phase shifter conversion.

Предполагаемое устройство позвол ет в зависимогти от направлени  перемещени  головки фазовращател  относительно линейки довольно простым способом определить знак направлени  перемещени , а также измерить различ 1ые параметры перемещени . Так перемещени  линейки относительно головки в пределах шага линейки или в пределах всей длины линейки можно измерить, например, с помощью известных пересчетных устройств в код. который с помощью также известных отсчегных устройств может индицироватьс  в желаемых единицах измерени . Положение или перемещение в пределах линейки может опреде- л тьс  и путем подсчета количества импульсов, снимаемых с выхода второго элемента И-НЕ интегрирующим счетчиком, а скорости перемещени  - цифровым частотомером в единицу времени, за счет чего расшир ютс  функциональные возможности устройства.The proposed device allows, depending on the direction of movement of the head of the phase shifter relative to the ruler, a fairly simple way to determine the sign of the direction of movement, as well as measure different movement parameters. Thus, the movements of the ruler relative to the head within the step of the ruler or within the entire length of the ruler can be measured, for example, using known code converters. which can also be displayed in the desired units of measurement using well-known metering devices. The position or movement within the ruler can be determined by counting the number of pulses taken from the output of the second element by an NAND integrating counter, and the movement speed by a digital frequency meter per unit time, thereby expanding the functionality of the device.

На фиг.1 изображена структурна  схема устройства дл  измерени  перемещений; на фиг.2 - диаграмма фазового сдвига выходного сигнала фазовращател  относительно питающего его обмотки возбуждени  напр жени .Figure 1 is a block diagram of a device for measuring displacements; Fig. 2 is a phase shift diagram of an output signal of a phase shifter relative to a voltage excitation winding supplying it.

Устройство дл  измерени  перемеще° ний содержит фазовращатель 1 (индукто- синный датчик линейных перемещений), состо щий из головки 2 и линейки 3, усилитель 4, формирователь 5 синусоидального напр жени , второй усилитель 6, регистр 7,The device for measuring displacements comprises a phase shifter 1 (inductance linear displacement sensor) consisting of a head 2 and a ruler 3, an amplifier 4, a sinusoidal voltage generator 5, a second amplifier 6, register 7,

сумматор 8, вспомогательный счетчик 9, формирователь 10 логической единицы, первый и второй элементы 11, 12 И Л И-НЕ, первый и второй элемент 13, 14 И-НЕ, третий элемент 15 ИЛИ-НЕ, третий и четвертый the adder 8, the auxiliary counter 9, the shaper 10 of the logical unit, the first and second elements 11, 12 AND L AND NOT, the first and second element 13, 14 AND NOT, the third element 15 OR NOT, the third and fourth

2525

30thirty

3535

4040

элемент 16, 17 И-НЕ, четвертый элемент 18 ИЛИ-НЕ, генератор 19 импульсов, делитель 20 частоты и счетчик-таймер 21.element 16, 17 AND-NOT, the fourth element 18 OR NOT, the pulse generator 19, the frequency divider 20 and the counter-timer 21.

К обмотке возбуждени  фазовращател  1 подключена цепь из последовательно соединенных генератора 19 импульсов, делител  20 частоты, формировател  5 синусоидального напр жени , усилител  4. К сигнальной обмотке фазовращател  подключен второй 6 усилитель. Первый вход счетчика-таймера 21 подключен к генератору 19, импульсов, а второй ко второму выходу делител  20 частоты. Первый вход регистра 7 подключен к выходу второго 6 усилител , а второй к выходу счетчика-таймера 21.A circuit from a series-connected pulse generator 19, a frequency divider 20, a sinusoidal voltage generator 5, an amplifier 4 is connected to the excitation winding of the phase shifter 1. A second amplifier 6 is connected to the signal winding of the phase shifter. The first input of the counter-timer 21 is connected to a pulse generator 19, and the second to the second output of the frequency divider 20. The first input of the register 7 is connected to the output of the second 6 amplifier, and the second to the output of the counter-timer 21.

Первый вход формировател  10 логической единицы подключен к третьему входу регистра 7. Первый вход вспомогательного 9 счетчика соединен со вторым выходом формировател  10 логической единицы. Первый вход сумматора 8 соединен с первым выходом регистра 7, второй вход с третьим выходом формировател  10 логической единицы, третий - с первым выходом вспомогательного 9 счетчика. Входы первого элемента 11 ИЛИ-НЕ соединены с группой младших разр дов выхода сумматора 8, входы второго элемента 12 ИЛИ-НЕ соединены с группой старших разр дов выхода сумматора 8, а выходы этих элементов подключены соответственно к первому и второму входу первого элемента 13 И-НЕ; выход этого элемента соединен с первым входом второго элемента 14 И-НЕ, второй вход которого соединен со вторым выходом генератора 19 импульсов, а выход подключен к входу четвертого элемента 18 ИЛИ-НЕ и первому входу третьего элемента 16 И-НЕ. Старший разр д выхода сумматора 8 соединен со вторым входом третьего элемента 16 И-НЕ и с входом третьего элемента 15 ИЛИ- НЕ. Четвертый элемент 18 ИЛИ-НЁ своим выходом подключен к первому входу четвертого элемента 17 И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента 15 ИЛИ-НЕ, выход - ко второму входу вспомогательного 9 счетчика. Третий вход вспомогательного счетчика 9 соединен с выходом третьего элемента 16 И-НЕ. Вторые выходы вспомогательного 9 счетчика и выход второго элемента 14 И-НЕ  вл ютс  выходами устройства дл  измерени  перемещений .The first input of the logical unit former 10 is connected to the third input of the register 7. The first input of the auxiliary 9 counter is connected to the second output of the logical unit former 10. The first input of the adder 8 is connected to the first output of the register 7, the second input with the third output of the logical unit former 10, the third with the first output of the auxiliary 9 counter. The inputs of the first element 11 are NOT connected to the group of low-order bits of the output of the adder 8, the inputs of the second element 12 are NOT connected to the group of the high-order bits of the output of the adder 8, and the outputs of these elements are connected respectively to the first and second input of the first element 13 AND NOT; the output of this element is connected to the first input of the second AND-NOT element 14, the second input of which is connected to the second output of the pulse generator 19, and the output is connected to the input of the fourth OR-NOT element 18 and the first input of the third AND-NOT element 16. The high-order bit of the output of the adder 8 is connected to the second input of the third element 16 AND-NOT and to the input of the third element 15 OR-NOT. The fourth element 18 OR-NOT with its output is connected to the first input of the fourth element 17 AND-NOT, the second input of which is connected to the output of the third element 15 OR-NOT, the output - to the second input of the auxiliary 9 counter. The third input of the auxiliary counter 9 is connected to the output of the third element 16 AND NOT. The second outputs of the auxiliary counter 9 and the output of the second NAND element 14 are the outputs of the displacement measuring device.

Устройство дл  измерени  перемещений работает следующим образом.A device for measuring displacements operates as follows.

Импульсы пр моугольной формы, поступающие на вход формировател  5 синусоидального напр жени  (фиг.1) с делител  20 частоты преобразуютс  формирователем 5 в синусоидальное напр жение, котороеThe pulses of a rectangular shape supplied to the input of the sinusoidal voltage generator 5 (Fig. 1) from the frequency divider 20 are converted by the generator 5 to a sinusoidal voltage, which

после фильтрации (а, если необходимо, фазовращател  дл  получени  двух синусоидальных напр жений равных по амплитуде, но сдвинутых относительно друг друга на 90after filtering (and, if necessary, a phase shifter to obtain two sinusoidal voltages of equal amplitude, but shifted 90 relative to each other

эл. град.) подаютс  через усилитель 4 в обмотки возбуждени  головки фазовращател  1.email deg.) are fed through an amplifier 4 to the field windings of the head of phase shifter 1.

При подаче питани  в обмотки возбуждени , в сигнальных обмотках линейки 3When power is supplied to the field windings, in the signal windings of line 3

0 наведетс  ЭДС. Напр жение, снимаемое с обмоток линейки, несущее информацию о фазовом сдвиге, между периодом Т0 питающего напр жени  и периодом П - выходного сигнала линейки поступает на вход0 EMF will be induced. The voltage taken from the windings of the line, carrying information about the phase shift, between the period T0 of the supply voltage and the period P - output signal of the line is input

5 второго усилител  6, где оно усиливаетс  и преобразуетс  в последовательность импульсов , частота которых пропорциональна перемещению головки относительно линейки .5 of the second amplifier 6, where it is amplified and converted into a train of pulses whose frequency is proportional to the movement of the head relative to the ruler.

0 Импульсы с выхода коллектора транзисторного ключа (на чертеже не показан) второго усилител  подаютс  на тактовый счетный вход С2 регистра 7, выполненного на микросхеме К155ИР1. По переднему0 Pulses from the collector output of the transistor switch (not shown in the drawing) of the second amplifier are supplied to the clock-counting input C2 of register 7, made on the K155IR1 chip. On the front

5 фронту этих импульсов и при наличии на управл ющем входе V2 уровн  логической 1, поступающей с формировател  10 логической единицы, происходит параллельное занесение информации в регистр через па0 раллельные входы Д1...Д4 со счетчик -тай- мера 21.5 to the front of these pulses and in the presence of logic 1 level at the control input V2 coming from logic unit 10, the information is entered into the register in parallel through the parallel inputs D1 ... D4 from the counter-timer 21.

Счетчик-таймер 21 представл ет собой двоичный n-разр дный счетчик, работающий в циклическом режиме. С приходом сCounter-timer 21 is a n-bit binary counter operating in a cyclic mode. With the arrival of

5 делител  20 частоты тактирующего импульса , длительность которого равна периоду Т0 питающего обмотки возбуждени  напр жени , на выходе счетчика-таймера вырабатываетс  код, формируемый импульсами,5 a frequency divider 20 of a clock pulse, the duration of which is equal to the period T0 of the supply voltage excitation winding, a pulse generated code is generated at the output of the counter-timer

0 поступающими на счетный вход счетчика- таймера с генератора 19 импульсов. Информаци  со счетчика-таймера в параллельном коде записываетс  в триггеры регистра 7 в течение времени, равного периоду Т( часто5 гы выходного сигнала фазовращател . Код на выходе регистра  вл етс  временным аналогом кодовой маски положени  головки относительно линейки.0 arriving at the counting input of the counter-timer from the generator 19 pulses. Information from the counter-timer in parallel code is written to the triggers of register 7 for a period equal to period T (often 5 gs of the output signal of the phase shifter. The code at the output of the register is a temporary analogue of the head position relative to the ruler code mask.

Значение кода в регистре 7 будет изме0 н тьс  с приходом каждого следующего импульса с выхода фазовращател  и с подачей нового кода со счетчика-таймера. При перемещении головки длительность импульсов выходного сигнала фазовращател  будетThe value of the code in register 7 will change with the arrival of each next pulse from the output of the phase shifter and with the supply of a new code from the counter-timer. When moving the head, the pulse width of the output signal of the phase shifter will be

5 измен тьс  следующим образом: с увеличением длительности импульсов значение кода регистра будет увеличиватьс , а при уменьшении длительности импульса - уменьшатьс . При разенстве периодов То питающего напр жени  обмотки возбуждени  и периода Т| напр жени  выходного сиг- кала фазовращател  (головка неподвижна) в регистр будет записыватьс  один и тот же код.5 changes as follows: with increasing pulse duration, the value of the register code will increase, and with decreasing pulse duration it will decrease. When the periods T0 of the supply voltage of the field winding and the period T | The voltage of the output signal of the phase shifter (the head is stationary) the same code will be written into the register.

В момент перемещени  головки относительно линейки с приходом импульса измер емого сигнала между регистром 7 и вспомогательным счетчиком 9 устанавливаетс  равновесие записанных в них ранее кодов. Содержимое регистра в четырехразр дном параллельном коде поступает на входы А1...А4 сумматора 8, выполненного на микросхеме К155ИМЗ, на входы В1...В4 этого сумматора подаетс  проинвертиро- ванный четырехразр дный код с выхода вспомогательного счетчика. Поскольку эти коды равны по модулю, то суммарное их значение на выходе сумматора равно О, т.е. на выходе сумматора во всех его разр дах будут О, соответственно и на входе второго элемента 14 И-НЕ будет нулевой уровень, блокирующий прохождение импульсов с генератора 19 импульсов через третий и четвертый элемент 16,17 И-НЕ на вход вспомогательного счетчика,At the moment of moving the head relative to the ruler with the arrival of a pulse of the measured signal between the register 7 and the auxiliary counter 9, the equilibrium of the codes recorded in them is established. The contents of the register in a four-bit parallel code are supplied to the inputs A1 ... A4 of the adder 8, executed on the chip K155IMZ, the inverted four-bit code from the output of the auxiliary counter is supplied to the inputs B1 ... B4 of this adder. Since these codes are equal in absolute value, their total value at the output of the adder is O, i.e. at the output of the adder in all its bits there will be 0, respectively, and at the input of the second element 14 AND-NOT there will be a zero level blocking the passage of pulses from the pulse generator 19 through the third and fourth element 16.17 AND-NOT to the input of the auxiliary counter,

С приходом следующего импульса измер емого сигнала в зависимости от направлени  перемещени  головки относительно линейки в регистр 7 запишетс  больший (меньший) код. При превышении (уменьшении) кода регистра над кодом вспомогательного счетчика на выходе сумматора 8 в старшем разр де будет соответственно О или 1. При наличии на выходе старшего разр да сумматора 1, на выходе второго и третьего элемента 12, 15 ИЛИ-НЕ будет О, соответственно, на выходе первого элемента 13 И-НЕ будет 1. При этом через открытый ключ второго элемента 14 И-НЕ на вход четвертого элемента 18 ИЛИ- НЕ и на вход третьего элемента 16 И-НЕ будет поступать последовательность импульсов с генератора 19 импульсов. Так как открыт третий элемент 16 И-НЕ с выходом на вычитание, код вспомогательного счетчика будет уменьшатьс  до равенства с кодом регистра.With the arrival of the next pulse of the measured signal, depending on the direction of movement of the head relative to the ruler, a larger (smaller) code is recorded in register 7. If the register code exceeds (decreases) the code of the auxiliary counter, the output of the adder 8 in the high order will be O or 1, respectively. If the high order of the adder 1 is present at the output, the second and third elements 12, 15 will be OR NOT O, accordingly, the output of the first element 13 AND WILL NOT be 1. In this case, through the public key of the second element 14 AND NOT at the input of the fourth element 18 OR, and at the input of the third element 16 AND will NOT receive a train of pulses from the pulse generator 19. Since the third AND-NOT element 16 is opened with a subtraction, the code of the auxiliary counter will be reduced to equality with the register code.

При наличии на выходе старшего разр да сумматора О, на выходе первого элемента 11 ИЛ И-НЕ будет 1, котора  разрешит прохождение импульсов через четвертый элемент 17 И-НЕ с выходом на сложение, увеличива  код вспомогательного счетчика до .равенства с кодом регистра . Следовательно, в зависимости от того, какой вход элементов 16, 17 И-НЕ открыт, будет определ тьс  в знак направлени  перемещени  головки относительно линейки.If there is an adder O at the output of the high-order bit, the output of the first element 11 AND-NOT will be 1, which will allow the pulses to pass through the fourth element 17 AND-NOT with the addition of addition, increasing the code of the auxiliary counter to an equality with the register code. Therefore, depending on which input of the elements 16, 17 is NOT-open, it will be determined in sign of the direction of movement of the head relative to the ruler.

Таким образом, при перемещении головки относительно линейки фазовращател Thus, when moving the head relative to the phase shifter bar

вспомогательный счетчик 9 как бы догон ет регистр 7 и в зависимости от направлени  перемещени  и величины фазового сдвига между питающим напр жением Т0 обмоток возбуждени  и напр жением выходного сигнала Т| фазовращател  на выходе вспомогательного счетчика будет формироватьс  код, пропорциональный перемещению головки относительно линейки.auxiliary counter 9 as if catches up with register 7 and depending on the direction of movement and the magnitude of the phase shift between the supply voltage T0 of the field windings and the voltage of the output signal T | a phase shifter will be generated at the output of the auxiliary counter proportional to the movement of the head relative to the ruler.

Работу регистра, сумматора и вспомогательного счетчика-о совокупности со счетчиком-таймером можно представить на конкретном примере следующим образом. При приходе тактового импульса со второгоThe work of the register, adder and auxiliary counter-about the aggregate with the counter-timer can be represented on a concrete example as follows. When a clock pulse arrives from the second

6 усилител  в регистр 7 со счетчика-таймера6 amplifier in register 7 with a timer counter

21 запишетс  какой-то код, например, 011021 some kind of code will be written, for example 0110

(дес тичное число 6). При этом на выходе(decimal 6). In this case, the output

вспомогательного счетчика 9 должен установитьс  инверсный код равный коду регистра 7, а именно - 1001 (6), в противном случае в выходном коде сумматора 8 будет присутствовать хот  бы одна логическа  1. А это означает, что на выходе второго элемента 14 И-НЕ (фиг.1) также будет логичеека  1, котора  разрешит прохождение импульсов на вход вспомогательного счетчика с генератора импульсов 19. Прохождение импульсов через элемент 14 И-НЕ прекратитс  при условии установлени  нулевого кода на выходе сумматора. Это произойдет тогда и только тогда, пока на его входах не установитс  инверсный код вспомогательного счетчика, равный коду регистра (вообще-то на выходе вспомогательногоauxiliary counter 9 must be set to the inverse code equal to the code of register 7, namely - 1001 (6), otherwise, at least one logical 1 will be present in the output code of adder 8, which means that the output of the second element 14 is NAND ( Fig. 1) there will also be logic 1, which will allow the passage of pulses to the input of the auxiliary counter from the pulse generator 19. The passage of pulses through the AND-NOT element 14 will cease if a zero code is established at the output of the adder. This will happen if and only if the inverse code of the auxiliary counter is set at its inputs, which is equal to the register code (in fact, at the output of the auxiliary counter

счетчика инверсный код установитс  равным выходному коду регистра уже при подаче питани  на схему).counter, the inverse code will be set equal to the output code of the register already when power is applied to the circuit).

Действительно, при сложении кода регистра 0110 и кода вспомогательного счетчика 1001 (6) получим код равный 1111, и единицей переноса, поступающей на вход Ро сумматора с формировател  10 логической единицы (микросхема К155ЛАЗ), получим на выходе сумматора код 0000.Indeed, when adding the register code 0110 and the auxiliary counter code 1001 (6), we get a code equal to 1111, and the transfer unit that goes to the Po input of the adder from logic unit 10 (chip K155LAZ), we get the code 0000 at the output of the adder.

Если с приходом следующего тактовогоIf with the arrival of the next clock

импульса в регистр запишетс  большой код,pulse in the register is written a large code,

например, 0111 (7), то при сложении этогоe.g. 0111 (7), then adding this

кода с ранее записанным кодом 1001 (6)code with previously recorded code 1001 (6)

вспомогательного счетчика и, учитыва  единицу переноса, код на выходе сумматора будет равен 0001. Дл  того, чтобы код на выходе сумматора был нулевой, необходимо код вспомогательного счетчика в данном случае уменьшить на единицу. Если в регистр запишетс  меньший код, например, 0101 (5), на выходе сумматора код будет равен:„auxiliary counter and, taking into account the transfer unit, the code at the output of the adder will be 0001. In order for the code at the output of the adder to be zero, it is necessary to reduce the code of the auxiliary counter in this case by one. If a smaller code is written in the register, for example, 0101 (5), the code will be equal to:

0101 + 1001 + 1 11110101 + 1001 + 1 1111

В этом случае, чтобы на выходе сумматора был нулевой код, нужно к выходному коду вспомогательного счетчика прибавить логическую Г, т.е. в зависимости от направлени  перемещени  головки относительно линейки фазовращатели код вспомогательного счетчика будет, либо уменьшатьс , либо увеличиватьс . Причем, за положительное перемещение принимаетс  превышение кода регистра над кодом вспомогательного счетчика. В этом случае в старшем разр де выходного кода сумматора будет логический О, а на выходе вычитание элемента 16 И-НЕ (фиг.1) будет логическа  1, котора  при подаче ее на счетный вход +1 вспомогательного счетчика , выполненного на микросхеме К155ИК7, работающего в режиме суммировани  и вычитани , вызовет переход из состо ни  логического О в состо ние логической 1 на счетном входе -1 этого счетчика, т.е. вспомогательный счетчик перейдет из режима суммировани  в режим вычитани . И, наоборот , при наличии логической 1 в старшем разр де выходного кода сумматора на выходе вычитание элемента 16 И-НЕ по витс  логический О, а на выходе сложение элемента 17 И-НЕ - логическа  1, котора  будет подана на инвертирующий счетный вход -Г вспомогательного счетчика и переведет его из режима вычитани  в режим сложени .In this case, in order for the adder to have a zero code, add logical Г to the output code of the auxiliary counter, i.e. depending on the direction of movement of the head relative to the line of phase shifters, the code of the auxiliary counter will either decrease or increase. Moreover, an excess of the register code over the auxiliary counter code is taken as a positive movement. In this case, the high order of the output code of the adder will be logical O, and the output of the subtraction of element 16 AND-NOT (Fig. 1) will be logical 1, which, when it is fed to the counting input +1 of the auxiliary counter, executed on the K155IK7 chip, working in the mode of summing and subtracting, it will cause a transition from the logical O state to the logical 1 state at the counting input -1 of this counter, i.e. the auxiliary counter will switch from the summing mode to the subtracting mode. And, on the contrary, if there is a logical 1 in the high order of the adder's output code, the subtraction of the AND-NOT element 16 will result in a logical О, and at the output, the addition of the 17 AND-NOT element is logical 1, which will be fed to the inverting counting input -G auxiliary counter and will switch it from the subtraction mode to the addition mode.

Из выше сказанного видно, что в зависимости от того, по какому счетному входу н-1 или -1 производитс  запись информации s счетчик, инвертирование кода на выходе вспомогательного счетчика осуществл етс  автоматически.It can be seen from the foregoing that, depending on which counting input n-1 or -1 is used to record information s of the counter, the inversion of the code at the output of the auxiliary counter is carried out automatically.

Claims (1)

Формула изобрет ени The claims of the invention Устройство дл  измерени  перемещений , содержащее фазовращатель, подключенную к его обмотке возбуждени  цепь из последовательно соединенных генератора импульсов, делител  частоты, формировател  синусоидального напр жени  усилител , подключенный к выходу сигнальной обмотки фазовращател  второй усилитель, отличающеес  тем, что, с цельюA device for measuring displacements, comprising a phase shifter connected to its excitation winding, a circuit of serially connected pulse generator, frequency divider, amplifier sinusoidal voltage driver, connected to the output of the signal winding of the phase shifter, a second amplifier, characterized in that, for the purpose of повышени  точности измерений за счет исключени  погрешности от нестабильности частоты питающего напр жени  и расширени  функциональных возможностей за счетimproving measurement accuracy by eliminating errors from instability in the frequency of the supply voltage and expanding functionality due to обеспечени  возможности измерени  скорости перемещени , оно снабжено счетчиком-таймером , первый вход которого подключен к генератору импульсов, второй - к второму выходу делител  частоты, регистром , первый вход которого подключен к выходу второго усилител , второй - к выходу счетчика-таймера, формирователем логической единицы, первый выход которого подключен к третьему входу регистра.providing the ability to measure the speed of movement, it is equipped with a timer counter, the first input of which is connected to a pulse generator, the second to the second output of the frequency divider, a register, the first input of which is connected to the output of the second amplifier, the second to the output of the counter-timer, a logic unit shaper whose first output is connected to the third input of the register. вспомогательным счетчиком, первый вход которого соединен с вторым выходом формировател  логической единицы, сумматором , первый вход которого соединен с первым выходом регистра, второй - с третьим выходом формировател  логической еди- ницы, третий - с первым выходом вспомогательного счетчика, четырьм  элементами ИЛИ-НЕ, четырьм  элементами И- НЕ, входы первого элемента ИЛИ-НЕan auxiliary counter, the first input of which is connected to the second output of the logical unit former, an adder, the first input of which is connected to the first output of the register, the second with the third output of the logical unit former, the third - with the first output of the auxiliary counter, four OR-NOT elements, the four elements AND NOT, the inputs of the first element OR NOT соединены с группой младших разр дов выхода сумматора, входы второго элемента ИЛИ-НЕ соединены с группой старших разр дов выхода сумматора, выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ подключены кconnected to the group of low order bits of the adder output, the inputs of the second OR-NOT element are connected to the group of high order bits of the adder output, the outputs of the first and second OR-NOT elements are connected to соответствующим входам первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к второму выходу генератора , выход - к четвертому входу четвертого элемента ИЛИ-НЕ и первому входу третьего элемента И-НЕ, старший разр д выхода сумматора подключен к второму входу третьего элемента И-НЕ и входу третьего элемента ИЛИ-НЕ, выход четвертого элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ-НЕ, выход - к второму входу вспомогательного счетчика, третий вход которого подключен к выходу третьего элемента И-НЕ, а вторые выходы вспомогательного счетчика и второго элемента И-НЁ  вл ютс  выходами устройства.the corresponding inputs of the first AND-NOT element, the output of which is connected to the first input of the second AND-NOT element, the second input of which is connected to the second output of the generator, the output - to the fourth input of the fourth OR-NOT element and the first input of the third AND-NOT element, senior bit d the output of the adder is connected to the second input of the third AND-NOT element and the input of the third OR-NOT element, the output of the fourth OR-NOT element is connected to the first input of the fourth AND-NOT element, the second input of which is connected to the output of the third OR-NOT element, the output is to the second entry in the auxiliary counter, a third input connected to the output of the third AND-NO element and second outputs of the auxiliary counter, and second AND-devices are Nyo outputs.
SU904801629A 1990-03-12 1990-03-12 Displacement measuring device RU1784836C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904801629A RU1784836C (en) 1990-03-12 1990-03-12 Displacement measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904801629A RU1784836C (en) 1990-03-12 1990-03-12 Displacement measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1784836C true RU1784836C (en) 1992-12-30

Family

ID=21501538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904801629A RU1784836C (en) 1990-03-12 1990-03-12 Displacement measuring device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1784836C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Батворин А.А. и др. Цифровые системы управлени электроприводами. Л.: Энерги , 1977, с.49-50. Отчет ВНИИМЕТМАШа № 77.1.19.454- 29 Н/3 45-769, Разработка и исследование специализированной командной аппаратуры дл датчиков контрол перемещений, М.: ВНТИЦ, инв. № Б715903, 1981, с.37-51. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU1784836C (en) Displacement measuring device
US3742487A (en) Scale of two improved digital and analog converter
US3995267A (en) Digital to analog converter with system gain insensitivity
US3768022A (en) Apparatus for generating phase modulated electrical signals in response to a measured angular or linear displacement
US3678399A (en) Method of and apparatus for electronically obtaining the argument of a complex function
JPS61110005A (en) Method and apparatus for detecting position
SU792276A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU918873A1 (en) Digital frequency meter
SU1183962A1 (en) Analog-digital differentiator
SU760150A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU1383474A1 (en) Frequency-pulse device for converting signal from bridge-type transducer
SU928387A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU760151A1 (en) Compensation-type shaft angular position-to-code converter
SU525987A1 (en) Angle to code converter
SU410429A1 (en)
SU746653A1 (en) Device for converting displacement-to-code- to-phase
SU1056151A1 (en) Voltage calibrator
SU1335935A1 (en) Device for measuring frequency characteristics
SU1593763A1 (en) Apparatus for measuring displacement of hydraulic pressing mechanism of working stand
SU808967A1 (en) Digital autocompensating phase-meter
SU1654973A1 (en) Shift-to-code converter
RU2081422C1 (en) Apparatus for measurement of triangular form periodical signal double amplitude
SU968765A1 (en) Digital device for determining speed and acceleration code
SU645189A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU748278A1 (en) Device for measuring phase mismatching