CS239679B1

CS239679B1 - Transducer connection to obtain position information in pulse form from inductive position sensor

Info

Publication number: CS239679B1
Application number: CS838682A
Authority: CS
Inventors: Vojtech Prchlik; Jan Sykora; Zdenek Vavra; Vladimir Vurm
Original assignee: Vojtech Prchlik; Jan Sykora; Zdenek Vavra; Vladimir Vurm
Priority date: 1983-11-22
Filing date: 1983-11-22
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS868283A1

Abstract

Řešení se týká zapojení převodníku pro získání informace o poloze v impulsní formě z induktivního snímače polohy, jehož výhodou je jednoduchost, možnost dosažení vysoká přesnosti při vyhodnocení polohy a induktivního snímače polohy a získání správná informace v okamžitá poloze i při vyěěí rychlosti přemístování snímací části induktivního snímače polohy. Podstata řeěení spočívá v propojení na následující blok : generátor frekvence, synchronizační obvod, impulsnš-fázový převodník, tvarovací a filtrační obvod, zesilovač, budicí část induktivhího snímače polohy, dvoufázová snímací část induktivního snímače polohy, dvoukanálový zesilovač, obvod s nastavitelným zesílením, fázovaci článek, sčítací obvod, filtrační a tvarovací obvod, diferenční člen, referenční čítač, převodník, analogový regulátor, napětověfrekvenční převodník, klopný obvod, dvoufázový převodník, tvarovací a synchronizační obvod. Zařízení může být využito pro odměřo- /ání plohy. zejména v oboru řízení obráběcích strojů, manipulátorů, robotů apod.The solution concerns the connection of a converter for obtaining information about the position in a pulse form from an inductive position sensor, the advantage of which is simplicity, the possibility of achieving high accuracy in evaluating the position and inductive position sensor and obtaining correct information in the instantaneous position even when determining the speed of displacement of the sensing part of the inductive position sensor. The essence of the solution lies in the connection to the following block: frequency generator, synchronization circuit, pulse-phase converter, shaping and filtering circuit, amplifier, excitation part of the inductive position sensor, two-phase sensing part of the inductive position sensor, two-channel amplifier, circuit with adjustable gain, phasing element, summing circuit, filtering and shaping circuit, differential element, reference counter, converter, analog regulator, voltage-frequency converter, flip-flop circuit, two-phase converter, shaping and synchronization circuit. The device can be used for measuring the area. especially in the field of controlling machine tools, manipulators, robots, etc.

Description

Vynález se týká zapojení převodníku pro získání informace o poloze v impulsní formě z induktivního snímače polohy.The invention relates to a transducer connection for obtaining position information in pulsed form from an inductive position sensor.

Induktivní snímače polohy - lineární nebo rotační - tzv. induktosyn nebo resolver vyžadují ke své funkci ještě elektrické obvody napájení a vyhodnocení snímacího signálu, řorma výstupních signálů je závislá na provedení obvodů.U současných řídicích systémů je obvyklé, že forma informace o poloze z polohových snímačů je impulsní - přestavení polohy o elementární přírůstek vyvolá na výstupu snímače jeden impuls.Inductive position encoders - linear or rotary - so-called inductive or resolver require for their function also electric circuits of power supply and evaluation of sensing signal, the standard of output signals is dependent on circuit design.In current control systems it is usual that form of position information from position encoders pulse - position adjustment by elementary increment causes one pulse at the sensor output.

Induktivní snímače polohy takový výstup nemají. Nositelem informace o poloze u nich je buň změna amplitudy střídavého signálu u amplitudové metody vyhodnocení, nebo fázový posuv střídavého signálu u fázových metod odměřování.Inductive position sensors do not have such an output. The carrier of the position information therein is a cell changing the amplitude of the AC signal for the amplitude evaluation method, or the phase shift of the AC signal for the phase measurement methods.

Pr i amplitudovou metodu odměřování jsou známa provedení obvodů, které převádějí amplitudovou formu informace o poloze ne impulsní. Fázové metody vyhodnocení polohy, které jsou realizačně jednoduší!, mívají horší výsledky přesnosti než amplitudové metody a forma výstupu není vhodná pro spolupráci 8 většinou řídicích systémů.In the amplitude metering method, circuit designs that convert the amplitude form of the non-pulsed position information are known. Phase position evaluation methods that are simpler to implement! Tend to have worse accuracy results than amplitude methods, and the output form is not suitable for collaboration by 8 most control systems.

Uvedené nedostatky odstraňuje z velké části zapojení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstup generátoru frekvence je propojen jednak na první vstup synchronizačního obvodu, jednak na prvý vstup impulsně-fázového převodníku, jednak na vstup referenčního čítače, výstup synchronizačního obvodu je propojen na druhý vstup impulsně-fázového převodníku, jehož výstup je propojen jednak na vstup tvarovacího a filtračního obvodu, jednak na datový vstup klopného obvodu, přičemž výstup tvarovacího a filtračního obvodu je propojen na vstup zesilovače, jehož výstup je propojen na budicí část induktivního snímače polohy, přičemž výstupy dvoufázové snímací části induktivního snímače polohy jsou propojeny na vstupy dvoukanálového zesilovače, přičemž jeden jeho výstup je propojen na vstup fázovacího článku a druhý jeho výstup je propojen na obvod 8 nastavitelným zesílením, přičemž výstup fázovacího článku je propojen ne první vstup sčítacího obvodu a výstup s nastavitelným zesílením ne druhý vstup sčítacího obvodu. Výstup sčítacího obvodu je propojen na vstup filtračního a tvarovacího obvodu, jehož výstup'je propojen na první vstup diferenčního členu, přičemž výstup referenčního čítače je propojen jednak na druhý vstup diferenčního členu, jednak na hodinový vstup klopného obvodu.These drawbacks are largely eliminated by the circuit according to the invention, which is based on the fact that the output of the frequency generator is connected both to the first input of the synchronization circuit and to the first input of the pulse-phase converter. a second pulse-phase converter input, the output of which is coupled to both the inlet and filter circuit input and the flip-flop data input, the inlet and filter circuit output to the amplifier input, the output of which is coupled to the excitation part of the inductive position sensor; the outputs of the two-phase sensing part of the inductive position sensor are connected to the inputs of the two-channel amplifier, one of which is connected to the input of the phasing cell and the other of its output is connected to the circuit 8 by adjustable gain; In this case, the first input of the addition circuit is connected and the output with adjustable gain is connected to the second input of the addition circuit. The output of the summation circuit is connected to the input of the filtering and shaping circuit, the output of which is connected to the first input of the differential member, the output of the reference counter being connected to the second input of the differential member and the clock input of the flip-flop.

Výstup diferenčního členu je propojen na vstup převodníku šířkově modulovaného signálu na stejnosměrné napětí, jehož výstup je propojen na vstup analogového regulátoru, jehož výstup je propojen na vstup napětovš-frekvenčního převodníku s vyhodnocením polarity, jehož frekvenční výstup je propojen jednak na druhý vstup synchronizačního obvodu, jednak na první vstup dvoufázového převodníku, jednak je prvním výstupem zapojení převodníku, přičemž znaménkový výstup napětovš-frekvenčního převodníku s vyhodnocením polarity je propojen jednak na druhý vstup dvoufázového převodníku, jednak na třetí vstup impulsně-fázového převodníku a dále je druhým výstupem zapojení převodníku.The output of the differential element is connected to the input of the converter of the width-modulated signal to the DC voltage, the output of which is connected to the input of the analog controller, whose output is connected to the voltage-frequency converter input with polarity evaluation. on the one hand, to the first input of the two-phase converter, on the other hand, it is the first output of the converter wiring, the sign output of the voltage-frequency converter with polarity evaluation is connected to the second input of the two-phase converter;

Výstupy dvoufázového převodníku tvoří třetí e čtvrtý výstup převodníku, přičemž výstup klopného obvodu je propojen na vstup tvarovacího a synchronizačního obvodu, jehož výstup je výstupem nulového impulsu zapojení převodníku.The outputs of the two-phase converter form the third and fourth output of the converter, the output of the flip-flop is connected to the input of the shaping and synchronizing circuit, the output of which is the output of the zero pulse of the converter wiring.

Výhodou zapojeni podle vynálezu je jednoduchost, možnost dosažení vysoké přesnosti při vyhodnocení polohy z induktivního snímače polohy při malém ěumu a získání správné informace o okamžité poloze i při vyšší rychlosti přemístování snímací části induktivního snímače polohy.The advantage of the circuitry according to the invention is the simplicity, the possibility of achieving high accuracy when evaluating the position from the inductive position sensor at low noise and obtaining the correct information about the instantaneous position even at a higher displacement speed of the sensing part of the inductive position sensor.

Příklad zapojení převodníku pro získání Informace o poloze v impulsní formě z Induktivního snímače polohy je uveden na výkresu, který znázorňuje blokové schéma zapojení.An example of a wiring of a transmitter to obtain pulse position information from an Inductive Position Sensor is shown in the drawing, which shows a block diagram of the wiring.

Výstup generátoru J. frekvence je propojen jednak na první vstup sychronizačního obvodu 2L, jedí.ak na první vstup impulsněfázového převodníku X, jednak na vstup referenčního čítače χχ. Výstup synchronizačního obvodu 2 je propojen na druhý vstup impulsně-fázového převodníku X, jehož výstup je propojen jednak na vstup tvarovaoího a filtračního obvodu X, jednak na datový vstup klopného obvodu 18.The output of the frequency generator J is connected both to the first input of the synchronization circuit 2L and to the first input of the pulse-phase converter X and to the input of the reference counter χχ. The output of the synchronization circuit 2 is connected to the second input of the pulse-phase converter X, the output of which is connected both to the input of the shaping and filter circuit X and to the data input of the flip-flop 18.

Výstup tvarovaciho a filtračního obvodu χ je propojen na vstup zesilovače £, jehož výstup je propojen na budicí část induktivního snímače polohy £, přičemž výstupy dvoufázové snímací části induktivního snímače polohy 2 jsou propojeny na vstupy dvoukanálového zesilovače £, přičemž jeden jeho výstup je propojen na vstup fézovécího článku jd a druhý jeho výstup je propojen na obvod s nastavitelným zesílením 2, přičemž výstup fázovacího článku X2 je propojen na první vstup sčítacího obvodu 11 a výstup obvodu s nastavitelným zesílením 2 na druhý vstup sčítacího obvodu XX, jehož výstup je propojen na vstup filtračního a tvarovaciho obvodu IX, jehož výstup je propojen na první vstup diferenčního členu 13. přičemž výstup referenčního čítače χχ je propojen jednak na druhý vstup diferenčního členu XX, jednak na hodinový vstup klopného obvodu X£, přičemž výstup diferenčního členu 13 je propojen na vstup převodníku X£, jehož výstup je propojen na vstup analogového regulátoru X£, jehož výstup je propojen na vstup napětově-frekvenčního převodníku s vyhodnocením polarity XX, jehož frekvenční výstup je propojen jednak na druhý vstup synchronizačního obvodu X, jednak na prvý vstup dvoufázového převodníku X2, jednak je prvním výstupem zapojení převodníku, přičemž znaménkový výstup napětově-frekvenčního převodníku s vyhodnocením polarity 1Z d® propojen jednak na druhý vstup dvoufázového převodníku 22, jednak na třetí vstup impulsně-fázového převodníku X, jednak je druhým výstupem zapojení převodníku, přičemž výstupy dvoufázového převodníku 19 tvoří třetí a čtvrtý výstup zapojení převodníku, přičemž výstup klopného obvodu X£ je propojen na vstup tvarovaciho a synchronizačního obvodu 20. jehož výstup je výstupem nulového impulsu zapojení převodníku.The output of the shaping and filter circuit χ is connected to the input of the amplifier 5, the output of which is connected to the excitation part of the inductive position sensor 6, the outputs of the two-phase sensing part of the inductive position sensor 2 are connected to the inputs of a two-channel amplifier 5, the output of the phasing element X2 is connected to the first input of the adder circuit 11 and the output of the adjustable amplifier 2 to the second input of the adder circuit XX, the output of which is coupled to the filter input and a forming circuit IX, the output of which is coupled to the first input of the differential member 13. wherein the output of the reference counter χχ is coupled to the second input of the differential member XX and to the clock input of the flip-flop X6; input of converter X £, whose output is connected to input of analog controller X £, whose output is connected to input of voltage-frequency converter with polarity evaluation XX, whose frequency output is connected both to the second input of synchronization circuit X, and to the first input of two-phase converter X2 is the first output of the converter wiring, whereby the sign output of the voltage-frequency converter with 1Z d® polarity evaluation is connected both to the second input of the two-phase converter 22 and to the third input of the pulse-phase converter X; The output of the flip-flop X is connected to the input of the shaping and synchronizing circuit 20, the output of which is the output of the zero pulse of the converter wiring.

Zařízení pracuje tak, že budicí část induktivního snímače polohy £ je napájena střídavým signálem, jehož fázový posuv vůči signálu referenčnímu na výstupu referenčního čítače J.X lze měnit jednak impulsy přiváděnými do impulsně- fázového převodníku χ přes synchronizační obvod X,jednak mechanicky změnou polohy budicí části induktivního snímače polohy £ vůči poloze snímací části induktivního snímače polohy χ.The device operates in such a way that the excitation part of the inductive position sensor 8 is supplied with an AC signal whose phase shift relative to the reference signal at the output of the reference counter JX can be changed by pulses supplied to the pulse-phase converter χ via the synchronization circuit X. the position sensor vůči relative to the position of the sensing part of the inductive position sensor χ.

Vzájemný fázový poeuv obou signálů je vyhodnocen v diferenčním členu XX, na jehož výstupu je šířkově modulovaný signál, se střídou úměrnou fázovému rozdílu obou signálů.The phase-to-phase ratio of the two signals is evaluated in the difference element XX, whose output is a width-modulated signal, alternating with the proportional phase difference of the two signals.

Tento šířkově modulovaný signál je převeden na stejnosměrná napětí v převodníku 15. které je zavedeno na vstup analogového regulátoru 16 s PI přenosem.This width modulated signal is converted to DC voltage in the converter 15, which is applied to the input of the analog controller 16 with PI transmission.

Napělový výstup tohoto regulátoru je zaveden do napětově-frekvenčního převodníku 17 s vyhodnocením polarity. Frekvenční a znaménkový výstup tohoto převodníku jsou zavedeny na vstupy a synchronizačního obvodu X a impulsně-fázového převodníku X, čímž je uzavřena zpětno azební smyčka. Fřemístuje-li se nyní snímací část induktivního snímače polohy X vůči > části budicí £, objeví se na výstupu napětově-frekvenčního převodníku 17 s vyhodnocením polarity frekvence, které odpovídá rychlosti a počet impulsů odpovídající polohovému přemístění budicí £ a snímací X části indukčního snímače polohy vůči sobě, přičemž délková platnost jednoho impulsu je určena provedením impulsně-fázového převodníku X a referenčního čítače JáDvoufázový převodník 12 převádí informace ve formě impulsů a znaménka na dvoufázový signál, obvyklý u inkrementálních snímačů polohy. Klopný obvod 18 a tvarovací a synchronizační obvod 20 slouží k získání tzv. nulového impulsu při přemístění o základní periodu odměřování, např. 2 mm.The voltage output of this controller is applied to a voltage-frequency converter 17 with polarity evaluation. The frequency and sign output of this converter are applied to the inputs and synchronization circuit X and the pulse-phase converter X, thereby closing the feedback loop. If the sensing portion of the inductive position sensor X is now displaced relative to the> excitation portion 6, a voltage-frequency converter 17 appears at the output of the frequency converter 17, corresponding to the velocity and number of pulses corresponding to the position displacement of the excitation portion. The two-phase converter 12 converts the information in the form of pulses and sign to a two-phase signal, as is usual with incremental encoders. The flip-flop 18 and the shaping and synchronizing circuit 20 serve to obtain a so-called zero pulse when displaced by a basic metering period, e.g. 2 mm.

Zařízení může být využito pro odměřování polohy zejména v oboru řízení obráběcích strojů, manipulátorů, robotů apod.The device can be used for position measuring especially in the field of control of machine tools, manipulators, robots etc.

Claims

Connecting a transducer to obtain position information in pulsed form from an inductive position sensor, characterized in that the output of the frequency generator (1) is coupled to the first; input of the synchronization circuit (2), firstly to the first input of the pulse-phase converter (3), secondly to the input of the reference counter (14), the output of the synchronization circuit (2) is connected to the second input of the pulse-phase converter connected to the input of the shaping and filter circuit (4) and to the data input of the flip-flop (18), while the output of the shaping and filter circuit (4) is connected to the input of the amplifier (5) (6), the outputs of the two-phase sensing part of the inductive position sensor (7) are connected to the inputs of the two-channel amplifier (8), one of which is connected to the input of the cutting cell (10) and the other is connected to an adjustable gain circuit 9), wherein the output of the phasing cell (10) is coupled to the first input of the addition circuit (11) and the output of the circuit is adjustable amplified (9) to the second input of the addition circuit (11), the output of which is connected to the input of the filtering and shaping circuit (12), the output of which is connected to the first input of the differential member (13); to the second input of the differential element (13) and to the clock input of the flip-flop (18), the output of the differential element (13) is connected to the converter input (15) of the DC modulated signal. 16 /, whose output is connected to the input of voltage-frequency converter with evaluation after larity (17), whose frequency output is connected both to the second input of the synchronization circuit (2) and to the first input of the two-phase converter (19). connection of the converter, where the sign output of the voltage-frequency converter with polarity evaluation (17) is connected to the second input of the two-phase converter (19) and to the third input of the pulse-phase converter (3) and second is the output of the converter connection, the outputs of the two-phase converter (19) form the third and fourth output / is connected to the input of the shaping and synchronizing circuit (20), the output of which is the output of the zero pulse of the converter pulse.