SU1352652A1 - Преобразователь перемещени в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных или угловых перемещений. Целью изобретени   вл етс  повьппение точности преобразовател . Дл  достижени  поставленной цели в преобразователь , содержащий генератор 1 импульсов, счетчик 2, фазорасщепитель 3, первый и второй усилители 7,8, фазовращатель 9, блок 12 элементов И, нуль-компараторы 13 и 14, дифференциальный усилитель, введены сумматор 10, второй и третий дифференциальные усилители 20,21, третий нуль-компаратор 15, два элемента И 16,18, два элемента ЗАПРЕТ 17,19, два интегратора 22,23, а фазорасщепитель содержит 4мльтр, управл емый фазовращатель . Импульсы генератора импульсов сл со СП ю О5 сл. N5 фиг./

Description

поступают на вход счетчика, из выходного сигнала которого с помощью фазорасщепител  формируютс  два синусоидальных сигнала, поступающих на входы фазовращател . При по влении выходного сигнала фазовращател  на выход преобразовател  через блок элементов И поступает код счетчика, соответствующий перемещению вала фазовращател . При отклонении сдвига фаз между входными напр жени ми фазовращател  от 90 с помощью первого и второго нуль-компараторов, первых элементов И и ЗАПРЕТ, первого диф({)е- ренциального усилител  и первого ин1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных или угловых перемещений с помощью датчиков типа индуктосин, а также в системах с ЧПУ и программн управл емых координатных в системах ЧПУ и программно-управл емых координатных столах.

Целью изобретени   вл етс  по вы- шение точности преобразовател .

На фиг.1 представлена функциональна  схема преобразовател ; на фиг.2 временные диаграммы его работы; на фиг.З - схема управл емого делител  напр жени ; на фиг.4 - схема управл емого фазовращател .

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, фазорас- щепитель 3, содержащий фильтр 4, управл емый делитель 5 напр жени  и управл емый фазовращатель 6, усилители 7 и 8, фазовращатель 9, сумматор .10, дифференциальный усилитель II, блок 12 элементов И, нуль-компараторы 13 - 15, элемент И 16, элемен ЗАПРЕТ 17, элемент И 18, элемент запрет 19, дифференциальные усилители 20 и 21, интеграторы 22 и 23.

Управл емьй делитель напр жени  содержит резистор 5.1, резистор 5.2 светодиод 5.3 резисторной оптопары, резистор 5.4, управл емый фазовращатель содержит согласующий трансформатегратора вырабатьпзаетс  сигнал рассогласовани , который поступает на управл ющий вход управл емого фазовращател  фазорасщепител . При различии амплитуд входных напр жений фазовращател  сигнал рассогласовани  формируетс  с помощью сумматора, второго дифференциального усилител , третьего нуль-компаратора, вторых элементов И и ЗАПРЕТ, третьего дифференциального усилител  и второго интегратора , который поступает на управл ющий вход управл емого делител  напр жени  фазорасидепител . 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

тор 6.1, резисторы 6.2, 6.3, конденсатор 6.4, ,резистор 6.5 и светодиод 6.6 резисторной оптопары, резистор 6.7.

Устройство работает следующим образом .

Сигнал частоты f, от генератора 1 мпульсов поступает на вхо д счетчика 2 (фиг.2), служащего делителем часто- ты и узлом управлени  работой блока 12 элементов И. Сигнал от счетчика 2 частотой fj поступает на фазорасще- питель 3. Последний вырабатывает два синусоидальных напр жени  Uj и Lf, которые усиливаютс  усилител ми 7 и

8и поступают на входы фазовращател 

9в виде двух напр жений U и Од (фиг.2). Эти напр жени  должны всегда

иметь одинаковую амплитуду и Лазовый сдвиг 90% т.е. U, U,Ug - 90°. Тогда результаты преобразовани  перемещений, которые снимаютс  с выходов блока 12 в виде п-р азр дного.

25

двоичного кода,  вл ютс  истинными.

30

В этом случае напр жени  Ujj и ,, подаваемые на управл ющие входы блоков 5 и 6, равны нулю. Импульсные сигналы и, 14- (.2), формируемые с помощью нуль-органов 13 и 14, так расположены на временной оси, что сигналы от элементов 16 и 17 равны друг другу по длительности. Пост.упив на входы дифференциального усилител  20, они преобразуютс  в разнопол рнзпо

.31

последовательность IJj (фиг.2а), причем длительности каждой ее части равны между собой, т.е. /) dt.

Если амплитуды тех ке частей сигна ла Ujj также равны между собой, т.е. , то с помощью интегратора 22 получают сигнал, равный нулю, т.е. и,у l/ 2i Edi-|Edg О, , где fj, - посто нна  интегрировани .

Работа системы коррек1у1И погрешности от неравенства амплитуд напр жений О-у и основана на преобразовании разности и,- сначала в угол сдвига по фазе ц, а затем в напр жение . Дл  этого в устройство включены блоки 10 и 11, нуль-орган 15, усилитель 11 и интегратор 23.

Благодар  этому преобразованию задача контрол  за равенством амплитуд напр жений U и Uj сводитс  к задаче контрол  ортогональности напр жений и и . Поэтому работа оставшейс  части данной схемы работает аналогично предыдущей системе и в исходном состо нии имеем U23 0.

Если какое-либо из условий: U Ug и и Uj 90 , - нарушаетс , то приводитс  в действие система выделени  сигнала ошибки и осуществл етс  ее коррекци . Пусть возникла неортогональность cf и т Ug - 9.0° О, Тогда с помощью элементов И 18, ЗАПРЕТ 19 получают импульсы, длительность которых пропорциональна углам Т/4 - с и Т/4 + of соответственно (Т - период колебаний напр жений If. и и„). С по 5

мощью интегратора 23 получают напр жение f.

и„ -i EdtJ -|- , (1)

пол рность которого отрицательна, а значение пропорционально удвоенному значению ошибки с/. Это напр жение поступает на управл ющий вход управл емого фазовращател  6 и вызывает уменьшение значени  а путем увеличени  фазы напр жени  U. При с/ О получают Urjj О, что вызывает противоположные изменени  фазовых соотношений между напр жени ми U и Ug.

Аналогично работает система коррек ции погрешности от неравенства амплитуд напр жений tl, и IFg . Пусть в процессе эксплуатации устройства возникла ситуаци , когда и i ; Ujm. Тогда фазовый угол между векторами U, меньше 90, следовательно, возникает

524

угол (- ошибки, который равен ii ,, - 90 0. Эта ситуаци  идентична изображенной на фиг.26. С

помощью нуль-органа 15 и усилител  11 схем 18 и 19 получают импульсы, пропорциональные по длительности углам Т/4 - д и Т/4 + V соответственно. Дифференциальный усилитель 21 из этих

импульсов формирует разнопол рный импульсный сигнал, подобный сигналу Uj, на фиг.2а, который с помощью интегратора 23 преобразуетс  в напр жение

„ 2Е

23 ----- Н -и

и.

(2)

Его подача на управл емый масштабный преобразователь 5 вызывает увели-

чение амплитуды напр жени  U (и U,). При Пд получают напр жение 7 О и характер работы узла 5 противоположный .

Кажда  из рассмотренных систем

коррекции погрешностей реагирует только на определенный тип ошибок. Это означает неортогональность напр жений и, и и g, не вызывает по влени  сигнала на выходе интегратора 23, а

неравенство амплитуд не отражаетс  на работе интегратора 23. Така  разв зка достигнута благодар  использованию сумматора 10, дифференциального усилител  II, а также нуль-компаратора 5 и дифференгщального усилител  21. Она гарантирует возможность одновременной работы обеих систем коррекции .

Разв зка цепей управлени  от цепей передачи сигналов обеспечиваетс  применением в узлах 5 и 6 резистор- ных оптронов. Один из возможных вариантов управл емого делител  напр жени  с резисторными оптронами приведен на фиг.З. Вторична  цепь оптрона (фоторезистор 5.2) вместе с посто нным резистором 5.1 образуют регулируемый делитель напр жени . Управление изменением его коэффициента передачи

осуществл етс  оптическим путем - изменением интенсивности излучени  светодиода 5.3 (первична  цепь оптрона ). В исходном состо нии (при нулевом сигнале управлени , т.е. Ujj

о) благодар  подключению первичной цепи оптрона к источнику напр жени  Е и подбору ограничительного резистора 5.4 выбирают оптимальную рабочую точку оптрона. Затем подбором

резистора 5.1 устанавливают требуемую амплитуду напр жени  Uj. После такой подготовки данный узел готов к работе . Коэффициент передачи равен К о 1

т к;;7к,гпри О сопротивление фоторезистора 5,2 увеличиваетс , вследствие чего значение Kj возрастает и наобо- рот. Отсутствие электрической св зи между первичной и вторичной цеп ми оптрона (цеп ми управлени  и передачи сигналов) обеспечивает наименьший уровень помех в устройстве и также способствует повьшению его точности благодар  улучшению стабильности показаний ,

В схеме управл емого фазовращател  6 (фиг,4) фоторезистор 6,5 вместе с посто нными резисторами 6,2, 6,3 и конденсатором 6,4, образует мостовую схему, диагональ питани  которой подключена к вторичной обмотке согласующего трансформатора 6,1, а измери- тельна  диагрналь мостовой схемы служит выходом. Коэффициент передачи

при R

(,. 1

R

t.,

имеет

А. 4

I.

- 2(xi: Ri7T

.ll2iX

Rt.f

X,,4 R

fe. 5

Из этого следует, что при имеем мнимый коэффициент передачи, что соответствует фазовому сдвигу 90°, При 7 X ( (которое соответ Ч

что

ствует случаю U 22 О) имеем arg 90° и наоборот.

Из выражений (1) и (2) видно, узлы формировани  сигналов ошибок от неортогональности и от неравенства амплитуд напр жений питани  датчика 9 всегда имеют в 2 раза большую чувствительность (пропорциональны удвоенному значению ошибки о/ или ( )., так как реализуют дифференциальный метод сравнени . Это гарантирует дополнительное уменьшение статических

ошибок .(зон чувствительности) систем автоматической коррекции погрешностей по сравнению с известным устройством,

Claims (3)

1. Преобразователь перемещени  в код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к входу счетчика, выход которог о подключен к входу фазорасщепител , выходы которо

ю 15 20 2Ь

40

ВО

55

ГО подключены к входам соответствующих усилителей, выходы которых подключены к входам фазовращател , выход которого подключен к управл ющему входу блока элементов Н, информационные входы которого соединены с группой выходов счетчика, а выходы  вл ютс  выходами преобразовател , выходы усилителей подключены к входам первого и второго нуль-компараторов соответственно , первьп дифференциальный уси- литет(ь, отличающийс  тем что, с целью повьппени  точности преобразовател , в него введены два элемента И, два элемента ЗАПРЕТ, сумматор , второй и третий дифференциальные усилители, два интегратора, третий нуль-компаратор, а фазорасще- питель выполнен в виде фильтра, вход которого  вл етс  входом фазорасщепител , а выход соединен с информационными входами управл емого делител  напр жени  и управл емого фазовращател , выходы которых  вл ютс  выходами фазорасщепител , выход первого нуль-компаратора соединен с первым входом первого элемента И и информационным входом первого элемента ЗА- ПРЕТ, выход второго нуль-компаратора соединен с вторым входом первого элемента И и входом запрета первого элемента ЗАПРЕТ, выходы первого элемента И и первого элемента ЗАПРЕТ подключены к иньертирующему и неинвертирующему входам первого дифференциального усилител  соответственно , выход которого через перв,1й интегратор подключен к управл ющему входу управл емого фазовращател  фазорасщепител ,выходы усилителей подключены к входам сумматора, выход которого через третий нуль- компаратор соединен с первым входом второго элемента И и информационным входом второго элемента ЗАПРЕТ, выходы усилителей подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам )зторого дифференциального усилител  соответственно, выход которого под- - ключен к второму выходу второго элемента И и входу запрета второго элемента ЗАПРЕТ, выходы второго элемента .И и второго элемента ЗАПРЕТ подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам третьего дифференциального усилител , выход которого подключен через второй интегратор к управл ющему входу управл емого делител  напр жени  фазорасщепител .

71

2. Преобразователь по п.1, о т - ли чающийс  тем, что управл емый делитель напр жени  содержит два резистора и резисторную оптопа- ру, один вывод первого резистора  вл етс  информационным входом управл емого делител , а другой его вывод  вл етс  выходом управл емого делите л  напр жени  и подключен к одному выводу резистора оптопары, другой вывод которого соединен с общей шиной , анод светодиода резисторной оптопары  вл етс  управл ющим входом управл емого делител  .напр жени , а катод его подключен к одному выводу второго резистора, другой вывод которого подключен к шине отрицательного потенциала.

3. Преобразователь по п.1, о т - отличающийс  тем, что управл емый фазовращатель содержит

а

526528

согласующий трансформа.тор, три резистора , конденсатор и резисторную опто- пару, вход согласующего трансформатора  вл етс  информационным входом управл емого фазовращател , выходы согласующего трансформатора подключены к одним выводам первого и второго резисторов, другие выводы кото1Q рых объединены и соединены с общей шиной, одни выводы первого и второго резисторов подключены к одним выводам конденсатора и резистора резисторной оптопары, другие выводы кото15 рьк объединены и  вл ютс  выходом управл емого фазовращател , анод светодиода резисторной оптопары  вл етс  управл ю1цим входом управл емого . фазовращател , а его катод соединен

2Q с одним выводом третьего резистора, другой вывод которого соединен с шиной отрицательного потенциала.

фиг. 2

un

фиг.З

U

т-1Л/

(pue.

Составитель М.Сидорова Редактор Н.Горват Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

5577/57

Тираж 900Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул,Проектна ,4