SU1559406A1 - Displacement-to-code converter - Google Patents
Displacement-to-code converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1559406A1 SU1559406A1 SU884450602A SU4450602A SU1559406A1 SU 1559406 A1 SU1559406 A1 SU 1559406A1 SU 884450602 A SU884450602 A SU 884450602A SU 4450602 A SU4450602 A SU 4450602A SU 1559406 A1 SU1559406 A1 SU 1559406A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- converter
- input
- analog
- functional
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к аналого-цифровым элементам автоматики. Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовател и достоверности определени границ диапазона преобразовани . Дл этого в преобразователь перемещений в код, содержащий трансформаторный датчик, четыре детектора амплитуд, два компаратора, источник переменного напр жени , источник опорного напр жени , коммутатор, первый функциональный преобразователь и аналого-цифровой преобразователь, введен второй функциональный преобразователь. При нахождении подвижного элемента в пределах преобразовани перемещений на выходах компараторов устанавливаютс напр жени низкого уровн и к входу аналого-цифрового преобразовател подключаетс выход второго функционального преобразовател , который совместно с первым функциональным преобразователем воспроизводит зависимость координаты подвижного элемента от величин продетектированных сигналов, получаемых на выходах трансформаторного датчика. Значени входного кода аналого-цифрового преобразовател пропорциональны контролируемой координате и не завис т от нерабочих поперечных смещений подвижного элемента. Когда подвижный элемент выводитс из диапазона преобразовани , на одном из выходов компараторов устанавливаетс напр жение высокого уровн , к входу аналого-цифрового преобразовател подключаетс источник опорного напр жени и на информационных выходах формируетс код переполнени , а на соответствующем контрольном выходе устанавливаетс сигнал высокого уровн . 6 ил.This invention relates to analog-to-digital automation elements. The aim of the invention is to improve the accuracy of the converter and the reliability of determining the limits of the range of conversion. To do this, a second function transducer is introduced into the transducer transducer into a code containing a transformer sensor, four amplitude detectors, two comparators, an alternating voltage source, a reference voltage source, a switch, the first functional transducer, and an analog-to-digital converter. When a moving element is located within the conversion of movements at the outputs of the comparators, low-level voltages are set and the output of the second functional converter is connected to the input of the analog-digital converter, which, together with the first functional converter, reproduces the dependence of the coordinates of the moving element on the detected signal . The values of the input code of the analog-digital converter are proportional to the controlled coordinate and do not depend on the non-working transverse displacements of the moving element. When the moving element is removed from the conversion range, a high level voltage is set at one of the comparators, a reference voltage source is connected to the A / D converter input, and a high level signal is set at the information outputs. 6 Il.
Description
Изобретение относитс к аналого- цифровым элементам системы автоматики .This invention relates to analog-to-digital elements of an automation system.
Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовател и достоверности определени границ диапазона преобразовани .The aim of the invention is to improve the accuracy of the converter and the reliability of determining the limits of the range of conversion.
На фиг. 1 показаны элементы датчика и функциональна схема преобразовател перемещений в код; на фиг. 2 иFIG. 1 shows the elements of the sensor and the functional diagram of the displacement transducer to the code; in fig. 2 and
3 - графики зависимостей выходных напр жений блока детектировани от перемещений соответственно при отсутствии и наличии люфта контролируемого объекта; на фиг. 4 - зависимости, построенные в относительных единицах, выходных напр жений двух детекторов, используемых дл формировани информации о текущих значени х контролиру-- емой координаты; на фиг. 5 - графики3 - plots of dependences of the output voltages of the detecting unit on displacements, respectively, in the absence and presence of play of the monitored object; in fig. 4 shows the dependences, built in relative units, of the output voltages of the two detectors used to generate information about the current values of the monitored coordinate; in fig. 5 - graphics
функций, обратных показанным на фиг, 4j на фиг. 6 - функциональные схемы гервого и второго функциональных преобразователей .the inverse functions shown in FIG. 4j in FIG. 6 - functional diagrams of the first and second functional converters.
..
Преобразователь содержит трансформаторный датчик 1, источник 2 переменного напр жени , блок 3 детектировани , функциональные преобразователи 4 и 5, блок 6 компараторов, ком- мутатор 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, источник 9 опорного напр жени . Трансформаторный датчик 1 выполнен в виде подвижного ферромагнитного элемента 10, Ш-образ- ного магнитопровода 11 с зубцами (не показаны) на крайних стержн х, обмоток 12 возбуждени и обмоток 13-16 считывани .The converter contains a transformer sensor 1, an alternating voltage source 2, a detecting unit 3, functional converters 4 and 5, a comparators unit 6, a switch 7, an analog-to-digital converter (ADC) 8, a reference voltage source 9. Transformer sensor 1 is made in the form of a movable ferromagnetic element 10, an Ш-shaped magnetic circuit 11 with teeth (not shown) on the outermost rods, excitation windings 12 and readout windings 13-16.
Блок 3 детектировани содержит де- текторы 17-20 амплитуды. Блок б компараторов выполнен в виде компараторов 21 и 22. Выходна шина 23 компаратора 21 и выходна шина 24 компаратора 22 вл ютс соответственно пер- вым и вторым контрольными выходами преобразовател . Коммутатор 7 выполнен в виде переключател 25 и элемента ИЛИ 26. Выходы 27 АЦП 8 вл ютс информационными выходами преобразовател . . Detection unit 3 contains amplitude detectors 17–20. The comparator block b is made in the form of comparators 21 and 22. The output bus 23 of the comparator 21 and the output bus 24 of the comparator 22 are the first and second control outputs of the converter, respectively. Switch 7 is configured as switch 25 and element OR 26. Outputs 27 of A / D converters 8 are information outputs of a converter. .
Функциональный преобразователь 4 содержит блоки 28-33 вычислений, сумматоры 34-36, функциональный преобразователь 5 - аналоговый блок 37 умножени , сумматоры 38 и 39 и аналоговый блок 40 делени .The functional converter 4 contains calculation blocks 28-33, adders 34-36, functional converter 5 — analog multiplication unit 37, adders 38 and 39, and analog division block 40.
Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.
Количество витков первой и второй секций обмотки 12 одинаково, так что переменный ток от источника 2 создает в каждой секции равные одна другой намагничивающие силы.The number of turns of the first and second sections of the winding 12 is the same, so that the alternating current from source 2 creates equal magnetizing forces in each section.
Обозначим координату центра (середины ) подвижного элемента 10, отсчитываемую вдоль оси х контролируемых перемещений, через х, шаг нанесени зубцов магнитопровода 11 через , нерабочие поперечные смещени подвижного элемента 10 вдоль оси у (люфт) через Su ; уровни переменных напр жений на обмотках 13-16 через , уровни выходных напр жений детекторов I7-20 через Un-U4e , а их совокупность Г ип,... ,иго через U (фиг. 2 и 3) .Denote the coordinate of the center (middle) of the moving element 10, measured along the x axis of the controlled movements, through x, the step of applying the teeth of the magnetic circuit 11 through non-working transverse displacements of the moving element 10 along the y axis (backlash) through Su; the levels of variable voltages on the windings 13–16 through, the levels of the output voltages of the detectors I7–20 through Un-U4e, and their totality, G yp, ..., yoke through U (Figures 2 and 3).
Рассмотрим получение выходной информации блока 3, а также контрольныйConsider getting the output information of block 3 as well as the control
цc
Q r Q r
Q 5 Q 5
50 5 50 5
00
4545
информации о наличии или отсутствии подвижного элемента 10 в диапазоне преобразовани дл случа , когда поперечные смещени подвижного элемента 10 отсутствуют (Su 0). В этом случае отсчитываемые вдоль оси у зазоры В6 и ом образуемые соответственно верхней кромкой подвижного элемента 10 (фиг. 1) с торцами зубцов верхней ветви магнитопровода 11, а также нижней кромкой подвижного элемента 1 0 с торцами зубцов нижней ветви магнитопровода 11, равны один другому по величине и имеют номинальное значение й0 .information on the presence or absence of the movable element 10 in the conversion range for the case when the transverse displacements of the movable element 10 are missing (Su 0). In this case, the gaps B6 and ohm, measured along the axis y, are formed respectively by the upper edge of the movable element 10 (Fig. 1) with the ends of the teeth of the upper branch of the magnetic circuit 11 and the lower edge of the moving element 1 0 with the ends of the teeth of the lower branch of the magnetic circuit 11, equal to each other largest and have a nominal value of j0.
Приближение подвижного элемента 10 к любому зубцу магнитопровода 11 характеризуетс увеличением степени заполнени ферромагнитным материалом подвижного элемента зоны между торцом данного зубца (независимо от того, принадлежит он верхней или нижней ветви магнитопровода 11) и противолежащим участком средней ветви магнитопровода 11. Величина магнитного потока , проход щего по такому зубцу, возрастает , а при наличии на зубце одной, из обмоток 13-16 соответственно возрастает и величина наводимого в ней электрического сигнала (фиг. 2). Наибольшие перекрыти зубцовых торцов, а следовательно, наибольшие уровни выходных сигналов обмоток 13-16 и пропорциональные им уровни выходных напр жений детекторов 17-20 амплитуды достигаютс при значени х X, равных значени м координат центров зубцов неподвижного магнитопровода 11. С удалением подвижного элемента 10 от какого- либо из зубцов, снабженных обмотками 13-16, магнитный поток, проход щий через данный зубец, ослабл етс , соответственно , снижаютс уровни наводимого в обмотке данного зубца сигнала и выходного напр жени св занного с ней детектора 17-20.Approaching the movable element 10 to any tooth of the magnetic circuit 11 is characterized by an increase in the degree of filling the area between the end of this tooth by the ferromagnetic material (regardless of whether it belongs to the upper or lower branch of the magnetic circuit 11) and the opposite portion of the middle branch of the magnetic circuit 11. The magnitude of the magnetic flux passing on such a tooth, it increases, and if there is one on the tooth, from the windings 13-16, the value of the electrical signal induced in it increases accordingly (Fig. 2). The greatest overlap of the toothed ends, and therefore the highest levels of the output signals of the windings 13-16 and the proportional levels of the output voltages of the detectors 17-20, amplitudes are reached at X values equal to the coordinates of the teeth of the fixed magnetic circuit 11. With the moving element 10 removed from any of the teeth provided with the windings 13-16, the magnetic flux passing through this tooth weakens, respectively, the levels of the signal induced in the winding of this tooth and the output voltage are reduced about her detector 17-20.
Комбинаци указанных участков возрастани , перехода через максимум и убывани зависимостей выходных напр жений детекторов 17-20 от перемещений подвижного элемента 10 дл Su 0 показана на фиг. 2. Зубцы верхней и нижней ветвей магнитопровода 11 имеют одинаковые форму и размеры, что с учетом указанного равенства зазоров, образуемых подвижным элементом 10 с зубцами верхней и нижней ветвей магнитопровода 11, обусловливает при ОThe combination of the indicated areas of increase, transition through a maximum, and decrease in the dependences of the output voltages of the detectors 17-20 on the movements of the moving element 10 for Su 0 is shown in FIG. 2. The teeth of the upper and lower branches of the magnetic circuit 11 have the same shape and dimensions, which, taking into account the specified equality of the gaps formed by the movable element 10 with the teeth of the upper and lower branches of the magnetic circuit 11, causes, at O
равенство уровней сигналов U U16 и U (Cj 11го соответственно. Нулевое значение координаты X (нижн граница диапазона преобразовани ) прив зано К положению подвижного элемента 10, дл которого уровни выходных сигналов обмоток 13 и 14, а также детекторов 17 и 18 попарно равны один друзход переключател 25, в результате чего опорный выход источника 9 соедин етс с входом АЦП 8, на выходе которого и в этом случае устанавливаетс код переполнени .equality of the signal levels U U16 and U (Cj 11th, respectively. Zero value of the X coordinate (lower limit of the conversion range) is related to the position of the moving element 10, for which the output levels of the windings 13 and 14, as well as the detectors 17 and 18 are equal in pairs to one drud the switch 25, as a result of which the reference output of the source 9 is connected to the input of the A / D converter 8, the output of which in this case also sets the overflow code.
Таким образом, информационной совокупностью кода переполнени АЦП 8 и напр жени единичного уровн шиThus, the information set of the overflow code of the A / D converter 8 and the unit voltage
гому U13 UGoma U13 U
-44 -44
U,7 U, 7
Верхн гра- ,п ны 23 предлагаемый преобразовательTop 23, the proposed converter 23
ница хг диапазона преобразовани прив зана к положению подвижного элемента 10, дл которого попарно равными вл ютс величины выходных сигналов обмоток 14 и 15, а также детекторов 18 и 19 UThe xi of the conversion range is tied to the position of the moving element 10, for which the magnitudes of the output signals of the windings 14 and 15, as well as the detectors 18 and 19 U are equal in pairs
4444
UU
tf tf
и)В и„i) B and „
Дл For
определенности прин то, что параметры датчика 1 обеспечивают положение хг (фиг. 2) .Certainly, sensor parameters 1 provide the position x2 (Fig. 2).
Коммутационное состо ние переключател 25 определ етс следующим образом . Если на его управл ющий вход воздействует напр жение нулевого уровн , то к входу АЦП 8, который (дл определенности) вл етс устройством параллельного действи , подключаетс выход функционального преобразовател 5, если же на управл ющий вход переключател 25 воздействует напр жение единичного уровн , то к входу АЦП 8 подключаетс выход источника 9. Когда подвижный элемент 10 выведен влево за пределы диапазона преобразовани перемещений (х « 0), то )gThe switching state of the switch 25 is determined as follows. If its control input is subjected to a zero-level voltage, then the input of the A / D converter 8, which (for definiteness) is a parallel device, is connected to the output of the function converter 5, but if the control input of the switch 25 is affected by a unit-level voltage, to the input of the ADC 8 is connected to the output of the source 9. When the movable element 10 is moved to the left outside the range of the displacement conversion (x "0), then)
UU
15 15
на выходе компаратора 21 устанавливаетс напр жение единичного уровн , а на выходе компаратора 22 - напр жение нулевого уровн . Одновременно высокий уровень напр жени с выхода компаратора 21 воздействует через элемент ИЛИ 26 на управл ющий вход пере- .ключател 25. Тогда к входу АЦП 8 подключаетс опорный выход источника 9, напр жение на котором выбираетс заведомо большим, чем верхний предел диапазона преобразовани входного напр жени АШ 8, и на выходе АЦП 8 устанавливаетс код переполнени , содержащий единицы во всех разр дах. the output of the comparator 21 is set to the voltage of the unit level, and the output of the comparator 22 is the voltage of the zero level. At the same time, a high voltage level from the output of the comparator 21 acts through the OR element 26 on the control input of the switch 25. Then the reference output of the source 9 is connected to the input of the ADC 8, the voltage at which is chosen to be much greater than the upper limit of the conversion range of the input voltage AC 8, and at the output of the ADC 8, an overflow code is set containing units in all bits.
Когда подвижный элемент 10 выведен вправо за пределы диапазона преобразовани перемещений (), тоWhen the movable element 10 is moved to the right outside the range of the displacement conversion (),
и„and"
U Ut-j , на выходе компаратора 21 устанавливаетс напр жение нулевого уровн , а на выходе компаратора 22 - напр жение единичного уров н , Выходное напр жение единичного уровн компаратора 22 через элемент ИЛИ 26 воздействует на управл ющийU Ut-j, the output voltage of the comparator 21 is set to zero voltage, and the output of the comparator 22 is the voltage level of the unit level, the Output voltage of the unit level of the comparator 22 through the OR 26 element acts on the control
- -
. .
1515
2020
сигнализирует о выводе подвижного элемента 10 влево за пределы диапазона преобразовани перемепэний, а совокупностью кода переполнени АЦП 8 и напр жени единичного уровн шины 24 - о выходе подвижного элемента 10 из диапазона преобразовани вправо. Наличие в этих случа х на выходе АЦП 8 кода переполнени исключает возможность выдачи устройством ложной, но сходной с достоверной информации .signals the output of the movable element 10 to the left beyond the range of the conversion of interlace, and the combination of the overflow code of the A / D converter 8 and the voltage level of the bus 24 to the output of the movable element 10 from the conversion to the right. The presence in these cases at the output of the ADC 8 overflow code eliminates the possibility of the device issuing false, but similar to reliable information.
Когда центр подвижного элемента 10 находитс в диапазоне преобразовани 25 перемещений, то U1S , U,0 s , а выходные напр жени компараторов 21 и 22 имеют нулевые уровни, воздействующие через элемент ИЛИ 26 на управл ющий вход переключател 25, что обусловливает подключение к входу АЦП 8 выхода функционального преобразовател 5. При Jo 0 напр жение U(o(X) и2о(Х)и однозначно соответст- вует координате подвижного элемента 10 (фиг. 2). При нерабочем смещении подвижного элемента 10 0« О вверх величина сигнала, наводимого в обмотке 16, и величина напр жени , снимаемого с выхода детектора 20, возрастают , а уровни сигналов в обмотках 13-15 и соответствующих им выходных напр жений детекторов 17-19 снижаютс (фиг. 3).When the center of the moving element 10 is in the conversion range of 25 displacements, U1S, U, 0 s, and the output voltages of the comparators 21 and 22 have zero levels acting through the OR 26 element on the control input of the switch 25, which causes the connection to the ADC input 8 of the output of the functional converter 5. At Jo 0, the voltage U (o (X) and 2o (X) and unambiguously corresponds to the coordinate of the moving element 10 (Fig. 2). With an off-shift of the moving element 10 0 "O up, the magnitude of the signal induced in the winding 16, and the voltage value, lower aemogo output from the detector 20 increases and the signal level in the windings 13-15 and their respective output voltages of detectors 17-19 are reduced (FIG. 3).
При нерабочих смещени х подвижно30With non-working displacements
3535
4040
4545
го элемента 10 S. 0 сигналы в об0element 10 S. 0 signals in about
5050
мотках 13-15 возрастают сравнительно с их уровн ми, соответствующими отсутствию нерабочих смещений, а сигнал в обмотке 16 ослабл етс . Величина выходного напр жени каждого из де- текторов блока 3 пр мо пропорциональна уровню его выходного сигнала.the coils 13-15 increase in comparison with their levels corresponding to the absence of idle displacements, and the signal in the winding 16 is attenuated. The magnitude of the output voltage of each of the detectors of block 3 is directly proportional to the level of its output signal.
По вление нерабочих поперечных смещений, измен величину сигналов в обмотках 13-15, не измен ет коорди- кат проекций центра подвижного элемента 10 дл его положений, при которых уровни сигналов обмоток смежных зубцов нижней ветви магнитопровода 11The appearance of non-working transverse displacements, changing the size of the signals in the windings 13-15, does not change the coordinate of the projections of the center of the moving element 10 for its positions at which the signal levels of the windings of adjacent teeth of the lower branch of the magnetic circuit 11
вл ютс равными один другому, т.е. равенстваare equal to one another, i.e. of equality
и„() U4f (X-0);and „() U4f (X-0);
(X хг) 0,(Х хг) вл ютс действительными и йл случаев Su ф 0.(X hg) 0, (X hg) are valid and there are cases of Su 0 0.
Поскольку люфт не вли ет на характер (качественный) возрастани и убывани функции U(X), то во всем диапазоне D ,, между выходными напр жени ми детекторов 17-19 поддерживаютс со.- отношени Since backlash does not affect the character of (qualitative) increase and decrease of the function U (X), the following ratios are maintained throughout the entire range D, between the output voltages of the detectors 17-19.
и(8 . если X 0; and (8. if X 0;
U,7 Uig , если X 0;U, 7 Uig, if X 0;
U(8 и,7 , U1B т U19 , если х.U (8, 7, U1B t U19, if x.
)в U,9 , если X х,) in U, 9, if X x,
1q U(8 И п , если Х хг .1q U (8 And p, if X hg.
Следовательно л как при наличии, так и при отсутствии нерабочих сме- щений в случае вывода подвижного элемента 10 влево за пределы диапазона преобразовани выход компаратора 21 находитс в единичном, а выход компаратора 22 - в нулевом состо ни х; при выводе подвижного элемента 10 за пределы диапазона преобразовани вправо выход компаратора 21 находитс в нулевом, а выход компаратора 22 в единичном состо ни х; при нахождении подвижного элемента 10 вне диапазона LO, по управл ющему сигналу единичного уровн с выхода элемента ИЛИ 26 переключатель 25 соедин ет опорный выход источника 9 с входом АЦП 8, на выходе которого устанавливаетс код переполнени .Consequently, both in the presence and in the absence of idle displacements in the case of moving the movable element 10 to the left beyond the conversion range, the output of the comparator 21 is in one, and the output of the comparator 22 is in the zero state; when moving the movable element 10 out of the conversion range to the right, the output of the comparator 21 is in the zero state, and the output of the comparator 22 is in one state; when the movable element 10 is outside the LO range, the unit level control signal from the output of the OR 26 switch 25 connects the reference output of source 9 to the input of the A / D converter 8, the output of which overflow code is set.
Когда при любом (- 00 00 ) центр подвижного элемента 10 перемещаетс внутри заданного диапазону пре образовани , на шинах 23 и 24 устанавливаютс напр жени нулевого уровн , и переключатель 25 соедин ет с входом АЦП 8 выход второго функционального преобразовател 5.When, for any (- 00 00), the center of the movable element 10 moves within a predetermined conversion range, a zero-level voltage is set on buses 23 and 24, and a switch 25 connects to the input of ADC 8 an output of the second function converter 5.
Рассмотрим работу преобразовател , когда подвижный элемент 10 расположен в рабочем диапазоне.Consider the operation of the Converter, when the movable element 10 is located in the operating range.
Максимально возможный уровень сигнала любого из детекторов 17-20 обозначим через Um(), тогда выходные напр жени детекторов 19 и 20 представл ютс в безразмерной форме как отношени The maximum possible signal level of any of the detectors 17-20 is denoted by Um (), then the output voltages of the detectors 19 and 20 are represented in dimensionless form as the ratio
2i- u«, 4t uzo/iv2i- u ", 4t uzo / iv
Кроме того, (Х/хг) - относительные перемещени подвижного элемента 10 (фиг. 4).In addition, (X / Xg) is the relative displacements of the movable element 10 (Fig. 4).
00
5five
0 зо 0 of
Q Q
Отсчет пары значений u(q jU2o уровней выходных напр жений детекторов 19 и 20 однозначно определ ет относительную Ч х и, абсолютную X хг- координаты подвижного элемента 10 на оси контролируемых перемещений .The count of a pair of values of u (q jU2o of the levels of output voltages of the detectors 19 and 20 unambiguously determines the relative H x and the absolute X xy coordinates of the moving element 10 on the axis of controlled movements.
Величины l , Чг , получаемые в результате детектировани блоком 3 выходных напр жений обмоток 15 и 16, в дальнейшем используютс как аргументы зависимости, отражающей установленную однозначность св зи fx (i г) (Фиг. 5), которую целесообразно аппроксимировать дробно-рациональными выражени ми относительно одной из величин J7, , с параметрами, завис щими от другой из величин фцThe l, chg values obtained as a result of the block detecting the 3 output voltages of the windings 15 and 16 are further used as dependency arguments reflecting the established uniqueness of the connection fx (i g) (Fig. 5), which should be approximated by fractional rational expressions with respect to one of the quantities J7,, with parameters depending on the other of the quantities fq
I-ТIT
3535
хx
ii
5 где а5 where a
(1);(one);
VV
1one
Ь| - безразмерные коэффициен - ты аппроксимации, вл ющиес функци ми g PJ Я безразмерные посто нные показатели степеней соответственно в слагаемых числител и знаменател аппроксимирующей функции;B | - dimensionless coefficients of approximation, which are functions of g PJ I are dimensionless constant exponents of powers, respectively, in terms of the numerator and denominator of the approximating function;
m - число слагаемых в числителе;m is the number of terms in the numerator;
п - число слагаемых в знаменателеn is the number of terms in the denominator
Зависимости а ; ( г) , Ъ , ( Ј2) представл ютс полиномамиDependencies a; (d), b, (Ј2) are represented by polynomials
™; .«. ™; . ".
-ЈьЦ1 3-ЈьЦ1 3
с посто нными параметрами аппрокси-with constant approximation parameters
мации аmatsii a
ГR
J J
q (независимыми от Ј ),q (independent of Ј),
Аппроксимаци функции двух переменных х( реализуетс функциональными преобразовател ми 4 и 5, причем прин то m , п| 2; р4 q1 1; рг q О, Ь, 0, т.е. указанные выражени аппроксимирующей функции и коэффициентов аApproximation of the function of two variables x (implemented by functional converters 4 and 5, with m, n | 2; p4 q1 1; pr q q O, b, 0, i.e. the indicated expressions of the approximating function and coefficients a
1one
конкретизируютspecify
с следующим образом: кwith as follows: to
а, , + Ь2 CWa, + b2 CW
а4 а( g Г + 5a4 a (g + 5
+ аr i+ ar i
2. 2
(1)(one)
Ч b,,f+ B b ,, f +
4-274-27
или с учетам размерности преобразуемых физических величинor taking into account the dimensions of the converted physical quantities
0 . . к 5.2 , (2,0 . to 5.2, (2,
где Ua, KQ, ;where Ua, KQ,;
UQz Ka ;UQz Ka;
иьг Kbg;Qbgg;
К - масштабный коэффициент параметров аппроксимации, имеющий размерность напр жени и выбираемый равнымK is the scale factor of the approximation parameters, which has the dimension of voltage and is chosen to be
um;um;
Ku масштабный коэффициент операции умножени напр жений, выбираемый равным (1 /U р, ) .Ku is the scale factor of the voltage multiplication operation chosen to be (1 / U p,).
Значени коэффициентов аппроксимации , содержащихс в выражени х дл а,, а2, Ь2) определ ютс экспериментальным или расчетным путем на этапе соответственно изготовлени или проектировани преобразователей. При опытном определении коэффициентов аппроксимации диапазон преобразовани перемещений разбиваетс на заданное число участков, с помощью образцовых средств механических измерений (например , микрометрического винта с индикатором) фиксируютс значени X на границах указанных участков диапазона преобразовани и измен ютс соответствующие этим значени м X уровни и,„ Ц™ выходных напр жений блока 3 дл р да значений люфта оц, измен емых в пределах Dy. Необходимост измер ть сами значени 6о нет, так как в определ емой функции х (Ј) аргументами вл ютс U1(/Um , U2o/Um и знать с достаточной точностью надо значени именно этих аргументов. Затем экспериментально полученный набор соответствий X«-(U19 U$0) или Х 2 с помощью метода наименьших квадратов преобразуетс в форму дробно-рациональной функции (1). Очевидно , что соотношение Јх С 2, ( $4 0) MB 0)1, где Ч, (« О) fЈj ((u О) входит в аппроксимирующую зависимость Јх(Ј) как частный случай.The values of the coefficients of the approximation contained in the expressions for a, a2, b2) are determined experimentally or by calculation at the stage of respectively manufacturing or designing converters. In the experimental determination of the approximation coefficients, the range of transformation of displacements is divided into a predetermined number of sections, using exemplary means of mechanical measurements (for example, a micrometric screw with an indicator), X values are fixed at the boundaries of the indicated sections of the conversion range and, ™ output voltages of unit 3 for a series of backlash values ots, varying within Dy. It is not necessary to measure the values of 6o themselves, since in the defined function x (Ј) the arguments are U1 (/ Um, U2o / Um and you need to know with sufficient accuracy the values of these arguments. Then the experimentally obtained set of correspondences X "- (U19 U $ 0) or X 2 using the least squares method is transformed into the form of a fractionally rational function (1). Obviously, the ratio Јx C 2, ($ 4 0) MB 0) 1, where H, ("O) fЈj ((u O) is included in the approximating dependence Јх (Ј) as a special case.
Первый функциональный преобразователь 4 формирует напр жени , вход щие в выражение (2)„ как функции от аргумента U2oррThe first functional transducer 4 forms the voltages included in the expression (2) as functions of the argument U2orp
Uq,« Ka, K(a«2V + a,2O Uq, "Ka, K (a" 2V + a, 2O
«а"but
,У€ОчР„, € OCH „
Vm Vm
+ иа(,фР1а ; С3)+ ia (, FR1a; C3)
-Ти-Ti
.Р,-..R,-.
Ka К гг11+ а«) Ka K gg11 + a ")
Л2L2
и „. ()Pil иand „. () Pil and
J« UnJ “Un
п (-& ггn (- & yy
WW
-V-V
къа к(ь21г; + ) (5) ka k (l21g +) (5)
5five
00
5five
00
Ub2l КЬ22. Ub2l Kb22.
Уровни иа„ , Ua(1 ,Levels Ia „, Ua (1,
и,and,
21 иагг 21 iagg
5 i5 i
Ub2, , и„ йзвестные по опытным или расчетным данным, задаютс (воспроизвод тс ) на установочных выходах источника 9.Ub2,, and "known by experimental or calculated data, are set (reproduced) at the installation outputs of the source 9.
Каждый из блоков 28-33 вычислений реализует непрерывную функцию трех переменных (фиг. 6, индексы г 28- 33 соответствуют позици м блоков 28- 33 вычислений)Each of the blocks 28-33 of the calculations implements a continuous function of three variables (Fig. 6, the indices of d 28-33 correspond to the positions of the blocks 28-33 of the calculations)
„,-,.„ Л.„, -,.„ L.
где Ur - выходное напр жение г-гоwhere Ur is the output voltage of gd
блока вычислений;block calculations;
Uri - напр жени , подаваемые соот- иг2,иг з ветственно на его первый,Uri is the voltage applied correspondingly to ig2, correspondingly to its first,
второй и третий входы; Mj, - задаваемые показатели степени .the second and third entrances; Mj, are given exponents.
Выходное напр жение детектора 20 и напр жени установочных выходов источника 9 развод тс по входам блоков 28-33 следующим образом:The output voltage of the detector 20 and the voltage of the installation outputs of the source 9 are diluted to the inputs of blocks 28-33 as follows:
00
U 20U 20
иand
U2 2. ЪЪ.Ъ U2 2. b.
и и and and
29, г 29, g
29,329.3
иэз,; зз.з; iz; ZZZ;
Ua,, - ,( Ua ,, -, (
иand
OilOil
им.them.
1 one
5five
00
5five
иаг, им., ; Uo,zi u,.«; иь2( u,2l. ;yag, im.,; Uo, zi u ,. "; h2 (u, 2l.;
Ub22. U«,1 Ub22. U ", 1
Кроме того, устанавливаютс In addition, are set
М-26 Р,M-26 R,
МM
1414
. мзо р«1; . MZO p "1;
мm
эuh
; М32. qa( ; M32. qa (
МM
53 53
Тогда на выходах сумматоров 34-36 реализуютс соотношени (3)-(5) и выдел ютс выходные напр жени соответственноThen, at the outputs of the adders 34-36, relations (3) - (5) are realized and the output voltages are allocated respectively
U,+ Ua, ;U, + Ua,;
и.and.
Ъ5B5
UU
аа U36aa U36
и,6 иьand, 6
г g
Эти напр жени подаютс на управл ющие входы второго функционального преобразовател 5: напр жение наThese voltages are applied to the control inputs of the second function converter 5: voltage to
вход блока 37, напр жени U, U36 - на входы слагаемых соответственно суматоров 38 и 39. Блоком 37 выдел етс уровень напр жени the input of the block 37, the voltage U, U36 - to the inputs of the terms of the summers 38 and 39, respectively. The block 37 allocates the voltage level
U37 Кэиа,и19 lUKa,- КГU37 Keya, and 19 lUKa, - KG
- Ка, (tft),.- Ka, (tft) ,.
На выходе сумматора 38 формируетс напр жениеAt the output of the adder 38 is formed voltage
U3a U37+ U35 ,Uw+ Uq± U3a U37 + U35, Uw + Uq ±
,(H, + a2(2) , поступающее на вход делимого блока 4 делени . , (H, + a2 (2), incoming to the input of the dividend block 4 division.
На выходи сумматора 39 выдел етс напр жениеThe output of the adder 39 is released voltage
UU
зэze
U,o+ U« + U, U, o + U "+ U,
Э6E6
, + ье(г), + sr (g)
19nineteen
воздействующее на вход делител блока 40 делени , выходной сигнал которого по величине равенacting on the input of the divider unit 40 division, the output signal of which is equal to
S.ii kljL±2i(lЈlS.ii kljL ± 2i (lЈl
«40 "40
КTO
аиai
Uw vUw v
- - - „ (- - - "(
3939
3 ,+ ь4ад3 + 4
где Кл масштабный коэффициент операции делени напр жений, имеющий размерность напр жени .where Cl is the scale factor of the voltage division operation, having the dimension of voltage.
Выбира дл определенности Ка К Um, видно, что полученна на выходе второго функционального преобразовател 5 величина представл е собой реализацию зависимости (2)Choosing for definiteness Ka Ka Um, it can be seen that the value obtained at the output of the second functional transducer 5 is the implementation of dependence (2)
и40 и, ог, ,«г) |- х si40 and, og,, "d) | - x s
тt
X,X,
S const - коэффициент пропорциональности (чувствительность по контро- . лируемому перемещению ) , не завис щий от поперечных смещений §. При Хр переключатель 5S const is the coefficient of proportionality (sensitivity by controlled displacement), independent of transverse displacements. When Xp switch 5
обеспечивает электрическое соединение выхода второго функционального преобразовател 5 с входом АЦП 8, который выдает по выходу 27 двоичный код, значени которого пропорциональ- 45 ны уровню преобразуемого АЦП 8 сигнала U,Q Ux, т.е. при нахождении цен- центра подвижного элемента I0 в пределах диапазона преобразовани выходной код устройства пропорционален ™ координате X и его значени не завис т от величины поперечных смещений 8ц , поскольку от указанной зависимости избавлена величина U provides the electrical connection of the output of the second functional converter 5 to the input of the A / D converter 8, which outputs a binary code at the output 27, the values of which are proportional to the level of the U, Q Ux signal 8 converted by the A / D 8, i.e. when the center of the moving element I0 is located within the conversion range, the output code of the device is proportional to the X coordinate and its value does not depend on the magnitude of the lateral displacements 8c, since the U value is spared from this dependence
выполненный в виде Ш-образного магни топровода, с трем зубца;да на каждом из крайних стержней, обмотку возбуждени , выполненную в виде двух секций , расположенных на основании Ш-об разного магнитопровода по обе стороны от центрального стержн , и подклю ченную к источнику переменного напр жени , подвижный ферромагнитный элемент , расположенный на центральном стержне, первую обмотку считывани , расположенную на среднем зубце верхнего стержн Ш-обраэного магнитопровода и соединенную с входом первого детектора амплитуды, вторую, третью и четвертую обмотки считывани , расположенные на трех зубцах нижнего стержн Ш-образного магнитопровода и соединенные соответственно с входами второго, третьего и четвертого детек торов амплитуды, выходы второго и четвертого детекторов амплитуды соединены с неинвертирующими входами соответственно первого и второго ком параторов, источник опорного напр жени , первый функциональный преобразователь , аналого-цифровой преоб- разов ат-ель к коммутатор отличающийс тем,что, с целью повышени точности преобразовател и достоверности определени границ диапазона преобразовани , в него введен второй функциональный преобразователь , выход первого детектора амплитуды соединен с первым входом первого функционального преобразовател выход второго детектора амплитуды соединен с первым входом второго функционального преобразовател , выход третьего детектора амплитуды соединен с инвертирующими входами перво го л второго компараторов, выходы которых вл ютс контрольными выходами преобразовател и соединены с управл ющими входами коммутатора, первый выход источника опорного напр жени соединен с первым информационным входом коммутатора, а второй выход соеди нен с вторым входом первого функционального преобразовател , выход которого соединен с вторым входом второго функционального преобразовател , выход которого соединен с вторым инUL (g),- SX, преобразуема в выход- формационным входом коммутатора, вы ..... .-. . « ri-XA rt r/- -Mn/ -i- /4Tir-s с- ГЧЛГТ ТТТЛТЛ f Q TT QTTfVmade in the form of an--shaped magnet of a ground wire, with three teeth; yes, on each of the outermost rods, an excitation winding, made in the form of two sections, located on the basis of the Ш-about a different magnetic conductor on both sides of the central rod, and connected to the source voltage, a movable ferromagnetic element located on the central rod, the first read winding located on the middle tooth of the upper pin of the W-shaped magnetic core and connected to the input of the first amplitude detector, the second, third and the fourth read winding, located on the three teeth of the lower H-shaped magnetic core and connected respectively to the inputs of the second, third and fourth amplitude detectors, the outputs of the second and fourth amplitude detectors are connected to the non-inverting inputs of the first and second separators, respectively, the source of the reference voltage, A first functional converter, an analog-digital converter, is al-a-to-switchboard, characterized in that, in order to increase the converter's accuracy and reliability, When the limits of the conversion range are entered, a second functional converter is entered into it, the output of the first amplitude detector is connected to the first input of the first functional converter, the output of the second amplitude detector is connected to the first input of the second functional converter, the output of the third amplitude detector is connected to the inverting inputs of the first L of the second comparator, outputs which are the control outputs of the converter and are connected to the control inputs of the switch, the first source output the reference voltage is connected to the first information input of the switch, and the second output is connected to the second input of the first functional converter, the output of which is connected to the second input of the second functional converter, the output of which is connected to the second inUL (g) - SX switch input, you ..... .-. . "Ri-XA rt r / - -Mn / -i- / 4Tir-s with-ГЧЛГТ ТТТЛТЛ f Q TT QTTfV
ной двоичный код АЦП 8,INoah binary code ADC 8, I
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884450602A SU1559406A1 (en) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | Displacement-to-code converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884450602A SU1559406A1 (en) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | Displacement-to-code converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1559406A1 true SU1559406A1 (en) | 1990-04-23 |
Family
ID=21385572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884450602A SU1559406A1 (en) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | Displacement-to-code converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1559406A1 (en) |
-
1988
- 1988-06-28 SU SU884450602A patent/SU1559406A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР 1295518, кл. Н 03 М 1/50, 1985. Авторское свидетельство СССР К 1439736, кл. Н 03 М 1/30, 1987. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0795738B1 (en) | Induction-type linear position detector device | |
US9013192B2 (en) | Inductive measuring device for detecting lengths and angles | |
US4757244A (en) | Method and apparatus for detecting absolute position | |
US6366078B1 (en) | Inductive angle sensor with a plurality of receiving coils and an evaluation circuit | |
US5061896A (en) | Variable transformer to detect linear displacement with constant output amplitude | |
EP0772025A1 (en) | Method for phase detection, for use in a position detection system | |
KR100654790B1 (en) | Stroke sensor | |
EP0422225A1 (en) | Magnetic absolute position encoder | |
JPS6352712B2 (en) | ||
SU1559406A1 (en) | Displacement-to-code converter | |
JP2001174206A (en) | Detecting apparatus for cylinder position | |
US5473237A (en) | Angle-position sensor for the absolute measurement of the angle of rotation over a plurality of revolutions | |
JPS6191503A (en) | Valve | |
EP0618373A1 (en) | Position indicator | |
RU2075039C1 (en) | Converter of linear movements | |
JP2001141410A (en) | Position detecting apparatus | |
JPH116708A (en) | Inductive position measuring unit | |
RU2068985C1 (en) | Transformer converter of linear translations | |
RU2044999C1 (en) | Converter of linear translations | |
CA1093212A (en) | Synchro-to-digital converter | |
JPH11114869A (en) | Chuck opening detector in slide opening/closing type chuck device | |
SU1113662A1 (en) | Device for measuring linear displacement | |
SU1439736A1 (en) | Electromagnetic displacement digitizer | |
SU742998A1 (en) | Displacement- to-code converter | |
SU1560091A1 (en) | Device for transforming human head movements to electric signal |