CS245651B1

CS245651B1 - Wiring for digital pulse position measurement

Info

Publication number: CS245651B1
Application number: CS280282A
Authority: CS
Inventors: Milan Dobes; Vaclav Janovsky; Ludek Kohout
Original assignee: Milan Dobes; Vaclav Janovsky; Ludek Kohout
Priority date: 1982-04-20
Filing date: 1982-04-20
Publication date: 1986-10-16

Abstract

Zapojení je určeno pro číslicové vyhodnocování polohy pohyblivých částí nebo její změny jednosměrnými čítači pulsů ve spojení s číslicovým procesorem. Výstupy pulsnlch snímačů (11, 21, 31, 41, 51) polohy jsou připojeny na vstupy odměřovacích pulsů bloků (12, 22, 32, 42, 52) rozlišení směru, jejichž výstupy jsou připojeny na čítači vstupy jednosměrných čítačů bloků (3. 4) několika jednosměrných čítačů. Blok (5) číslicového procesoru s paměti snímá obsahy čítačů a vyhodnocuje údaje polohy. V alternativním zapojení je na druhé vstupy bloků (12, 22, 32, 42, 52) rozlišení směru a na čítači vstup jednoho jednosměrného čítače bloku (3) několika jednosměrných čítačů připojen výstup generátoru (10) pulsů s konstantní frekvencí. K bloku (5) číslicového procesoru s pamětí mohou být též připojeny blok (6) ovládacích a indikačních prvků a zařízení (7) na dalěí zpracování informací. Zapojení může být využito v měřící a regulační technice a v měrové technice.The connection is intended for digital evaluation of the position of moving parts or its change by unidirectional pulse counters in connection with a digital processor. The outputs of the position pulse sensors (11, 21, 31, 41, 51) are connected to the inputs of the measuring pulses of the direction resolution blocks (12, 22, 32, 42, 52), the outputs of which are connected to the counter inputs of the unidirectional counters of the blocks (3. 4) of several unidirectional counters. The block (5) of the digital processor reads the contents of the counters from the memory and evaluates the position data. In an alternative connection, the output of the constant frequency pulse generator (10) is connected to the second inputs of the direction resolution blocks (12, 22, 32, 42, 52) and to the counter input of one unidirectional counter of the block (3) of several unidirectional counters. A block (6) of control and indication elements and a device (7) for further information processing can also be connected to the block (5) of the digital processor with memory. The connection can be used in measurement and control technology and in metrology.

Description

Předmětem vynálezu je zapojení pro číslicové pulsní odměřování polohy.The subject of the invention is a circuit for digital pulse position measurement.

Číslicové odměřování polohy představuje číselné vyhodnocení polohy nebo změny polohy pohyblivých částí strojů, zařízení nebo technologických lánek a je často používáno při číslicovém řízení strojů, technologických linek a v mnoha dalěích oblastech řídící a regulační techniky.Digital positioning is a numerical evaluation of the position or change of position of moving parts of machines, equipment or process equipment and is often used in numerical control of machines, technological lines and in many other areas of control and regulation technology.

V dosud známých zapojeních se pulsní odměřování provádělo pomocí obousměrných čítačů pulsů nebo přičítáním a odečítáním pulsů aritmetickou jednotkou do polovodičové paměti.In the prior art, the pulse metering was performed by bidirectional pulse counters or by adding and subtracting pulses by an arithmetic unit to the semiconductor memory.

Hlavními nevýhodami těchto zapojení je to, že v nich nelze využít Integrované obvody vysoké integrace vyráběné pro mikroprocesorové systémy a umožňující dosažení malých rozměrů a nízké ceny. Tato skutečnost je překážkou dalělho rozšíření číslicového odměřování do těch zařízení a oblastí techniky, pro které bylo dosud rozměrné a drahé. Rovněž připojení obvodů pro odměřování polohy v dosud známých zapojeních k číslicovému počítači nebo mikropočítači je obvodově značně náročné.The main drawbacks of these circuits are that they do not make use of High Integration Integrated Circuits manufactured for microprocessor systems and allowing for small dimensions and low cost. This is an obstacle to the further expansion of digital transducers into those devices and areas of technology for which it has been bulky and expensive so far. Also, the connection of position measuring circuits in prior art connections to a digital computer or microcomputer is very circumferentially demanding.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny zapojením pro číslicové pulsní odměřování polohy podle vynálezu, jehož podstata ppočlvá v tom, že výstupy pulsnlch snímačů polohy jsou připojeny na vstupy odměřovaclch pulsů bloků rozlišení směru, jejichž výstupy jsou připojeny na čitaeí vstupy jednosměrných čítačů bloku několika jednosměrných čítačů, datová vstupy a výstupy bloku několika jednosměrných čítačů jsou připojeny přes datová sběrnice na datová vstupy a výstupy bloku číslicového procesoru s pamětí, adresové a řídicí vstupy bloku několika jednosměrných čítačů jsou připojeny přes adresové a řídící sběrnice aa adresová a řídící výstupy bloku číslicového procesoru s pamětí.These drawbacks are eliminated by the digital pulse position encoder according to the invention, which consists in that the outputs of the pulse encoders are connected to the metering pulse inputs of the directional block, whose outputs are connected to the counter inputs of the unidirectional counters of the block of several unidirectional counters. and the outputs of the multiple unidirectional counter block are connected via the data bus to the data inputs and outputs of the memory processor block, the address and control inputs of the multiple unidirectional counter block are connected via the address and control buses, and the address and control outputs of the memory processor block.

Podstata zapojení podle vynálezu spočívá dále v tom, že výstup odměřovacích pulsů pohybu v jednom smyslu z bloku rozliěení směru je připojen na čítači vstup jednoho jednosměrného čítače bloku několika jednosměrných čítačů a výstup odměřovacích pulsů pohybu v opačném smyslu z bloku rozliěení směru je připojen na čítači vstup dalšího jednosměrného čítače bloku několika jednosměrných čítačů.The principle of the invention is further characterized in that the output of the motion metering pulses in one sense from the directional resolution block is connected to a counter input of one unidirectional counter of the block of several unidirectional counters and the output of the motion metering pulses opposite another one-way counter of the block of several one-way counters.

Podstata zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že na druhé vstupy bloků rozliěení směru a na čítači vstup jednoho jednosměrného čítače bloku několika jednosměrných čítačů je připojen výstup generátoru pulsů s konstantní frekvencí.The principle according to the invention consists in that a constant frequency pulse generator output is connected to the second inputs of the directional resolution blocks and to the counter input of one unidirectional block of a plurality of unidirectional counters.

Podstata zapojeni podle vynálezu spočívá « tom, že na adresová a řícící a datové sběrný ce bloku číslicového procesoru s paměti jsou připojeny adresové, řídící a datové vstupy a výstupy bloku ovládacích a indikačních prvků.The principle according to the invention consists in that the address, control and data inputs and outputs of the control and indicating block are connected to the address and control and data collectors of the DSP block.

Podstata zapojení podle vynálezu spočívá dále v tom, že na komunikační vstupy bloku číslicového procesoru s pamětí jsou připojeny komunikační vstupy a výstupy zařízení na dalěí zpacování informací.The principle of the invention is further characterized in that the communication inputs and outputs of the information processing device are connected to the communication inputs of the DSP block.

Hlavní výhodou zapojení podle vynálezu je možnost využiti bloků dvou nebo tří jednosměrných čítačů pulsů vyráběných technologií integrovaných obvodů s vysokou úrovní integrace a umístěných do jednoho pouzdře a dále možnost použití čítačů o několikanásobně menším číselném rozsahu než je maximální rozsah odměřování, nebol údaj polohy je vytvářen v bloku číslicového procesoru s pamětí, čímž dochází ks zmenšení rozměrů a zvýěení spolehlivosti. Integrované bloky několika jednosměrných čítačů umožňují jednoduché připojení obvodů odměřování polohy k číslicovému procesoru a použití číslicového procesoru v zapojení pro odměřování polohy umožňuje snadnou realizaci složitých funkcí odměřování jako např. vyhodnocování absolutních nebo přírůstkových rozměrů nebo vyhodnocování různých číselných funkcí jedné nebo několika odměřovaných souřadnic.The main advantage of the connection according to the invention is the possibility to use blocks of two or three unidirectional pulse counters manufactured by integrated circuit technology with a high level of integration and placed in one housing and also the possibility to use counters several times smaller numerical range than the maximum measuring range a digital processor block with memory, thus reducing the dimensions and increasing reliability. The integrated blocks of several unidirectional counters allow easy connection of the encoder circuits to the digital processor, and the use of the numeric processor in the encoder for simple encoder enables easy realization of complex encoder functions such as absolute or incremental dimensioning or different numeric functions of one or more encoders.

Blokové schéma zapojení pro číslicové pulsní odměřování polohy podle vynálssu je znázorněno na připojených výkresech, z nichž obr. 1 znázorňuje provedení používající dvou jednosměrných čítačů prp odměřování polohy v jedné souřadnici a obr. 2 znázorňuje provedení s generátorem pulsů konstantní frekvence, používající pro odměřování polohy v jedná souřadnici pouze jednoho jednosměrného čítače.The circuit diagram for digital pulse position metering according to the invention is shown in the accompanying drawings, of which Fig. 1 shows an embodiment using two unidirectional position metering counters in one coordinate and Fig. 2 illustrates an embodiment with a constant frequency pulse generator using it only coordinates one unidirectional counter.

Na obou výkresech jsou výstupy pulsních snímačů polohy 11. 21. 31. ál> 51 připojeny na vstupy odměřovacích pulsů bloků 12, 22» 32. 12» 52 rozlišení směnu, jejichž výstupy jsou připojeny na čítači vstupy jednosměrných čítačů bloků 1, í několika jednosměrných čítačů, datové vstupy a výstupy bloku £, 2 několika jednosměrných čítačů jsou připojeny přes datové sběrnice 501 na datové vstupy a výstupy bloku í číslicového procesoru s paměti, adresové a řídící vstupy bloku 3, i několika jednosměrných čítačů jsou připojeny přes adresové a řídící sběrnice 502 na adresové a řídící výstupy bloku 2 číslicového procesoru s pamětí.In both drawings, the outputs of the pulse encoders 11, 21, 31, and 51 are connected to the metering pulse inputs of blocks 12, 22 »32. 12» 52 shift resolutions whose outputs are connected to the counter inputs of the unidirectional counter of the block 1 or several unidirectional counters, data inputs and outputs of block 5, 2 of several unidirectional counters are connected via data buses 501 to data inputs and outputs of block 1 of the digital processor with memory, address and control inputs of block 3 and several unidirectional counters are connected via address and control buses 502 to address and control outputs of the DSP block 2 with memory.

Na obr. 1 výetup odměřovacích pulsů pohybu v jednom smyslu z bloku U, 22, 32 rozlišení směru je připojen na čítači vstup jednoho jednosměrného čítače bloku £, £ několika jednosměrných čítačů a výstup odměřovacích pulsů pohybu v opačném smyslu z bloku 12. 2£, 32 rozlišení směru je připojen na čítači vstup dalšího jednosměrného čítače bloku £,. £ několika jednosměrných čítačů. Nevystačí-li počet čítačů v jednom bloku 2 několika jednosměrných čítačů pro připojení výstupů všech bloků rozlišení směru, jsou výstupy dalších bloků 22, £2 připojeny na vstupy čítačů druhého, případně dalších bloků £ několika jednosměrných čítačů. OdaěřoVací pulsy pohybu v jednom smyslu jsou čítány vždy v jednom čítači, zatímco pulsy pohybu v opačném smyslu jsou čítány v druhém čítači. Blok číslicového procesoru £ s pernětítyto údaje v pravidelných intervalech snímá, vyhodnocuje přírůstky v obou smyslech a z nich vyhodnocuje údaj o skutečné poloze.In FIG. 1, the output of motion metering pulses in one sense from direction block U, 22, 32 is coupled to a counter an input of one unidirectional counter of block £, £ of several unidirectional counters and output of motion metering pulses in opposite sense from block 12,22. 32, the direction resolution is connected to the counter input of another unidirectional counter of the block. £ several one-way counters. If the number of counters in one block 2 of a plurality of unidirectional counters is not sufficient to connect the outputs of all blocks of directional resolution, the outputs of the other blocks 22,22 are connected to the inputs of the counters of the second or further blocks of several unidirectional counters. Motion pulses in one sense are counted in one counter, while motion pulses in the opposite sense are counted in the other counter. The perimeter processor block 6 reads these data at regular intervals, evaluates the increments in both senses and evaluates the actual position data therefrom.

Na obr. 2 je na druhé vstupy bloků 12. 22, 32. 42. 52 rozliěenl směru a na čítači vstup jednoho jednosměrného čítače bloku 2 několika jednosměrných čítačů připojen výstup generátoru 10 pulsů s konstantní frekvencí. Bloky rozlišení směru v tomto provedení jsou tak zapojeny,, že propouští pulsy s konstantní frekvencí ze svého druhého vstupu na svůj.výstup, a pokud vyhodnotí pohyb snímače v jednom smyslu o jeden základní přírůstek, vyšlou k výstupním pulsům jeden puls navíc, zatímco při vyhodnocení pohybu snímače v opačném směru o jeden základní přírůstek blok 12. 22. 32. £2, 52 rozlišení směru zadrží jeden puls z pulsů prochézejíclfeh z jeho druhého vstupu na jeho výstup. Následkem toho je na výstupu bloku 12. 22. 32. 42. 52. je-li snímač polohy 11. 21, 31, 41, 51 v klidu, pulsní signál o frekvenci shodné s frekvencí •pulsů na výstupu generátoru £0, -..zatímco při otočení snímače ££, 21. 31. ££, 51 o n základních přírůstků v jednom smyslu je na výstup bloku £2, 22. 32. 42. 52 rozlišení směru vysláno o n pulsů méně. Protože první čítač prvního bloku £ několika jednosměrných čítačů čítá pulsy s konstantní frekvencí, je možné z velikosti a smyslu rozdílu přírůstku obsahů odměřovacích čítačů proti prvnímu, tj. referenčnímu čítači za jednotku času vyhodnocovat blokem í číslicového procesoru s pamětí přírůstky polohy snímané jednotlivými snímači. Snímání obsahu čítačů je prováděno periodicky a perioda tohoto snímání a vyhodnocování je ovládána načítáním předvoleného počtu pulsů do prvního čítače bloku £ několika jednosměrných čítačů, který je čítačem referenčním. Po načítání určeného počtu pulsů vyšle tento referenční čítač přes řídící a adreeovpu sběrnici 502 tak zvanou žádost o přerušení do bloku £ číslicového procesoru s pemětí a ten opakuje snímání a vyhodnocování obtahu odměřovacích čítačů.In Fig. 2, a direction-differentiated block input 12, 22, 32, 42, 52 is output, and a constant frequency pulse generator 10 output is connected to the counter input of one unidirectional counter of block 2 of several unidirectional counters. The direction resolution blocks in this embodiment are so wired that they pass constant frequency pulses from their second input to their output, and if they evaluate the sensor motion in one sense by one basic increment, they send one extra pulse to the output pulses while moving the transducer in the opposite direction by one basic increment block 12, 22, 32, 52, 52 detects one pulse of the pulses passing from its second input to its output. As a result, at the output of block 12, 22, 32, 52, when the position sensor 11, 21, 31, 41, 51 is at rest, the pulse frequency signal coincides with the pulse frequency at the generator output 60. While rotating the sensor 31, 31, 31, 51 on the basic increments in one sense, on the output of the block 64, 22, 32, 42, 52 the directional resolution is transmitted less pulses. Since the first counter of the first block 6 of several unidirectional counters counts pulses at a constant frequency, it is possible to evaluate the incremental counter content increment versus the first, i.e., reference counter, unit of time by the DSP with the position increment read by each sensor. The reading of the counter contents is performed periodically, and the reading and evaluation period is controlled by loading a preset number of pulses into the first counter of the block 6 of several unidirectional counters, which is the reference counter. Upon reading the specified number of pulses, this reference counter sends a so-called interrupt request via control and adobe bus 502 to the memory processor block 5, which repeats the reading and evaluation of the encoder counter.

V obou provedeních odměřování polohy (Obr. 1, obr. 2) může být připojen blok 6 ovládacích a indikačních prvků svými datovými vstupy a výstupy na datovou sběrnici 501 a adresovými a řídícími vstupy na adresovou a řídící sběrnici ££g. Blok £ číslicového procesoru s parně-» tí zobrazuje na indikačních prvcích bloku 6 ovládacích a indikačních prvků vyhodnocené údaje a snímá stav ovládacích prvků téhož bloku, kterými lze ovládat Sinnoat bloku £ procesoru s pamětí a tím celého zapojení.In both embodiments of the position encoder (Fig. 1, Fig. 2), the control and indicating element block 6 may be connected by its data inputs and outputs to the data bus 501 and the address and control inputs to the address and control bus 81. The steam processor block 6 displays the evaluated data on the display elements of the control and display block 6 and senses the status of the controls of the same block which can be used to control the Sinnoat of the processor block 6 with the memory and thus the wiring.

Vyžaduje-li ae součinnost obvodů odměřování polohy a dalšími bloky, jsou komunikační vstupy a výetupy 503 bloku £ číslicového procesoru e panští připojeny na komunikační vstupy zařízení X na další zpracování informací, kterým může kýt např. centrální procesor eystámu pro čísličová řízení strojů nebo jiný číalioový počítač, který dála zpracovává údajeIf the interaction of position encoder circuits and other blocks is required, the communication inputs and outputs 503 of the digital processor block E are connected to the communication inputs of the X information processing equipment, such as the central processor of the digital machine control system or other digital the computer that processes the data

z odměřování polohy a ktorý může v opačném aměru předávat příkazy pro řízení a ovládání činnosti zapojení pro odměřování polohy podlá vynálezu. Va funkci komunikačních vstupů a výstupů mohou být použity běžně vyráběná sériová nebo paralelní komunikační obvody.and that can in the opposite direction transmit the commands for controlling and controlling the positioning engagement for the position measurement according to the invention. Commonly manufactured serial or parallel communication circuits can be used in the function of communication inputs and outputs.

Blok 2 číalicového procesoru a pamětí může z údajů o přírůstcích polohy vyhoůnoeovat táž dalSí potřebná údaje jako např. absolutní polohu, rychlost pohybu, součet nebo rozdíl odměřovaných poloh a dalěl.The processor and memory block 2 may extract from the position increment data the other necessary data, such as absolute position, speed of movement, sum or difference of the measured positions, and the like.

V konkrétním provedení ja va funkci snímače 11. ji, ji, £1, 51 polohy použit pul sní fotoalektrieký snímač polohy vyráběný pro číslicově řízení strojů, va funkci bloků J, £ několika jednosměrných čítačů pulsů jsou použity běžně vyráběné programovatelné čltače/čaeovaěe obsahující tři programovatelné jednosměrné šestnáctibitové čítače a blok £. číslicového procesoru s pamětí jo realizován známým zapojením osmibitového mikroprocesoru s paměťovými obvody pro řízení přeruiení a a vstupními a výstupními obvody.In a particular embodiment, a photoelectric position sensor manufactured for numerically controlling machines is used as a position sensor 11, 51, 51, 51, and commonly manufactured programmable counters / timers containing three are used in the blocks of several unidirectional pulse counters. programmable one-way 16-bit counters and block £. A digital processor with a memory is realized by a known eight-bit microprocessor circuit with memory interrupt control circuits and input and output circuits.

Blok £ je řelen jako známě zapojení číselných zobrazovacích prvků a tlačítek s možností připojení k mikroprocesoru.The block 6 is designed as a known circuit for numeric display elements and buttons with the possibility of being connected to a microprocessor.

V jiném konkrétním provedení lze použít čtyřbltéváho nebo Šestnáctibitového mikroprocesoru a jako odměřovacích čítačů použít např. programovatelných čtyřnásobných jednosměrných čítačů.In another particular embodiment, a four-yellow or sixteen-bit microprocessor may be used and, for example, programmable four-way unidirectional counters may be used as metering counters.

Půlení snímače polohy mohou být táž nahrazeny snímači jiného typu tak, Ss mezi snímač a blok rozližení směru je zapojen převodník výstupního signálu snímače na půlení přírůstkový signál. Tímto způsobem lze použít zapojení podle vynálezu např. k odměřování pomocí laserového dálkoměru.The half-position encoder may also be replaced by other type sensors, so that the Ss between the encoder and the directional direction block is connected to the transducer output signal converter to the incremental signal. In this way, the circuit according to the invention can be used, for example, for measuring by means of a laser rangefinder.

Rovněž lze na vetup bloku rozlišení směru připojit pulsní výstupy libovolného zařízení, jehož výstupní signály obsahují informaci o svStlování či smenSování nějaká veličiny, a tak vyuSlt zapojení podle vynálesu k číslsněmu vyhodnocování táto veličiny.It is also possible to connect the pulse outputs of any device whose output signals contain information about the brightening or shifting of a variable to the directional resolution block, and thus use the circuit according to the invention to numerically evaluate this variable.

Zapojeni podle vynálezu je vhodné k číslicovému vyhodnocování polohy, délky, vzdálenosti nebo rychlosti pohybu pohyblivých částí v číslicovém řízení strojů, v měřící a regulační technice e v měrová technice.The circuitry according to the invention is suitable for numerically evaluating the position, length, distance or speed of movement of moving parts in numerical control of machines, in measuring and control technology and in measuring technology.

Claims

1. Wiring for digital bisection of position encoders characterized by the fact that the outputs of bisection position encoders (11, 21, 31, 41, 51) are connected to the encoder pulse inputs (12, 22, 32, 42, 52) of direction outputs are connected to counter inputs of unidirectional counters of block (3, 4) n Multiple unidirectional counters, data inputs and outputs of block (3, 4) of several unidirectional counters are connected via data bus (501) to data inputs and outputs of block (5) of digital processor with the memory, the address and control inputs of the block (3, 4) of several unidirectional counters are connected via the address and control buses (502) and the address and control outputs of the memory processor block (5).

2. The circuit according to claim 1, characterized in that the output of the decrement pulses of movement in one sense with the direction block (12, 22, 32) is connected to the counter input of one unidirectional counter of the block (3, 4) of several unidirectional counters. The directional direction is connected to the counter input of a further one-way counter of the block (3, 4) of several one-way counters.

Connection according to claim 1, characterized in that the second inputs of the blocks (12, 22, 32, 42,

92) detects the direction and a constant frequency pulse generator output (10) is connected to the counter input of one unidirectional counter of the block (3) of several unidirectional counters.

Connection according to claim 2 or 3, characterized in that the data inputs and outputs of the control and indicating block (6) are connected to the data bus (501), the address and control inputs of which are connected to the address and control bus (502).

5. Connection according to claim 2 or 3 or 4, characterized in that the communication inputs and outputs (503) of the memory processor block (5) are connected and the communication inputs and outputs of the device (7) are further operated by the information.