SU1295518A1 - Преобразователь перемещени в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике анало го-цифрового преобразовани  перемещений и может использоватьс  в системах автоматики дискретного дей .стви , содержащих контролируемые подвижные объекты. Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовател . Преобразователь перемещени  в код содержит блок считывани , блок согласовани , блок грубого отсчета,, блок точного отсчета. Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что блок считывани  питаетс  пилообразным током, зависимость выходных напр жений блока считывани  от перемещени  аппроксимируетс  зависимостью напр жени  от времени в блоке точного отсчета. Значение выходного напр жени  работающей вторичной обмотки считывани  сравниваетс  с измен юпщмс  напр жением в блоке точного отсчета, интервал вре- мени от начала изменени  напр жени  в блоке точного отсчета до момента установлени  равенства этого напр жени  и напр жени  на выходе рабо- танлдей вторичной обмотки блока счи- тьшани  преобразуетс  в код, значение которого равно перемещению. 5 ил. с сл с to со сл СП

Description

1 1

Изобретение относитс  к технике аналого-цифрового преобразовани  перемещений и может быть использовано в системах автоматики дискретного iдействи , содержащих управл ющие вы- числительные машины.

Цель изобретени  - повьшение точности преобразовател  перемещени  в код.

На фиг. 1 приведена принципиаль- на  схема преобразовател  перемещени  в код; на фиг. 2 - конструкци  блока считывани ; на фиг. 3 - графики зависимости напр жений на информационных выходах блока считывани  от перемещений.подвижного элемента; на фиг. 4 - временные диаграммы работы преобразовател ; на фиг. 5 - совмещенные по ос м ординат график временной зависимости выходного напр жени  функционального преобразовател  блока точного отсчета и график зависимости выходного напр жени  одной из вторичных обмоток блока считы вани  от перемещени .

Преобразователь перемещени  в код содержит блок 1 считьтани , блок 2 согласовани , блок 3 грубого отсчета блок 4 точного отсчета. Блок 1 считывани  выполнен в виде первичной обмотки 5 и К вторичных обмоток 6-8 (на фиг. 1 приведен пример дл  ). Блок 2 согласовани  выполнен в виде пороговых элементов 9-11, ключей 12- 14, порогового элемента 15, элемен- тов И 16-18, интерторов 19-21, элемента И 22. Блок 3 грубого отсчета выполнен в виде элементов И 23-26, регистра 27, преобразовател  28 кода с выходом 29. Блок 4 точного отсчета выполнен в виде генератора 30, делител  31 частоты, генератора 32 пилообразного тока, элемента И-НЕ 33, компаратора 34, элемента И 35, счетчика 36, регистра 37 с выходом 38, формировател  39 импульса и суммато- ра 40, делител  41 напр жени , ключа 42, интегратора 43, делител  44 напр жени , интегратора 45, делителей 46 и 47 напр жени , образующих функциональный преобразователь 48.

Блок 1 считывани  вьшолнен в виде ферромагнитного,цилиндрического основани  49 с закрепленными на нем первичной обмоткой 5 и вторичными обмотками 6-8, вторичные обмотки 6-8 разделены между собой диэлектрическими прокладками 50, подвижного эле

0

55

O 5 5

30

40

45

182

мента 51, выполненного в виде полого

ферромагнитного цилиндра.

Преобразователь перемещени  в код работает следующим образом.

Выходные импульсы задаклцего генератора 30 преобразуютс  делителем 31 частоты в сигналы пониженной частоты , длительность импульсов которых близка к периоду их следовани . Импульсы управл ют работой генератора 32 таким образом, что в-течение их длительности на выходе генератора 32 формируетс  пилообразный ток, который создает линейно измен ющийс  магнитный поток между обмотками 5-8..

Магнитное сопротивление цепи, по которой замыкаетс  кажда  из составл ющих магнитного потока, в.основном складываетс  из магнитного сопротивлени  участков ферромагнитного основани  49, охватываемых соответствующей вторичной обмоткой 6-8,и магнитного сопротивлени  воздушной области, окружающей соответствующую обмотку

6-8. Причем, когда к обмоткам 6-8 приближаетс  подвижный элемент 51, магнитное сопротивление воздушной области снижаетс  тем сильнее, чем больша  часть данной вторичной обмотки охватываетс  подвижным элементом 51.

Таким образом, величины магнитных потоков через вторичные обмотки 6-8 завис т от координаты подвижного элемента 51, отсчитываемой вдоль оси X контролируемых перемещений (ось х неподвижна, координата X дл  определенности отсчитываетс  по положению первой правой кромки подвижного элемента 51, фиг. 2). Так, дл  положени , изображенного на фиг. 2, вторична  обмотка 6 охвачена подвижным элементом 51 полностью, поэтому значение магнитного потока через обмотйу 6 максимально. Вторична  обмотка 7 охвачена подвижным элементом 51 частично: права  кромка подвижного элемента 51 (фиг. 2) не выходит за правую границу вторичной обмотки 7. Вторична  обмотка 8 (фиг. 2) вовсе не охвачена подвижным элементом 51, чем обусловлено распределение магнитных потоков через обмотки 6-8 в данном положении подвижного элемента 5 Г.

Форма изменени  магнитных потоков во времени повтор ет форму создающего их тока.

Напр жени , снимаемые с выходов вторичных обмоток 6-8 в -интервалах рабочего хода генератора 32, посто нные , величина их зависит от положени  обмоток 6-8..

Вторичные обмотки 6-8 соединены с входами пороговых элементов 9-11 и 15 блока 2 теми из своих выводов, пол рность напр жени  на которых относительно общей шины преобразовате- л  в течение рабочих интервалов положительна .

Графики зависимостей напр жений и,, и , и обмоток 6-8 от координаты X подвижного элемента 51 показывают одинаковую закономерность напр жений вторичных обмоток 6-8 от ве1шчи- ны перемещени  X (фиг, 3).

Каждый из пороговых элементов 9-11 имеет один и тот же уровень ерабатывани , превьпиение которого выходным сигналом, ведет к смене выходного напр жени  порогового элемента. По- роговый элемент 15 имеет зФовень срабатывани , соответствующий достиже- нию правой кромкой подвижного элемента 51 положени  правой грайицы зоны преобразовани .

Когда подвижный элемент 51 выведен из зоны преобразовани  и не охватыва ,ет ни одну из вторичных обмоток 6-8, их выходные сигналы не превышают пороговых значений. С выходов пороговых элементов 9-11 и 15 на в ходы элементов И 23-26 поступают напр жени  низкого уровн .

По отрицательным фронтам выходных импульсов делител  31 частоты с небольшой задержкой запускаетс  формирователь 39, выходные импульсы кото- рого стробируют занесение информации с пороговых элементов 9-11 и 15 в регистр 27. Эта информада  заноситс  в регистр 27 в виде кода, значение которого слева направо соответствует состо ни м выходов пороговых элементов 9-11 и 15.

В рассматриваемом случае значени  всех цифр разр дов равны нулю (0000). На выходе 29 преобразовател  28 ус- танавливаютс  также нулевые зна чени  (000).

Если права  кромка, подвижного элемента 51 заходит на участок вторичной обмотки 6, то на выходе порого- вого элемента 9 по вл етс  сигнал высокого уровн  (фиг. 3) и комбина ци  выходных состо ний пороговых элементов 9-П и 15 принимает значение 1000, очередным выходным импульсом формировател  39 заноситс  в регистр 27 и преобразователем 28 приводитс  к виду 001. Кох да все три вторичных обмотки 6-8 полностью охвачены подвижным элементом 51, выходной сигнал вторичной обмотки 8 достигает уровн  срабатывани  порогового элемента 15 и превьшает его. Кодова  комбинаци  выходных состо ний пороговых элементов 9-11 и 15 заноситс  по импульсу формировател  39 в регистр 27 и имеет вид 1111. На выходе преобразовател  28 код имеет значение 100.

Занесение выходных состо ний пороговых элементов 9-11 и 15 происходит по импульсу формировател  39, причем врем  задержки переключени  выходных состо ний пороговых элементов 9-11 и 15 выбрано превьшающим врем  задержки начала выдачи выходного импульса формирователем 39 от- - сительно отрицательного фронта выходного импульса делител  31 частоты . Дополнительную задержку изменени  выходных сигналов пороговых элементов 9-11 и 15 вносит генератор 32 Длительность выходных импульсов формировател  39 выбираетс  такой, чтобы в регистр 27 заносилась кодова  комбинаци  выходных состо ний пороговых элементов 9-11 и 15, сохран ема  ими в течение определенного времени после окончани  рабочего интервала.

Формирование младших разр дов выходного кода преобразовател  про-, исходит следующим образом..Поступление напр жени  высокого уровн  на управл ющие входы ключей 12-14 и 42 ведет к замыканию их, а напр жени  низкого уровн  - к их размыканию.

Поскольку на участках установки вторичных обмоток 6-8 зависимости их выходных напр жений от перемещени  повтор ют друг друга (с учетом сдвига на посто нное рассто ние), рассмотрение процесса формировани  младших разр дов приводитс  лишь дл  одного из этих участков, а именно на участке вторичной обмотки 6.

Ключ 12 замкнут выходным напр жением элемента И 16, а ключи 13 и 14 разомкнуты. Через замкнутый ключ 12 подаетс  напр жение с обмотки 6. Функциональна  зависимость выходного напр жени  обмотки 6 от рассто ни  X известна либо по результатам проектных расчетов блока 1, либо по результатам его испытани  и может быть представлена в виде многочлена

иДх)

а.Х

+ а

X

а,Х

+ а

где а. ,а

п - натуральное число; |, ..., коэффициент аппроксима- , , ..Ции.

С достаточной степенью точности зависимость напр жени  от перемещени  X можно аппроксимировать многочленом третьей степени. Эта зависи- моть формируетс  следующим образом. На выходе делител  47 напр жени  вьщел етс  посто нное напр жение. Через делитель 41 напр жени  протекает выходйой ток генератора 32, на выходе которого вьщел етс  линейно возрастающее во времени напр жение. На выходе интегратора 43 выдел етс  напр жение, пропорциональное квадрату времени в течение которого оно интегрируетс , а на выходе интегратора 45 выдел етс  напр жение пропорциональное кубу интервала времени , в течение которого оно интегрируетс , В сумматоре 40 выходные напр жени  делителей 41, 44, 46 и 47 суммируютс  и на выходе получаетс  зависимость напр жени  от времени, аналогична  зависимости напр жени  на вторичных обмотках 6-8 от перемещени  X. Выходное напр жение сумматора 40 (фи1, 4) сравниваетс  на первом входе компаратора 34 с напр жением вторичной обмотки 6, подаваемым через замкнутый ключ 12 на второй вход компаратора 34, С момента начала рабочего цикла и до момента, когда напр женке с выхода сумматора 40 сравн етс  с напр жением на информационном выходе блока 1, с выхода компаратора 34 на вход элемента И 35 подаетс  напр жение высокого уровн ,

Выход порогового элемента 9 находитс  в единичном состо нии, а выход порогового элемента 15 - в нулевом. На оба входа элеманта И 22 поступают сигналы высокого уровн . С выхода элемента И 22 на вход элемента И 35 подаетс  напр жение высокого уровн . Таким образом, в течение интервала времени, пока напр жение на выходе сумматора 40 меньше напр жени  на информационном выходе блока 1, на

5

0

5

0

5

0

5

0

5

счетный вход счетчика 36 поступают импульсы с генератора 30. Двоичный код, сформированный счетчиком 36 и заносимый в регистр 37, пропорционален координате X подвижного элемента 51 на участке установки вторичной обмотки 6. После срабатывани  компаратора 34 нарастание выходного напр жени  сумматора 40 продолжаетс  (фиг, 5), Таким образом, на выходе 38 формируетс  код младших разр дов координаты X положени  подвижного элемента 51.

Общий выходной код преобразовател  определ етс  совокупностью выда- BaeNbix на выходе 29 значений старших разр дов и вьвдаваемых на выходе 38 значений млад)11их разр дов.

После записи двоичного кода счетчика 36 в регистр 37 выходной импульс элемента И-НЕ 33 (фиг. 4) устанавливает счетчик 36 в исходное состо ние и описанный процесс преобразовани  координаты X повтор етс .

Когда подвижный элемент -51 не охватывает .ни одной из вторичных обмоток 6-8 или охватывает полностью все вторичные обмотки 6-8, на выходе 38 регистра 37 значение кода равн етс  нулю.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь перемещени  в код, содержащий блок считывани ,вьтол-i ненный в виде К вторичных обмоток и подвижного элемента, блок согласовани , выполненный в виде (К + 1) элементов И и двух ключей, блок точного отсчета, выполненный в виде регистра , блок грубого отсчета, выполненный в виде регистра, блок считывани  информационными выходами соединен с информационньичи входами . блока согласовани , выходы грубого отсчета которого соединены с информационными входами блока грубого отсчета, а вькод точного отсчета - с информационным входом блока точного отсчета, отличающийс  тем, что, с целью повьшзени  точности преобразовател , в нем в блок считывани  введены первична  обмотка и ферромагнитное цилиндрическое основание, на котором по всей длине расположена первична  обмотка, поверх которой расположены К вторичных обметок, выполненных в виде секций, которые разделены диэлектрическими проклад15

   25

   7129 55

   ками, а подвижный элемент выполнен в виде ферромагнитного цилиндра, охватывающего вторичные обмотки, выходы вторичных обмоток  вл ютс  информационными выходами блока считы- 5 вани , первый конец первичной обмотки  вл етс  управл ющим входом блока считывани , а второй конец первичной обмотки - управл ющим выходом блока считывани , в блок согласовани  вве- О аны К инверторов, (К-2) ключа и К+1) пороговых элемента, входь К пороговых элементов  вл ютс  информационными входами блока согласовани  и соединены с информационными входами соответствующих ключей, выходы которых объединены и  вл ютс  выходом точного отсчета блока согласовани , выходы К пороговых элементов соединены с первыми входами одноимен- 20 ных элементов И, выходы которых соединены с yпpaвл ющи a входами одноименных ключей, вход (К+1)-го по- рогового элемента соединен с входом К-го порогового элемента, выход кажого из последующих пороговых элементов соединен через соответствующий инвертор с вторым входом предыдущего элемента И, первый вход первого элемента И и второй вход К-го элемента И соединены с входами (К+1)-го элемента И, выход которого  вл етс  управл ющим выходом блока согласовани , выходы пороговых элементов  вл ютс  выходами грубого отсчета блока 35 согласовани , в блок точного отсчета введены задающий генератор, делитель частоты, генератор пилообразного тока , формирователь импульсов, четыре делител  напр жени , ключ, два ин- 40 егратора, сумматор, компаратор, элемент И-НЕ, элемент И и счетчик, выход задающего генератора соединен с первым входом элемента И и входом делител  частоты, выход которого 45 соединен с первым входом элемента -НЕ, входом формировател  импульса, первым входом первого делител  нап жени , управл ющим входом ключа и управл ющими входами интеграторов 50 входом генератора пилообразного тока, выход которого  вл етс  первым управл ющим выходом блока точного отсчета, первый вход второго делите  напр жени ,  вл етс  первым управ- 55  ющим входом блока точного отсчета.

   30

   5

   5

   55

   5 О 0 5 0 5 0 5

   0

   18- . 8 выход второго делител  напр жени  соединен через 1сг1юч с входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом третьего делител  напр жени  и входом второго интегратора , выход которого соединен с первым входом четвертого делител  напр жени , вторые входы делителей напр жени  соединены с общей шиной, а выходы - с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого  вл етс  информационным входом блока точного отсчета, а выход соединен с вторым входом элемента И, третий вход которого  вл - етс  вторым управл ющим входом блока точного отсчета, а выход соединен с счетным входом счетчика, выход которого соединен с информационным входом регистра, выход которого  вл етс  информационным входом блока точного отсчета, выход формировател  импульса соединен с вторым входом элемента И-НЕ, входом записи регистра и  вл етс  вторым управл ющим выходом блока точного отсчета, выход элемента И-НЕ соединен с входом обнулени  счетчика, в блок грубого отсчета введены (K+t) элементов И1 и преобразователь кода, первые входы элементов И  вл ютс  информационными входами блока грубого отсчета, второй вход первого элемента И соединен с вторыми входами остальных элементов И и  вл етс  управл ющим входом блока грубого отсчета, выходы элементов И соединены с соответствующими входами регистра, выход которого соединен с входом преобразовател  кода, выход которого  вл етс  информационным выходом блока грубого отсчета, первый управл ющий выход блока точного отсчета соединен с уп- равл юпрм входом блока считывани , управл ющий выход которого соединен с первым управл ющим входом блока точного отсчета, второй управл к ций выход которого соединен с управл ющим входом блока грубого отсчета, управл киций выход блока согласовани  соединен с вторым управл ющим входом блока точного отсчета, информационные выходы блока точного отсчета и блока грубого отсчета  вл ютс  выходами преобразовател .

   РЗ

   5/ 50

   3

   i TO /7 X 7x X

   u.5

   Редактор H.Тупица

   Составитель Е.Бударина

   Техред В.Кадар Корректор М.Самборска 

   627/61

   Тираж 902 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, т, Ужгород, ул. Проектна , А