SU1631726A1

SU1631726A1 - Способ преобразовани перемещени в код и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1631726A1
Application number: SU884462254A
Authority: SU
Inventors: Александр Павлович Чибухчян
Original assignee: Институт радиофизики и электроники АН АрмССР
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1988-07-18
Publication date: 1991-02-28

Abstract

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управлени станками, в системах управлени телескопами. Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани перемещени в код. Цель изобретени достигаетс з.а счет исключени вли ни технологических погрешностей, таких как несоосность центра индикаторного диска и оси вращени , биение измерительного диска, неточность изготовлени дисков, которые привод т к отклонению фазового сдвига между первым и вторым аналоговыми электрическими сигналами, снимаемыми с дифференциальных усилителей, от идеального значени , равного 1JV2. Дл этого в процессе преобразовани из первого и второго аналоговых электрических сигналов формируют шестой аналоговый электрический сигнал, сдвинутый относительно, первого аналогового электрического сигнала строго Hafr/2, из этих двух сигналов формируют код перемещени . 2 ил. I- . U9 (Л

Description

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управлени станками, в системах управлени телескопами.

Цель изобретени - повышение точности преобразовани перемещени в код.

На фиг.1 приведена структурна схема устройства дл преобразовани перемещени в код1, на фиг. 2 - диаграмма , по сн юща принцип работы устройства.

Устройство дл преобразовани перемещени в код содержит измерительный диск 1, индикаторный диск 2, источник 3 излучени , фотоприемники

4-7, дифференциальные усилители 8.9

i

аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10, регистр 11, блок 12 сравнени , формирователь 13 импульсов, блок вычитани кода, выполненный в виде посто нного запоминающего устройства (ПЗУ) 14, блоки преобразовани кода, выполненные в виде посто нных запоминающих устройств (ПЗУ)

о

оэ

-J

К

О

15, 16, инвертирующий усилитель 17, коммутатор 18, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 19 и 20, сумматор 21 и блок 22 формировани кода. Измерительна дорожка измерительного диска 1 выполнена в виде чередующихс прозрачных и непрозрачных участков, образующих растр.

Устройство дл преобразовани пе- ремещени в код реализует способ преобразовани следующим образом.

При перемещении измерительного А диска 1 относительного индикаторного диска 2 излучение источника 3, модулированное сопр жением растра измерительного диска 1 со щел ми индикаторного диска 2, попадает на фотоприемники 4-7. Так как щели индикаторного диска 2 сдвинуты друг относительно друга на величину W(k+ Н/4), где W - шаг растра, k - целое число, то на выходах фотоприемников 4-7 формируютс гармонические сигналы, сдвинутые друг относительно друга на величину, близкую к и/2, поступающие на входы дифференциальных усилителей 8, 9, на выходах которых формируютс симметричные относительно нул первый и второй аналоге- вые электрические сигналы U sinQ и Umcos(0 ±Ц) (фиг.2), где Um- амплитуда сигнала, Q - фазовый угол, соответствующий перемещению (в данном случае он равен углу поворота в пределах шага растра измерительного диска 1), Ц - фазовый сдвиг, обусловленный технологическими погрешност ми , такими, как несоосность центра индикаторного диска 2 с осью враще- ни , биение измерительного диска 1, неточности изготовлени дисков 1,2.

Допустим, что в конкретном случае второй аналоговый электрический сиг-- нал отстает по фазе от идеального на величину Lf , т.е. он равен Umcos(0 - Ц) . Этот сигнал преобразуют с помощью АЦП 10 в код NX Кмаксси8(6 - Cf) , где NMQKC - максимальный код на выходе АЦП 10. Одновременно первый и второй аналоговые электрические сигналы сравниваютс в блоке 12 сравнени и в моменты их равенства (углы в, и б на фиг. 2) формирователь 13 формирует импульс записи , по которому в регистр 11 запи

N значению второго

соответствующий аналогового электрического сигнала Um cos (0 -If). В

n Q

ПЗУ 14, кону )

запрограммированном по за5

5

0

N; - N; - NV

где N - код, соответствующий функции

л/л ,

arcsin У,

N - код, соответствующий функции arccus(0 +(0),

по значению кода Мх формируетс код N(, соответствующий сдвигу фаз Ц), обусловленному технологическими погрешност ми . Код Ny) в ПЗУ 15 преобразуетс в код, соответствующий функции

Гт 1 гДе выражением cus Nfn

cos

обозначен код, соответствующий costf, а в ПЗУ 16 код Nqj преобразуетс в код, соответствующий функции tg NU, где выражением tg Nq обозначен код, соответствующий tgtp. Первый аналоговый электрический сигнал инвертирующим усилителем 17 преобразуетс в третий аналоговый электрический сигнал , который вместе с первым поступает на информационные входы коммутатора 18, на управл ющий вход которого поступает логический сигнал с выхода знакового разр да ПЗУ 14, который равен нулю при Мц, 0 и единице при . В рассматриваемом случае , так как Q -(0-(J) Cf О,

Поэтому на управл ющем входе коммутатора 18 будет присутствовать сигнал логической 1, пропускающий на вход третий аналоговый электрический сигнал с выхода инвертирующего усилител 17, т.е. , поступающий на аналоговый вход ЦАП 19, на цифровые входы которого с выходов ПЗУ 15 поступает код tg N(p, соответствующий tgU . При этом на выходе ЦАП

19 формируете п тый аналоговый электрический сигнал

X tg tf.

Второй аналоговый электрический сигнал Umcus(0-t) с выхода дифференцированного усилител 9 поступает на аналоговый вход ЦАП 20, на цифровой вход которого поступает код с выхода ПЗУ 16 и формируетс четвертый аналоговый электрический сигнал

-Um sin 0

U

ЦАПа

(e-cf)

Сигналы с выходов ЦАП 19, 20 и сигнал -С) с выхода дифференциального усилител 9 поступает на входы сумматора 21, на выходе которого формируетс шестой аналоговый электрический сигнал

( +iy:«eO-(f) (-1-jj,- 1 )-Umsin0 tgC| U cosfi.

Таким образом, на выходе сумматора 21 формируетс сигнал, сдвинутый относительно первого аналогичного сигнала на /fi /2. В том случае, когда фазовый сдвиг второго аналогового / сигнала равен нулю (Cf 0), код К(л на выходе ПЗУ 14 равен нулю. Следовательно , равны нулю коды на выходах ПЗУ 15, 16 и соответственно напр жение на выходах ЦАП 19, 20. Поэтому на входы сумматора 21 и на вход блока 22 формировани кода поступает сигнал U cosfi. В случае, когда фазовый сдвиг второго аналогового электрического сигнала положителен, т.е. он равен Umcus(8- + (|) (фиг. 2), на выходе знакового разр да будет присутствовать сигнал логического О на выход сумматора 18 пройдет-первый аналоговый электрический сигнал U sin 8с выхода дифференциального усилител 8.

Следовательно, на выходе ЦАП 19 сформируетс сигнал

и,

Um sin&tgtf,

ЦАгн

тогда на выходе сумматора 21 сформируетс сигнал

.cus(0-KJ) +U cos (Q +(Й (-Цт -1) + г. hi т m i cosu

tglj Umcus0.

Сигналы IL.CUS 0 с выхода сумматора

Л

21 и U :зтО с выхода дифференциального усилител 8 поступают на блока 22 формировани кода, на выходах которого формируетс код, соответствующий перемещению. Блок 22 формировани кода представл ет собой известный преобразователь синусно- косинусных сигналов в код и выполнен по принципу след щего уравновешивани .

Таким образом, предложенные способ и устройство позвол ют из сигналов с фазовым сдвигом, отличным от /ii/2, автоматически сформировать гармонические сигналы, сдвинутые строго на 1Г/2, что приводит к повышению точности.

0

5

Claims

Формула изобретени

Способ преобразовани перемещени в код, основанный на преобразовании перемещени в первый и второй аналоговые электрические сигналы, сдвинутые друг относительно друга на угол

(Г/2 + tf, - фазовый сдвиг, обусловленный технологическими погрешност ми , формировании третьего аналогового электрического сигнала, сдвинутого относительно первого аналогового электрического сигнала на угол Г , преобразовании второго аналогового электрического сигнала в код Мд, соответствующий функции сиз ( & + СР) , где 0 - фазовый угол первого анало- 0 гового электрического сигнала, соответствующий перемещению и формированию кода перемещени , о т л и ч a join , и и с тем, что, с целью повышени точности преобразовани , сравнивают первый и второй аналоговые электрические сигналы между собой, код Ny, соответствующий моменту их равенства, преобразуют в код Ктх , соответствующий функции arcsinO , и в код N, соответствующий функции arccus(Q +Cf), вычитанием кода Ny кода N у формируют код NQ, который преобразуют в код Nq,, соответствующий

функции (---- - 1), ив код NJ., соответствующий функции tg(/), формируют четвертый аналоговый электрический сигнал, пропорциональный произведению кода N(oи второго аналогового электрического сигнала, формируют п тый аналоговый электрический CHI- нал, пропорциональный произведению кода NJ,, первого аналогового электрического сигнала при отрицательном значении кода и произведению кода Njn и третьего аналогового электрического сигнала при положительном значении кода NH,, формируют шестой аналоговый электрический сигнал, пропорциональный сумме второго, четвертого и п того аналоговых электрических сигналов, а формирование кода перемещени осуществл ют преобразованием в код первого и шестого аналоговых электрических сигналов.
2. Устройство дл преобразовани перемещени в код, содержащее источник излучени , оптически соединенный через растр измерительного диска,

5

0

5

0

5

и расположенные на рассто нии W(k + + 1/4), где W - шаг растра измерительного диска, k - целое число, щели индикаторного диска с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, выход первого из которых непосредственно и через инвертирующий усилитель соединен с информационными входами коммутатора , третий и четвертый фотоприемники , выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, аналого-цифровой преобразователь , блок сравнени , первый блок преобразовани кода и блок формировани кода, отличающее- с тем, что, в него введены блок вычитани кода, второй блок преобразовани кода, два цифроаналоговых преобразовател , сумматор, формирователь импульсов и регистр, третий и четвертый фотоприемники установлены против соответствующих щелей индикаторного диска, выход первого дифференциального усилител соединен с первым входом блока формировани

кода и с первым входом блока сравнени , второй вход которого подключен к выходу второго дифференциального усилител , который соединен с аналоговым входом первого цифроаналогового преобразовател , первым входом сумматора и входом аналого-цифрового преобразовател , выходы которого соедийены с информационными входами регистра , выход блока сравнени соединен с входом формировател импульсов, выход которого соединен с входом записи регистра, выходы которого соедийены с входами блока вычитани кода, знаковый выход которого соединен с управл ющим входом коммутатора, выход которого соединен с аналоговым входом второго цифроаналогового преобразовател , числовые выходы блока вычитани кода соединены с входами первого и второго блоков преобразовани кода, выходы которых соединены с цифровыми входами соответственно

первого и второго цифроаналоговых

преобразователей, выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока

Формировани кода.

Фиг.1

UmCQSB

Фиг. 2