SU370808A1 - DIGITAL DEVICE FOR DETERMINING POSITION55 - Google Patents
DIGITAL DEVICE FOR DETERMINING POSITION55Info
- Publication number
- SU370808A1 SU370808A1 SU1036144A SU1036144A SU370808A1 SU 370808 A1 SU370808 A1 SU 370808A1 SU 1036144 A SU1036144 A SU 1036144A SU 1036144 A SU1036144 A SU 1036144A SU 370808 A1 SU370808 A1 SU 370808A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- counter
- output
- digital
- decade
- error signal
- Prior art date
Links
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 19
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 11
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000700 tracer Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Description
1one
Изобретение относитс к цифровым устройствам дл определени положени объекта , с помощью которого измер етс перемещение подвижного элемента относительно неподвижного . Такое цифровое устройство включает счетчик, цифровое содержание которого, преобразованное в аналоговую форму, непрерывно срав иваетс с аналоговой величиной, представл ющей положение подвижного элемента в данный момент, в результате чего подаетс сигнал рассогласовани , управл ющий передачей импульсов счета счетчику.The invention relates to digital devices for determining the position of an object by which the displacement of a movable element relative to a fixed one is measured. Such a digital device includes a counter, the digital content of which, converted to analog form, is continuously compared with the analog value representing the position of the moving element at the moment, resulting in a mismatch signal controlling the transmission of counting pulses to the counter.
В устройствах такого типа, т. е. когда подвижный элемент непрерывно перемещаетс , величина сигнала рассогласовани зависит or скорости перемещени , так как система про вл ет присущую ей инерцию, следу за нроисход щими в, ней изменени ми.In devices of this type, i.e., when the moving element is continuously moving, the magnitude of the error signal depends on the speed of movement, since the system exhibits inherent inertia, following the changes occurring in it.
Известно устройство дл определени положени объекта такого типа, в котором преобразователь информации из цифровой формы в аналоговую, получающий информацию от счетчика, включает точную секцию и грубую секцию, которые питают соответственно точную и грубую секции преобразовател перемещени . При этом последний устроен так, что имеет возможность непрерывно сравнивать данное положение подвижного элeмeнт с цифровым содержанием счетчика, преобразованным в аналоговую форму, с целью фор .мировани соответственно точных и грубых сигналов рассогласованн , которые через устройство управлени управл ют операцией счета соответственно точной и грубой секцийA device for determining the position of an object of such a type in which a digital-to-analog data converter that receives information from a counter includes a precise section and a coarse section, which feed a correspondingly accurate and coarse section of a displacement transducer. The latter is designed in such a way that it can continuously compare this position of the rolling element with the digital content of the counter converted to analog form in order to form, respectively, exact and coarse signals that are mismatched, which through the control unit controls the counting operation of the exact and coarse sections
счетчика.counter.
Однако такого рода цифровое устройство дл определени положени требует две отдельные сервосистемы, чтобы управл ть соответственно точной и грубой частью сигналаHowever, this kind of digital positioning device requires two separate servo systems to control the exact and coarse part of the signal respectively.
рассогласовани , причем эти сервосистемы получают общий входной сигнал в виде аналоговой величины, представл ющей данное положение подвижного эле.ме1гга. Очевидно, что оборудование, требующее преобразователь на цифровой формы в аналоговую п измерительный трансформатор дл точной секции , а также еще преобразователь из цифровой формы в аналоговую и один измерительный трансформатор дл грубой секции,mismatch, and these servo systems receive a common input signal in the form of an analogue value representing the position of the mobile element. It is obvious that the equipment that requires a digital-to-analog converter to measure the transformer for the exact section, as well as a digital-to-analog converter and one measuring transformer for the coarse section,
вл етс сложным и дорогосто щим.is complex and expensive.
Более того, в общеизвестной системе употребл ютс две различных частоты, чтобы питать соответственно точную и грубую секции , что еще более увеличивает сложностьMoreover, in a well-known system, two different frequencies are used to power the exact and coarse sections respectively, which further increases the complexity
оборудовани , иотому что требуютс делители собственной частоты дл получени этих двух различных частот от одного осцилл тора (генератора колебаний).equipment, because the natural frequency dividers are required to obtain these two different frequencies from one oscillator (oscillator).
В предлагае.мом цифровом устройствеIn the proposed digital device
упом нутый счетчик приспособлен к селективному функционированию с различными скорост ми счета в зависимости от скорости перемещени нодвижного элемента.said counter is adapted to selective operation with different counting rates depending on the speed of movement of the moving member.
На фиг. 1 показана блок-схема контуров; на фиг. 2 - схема управл ющего устройства, примен емого в преобразователе, показанном на фиг. 1; на фиг. 3 показано разделение по времени некоторых сигналов, имеющихс в преобразователе на фнг. 1.FIG. 1 shows a block diagram of contours; in fig. 2 is a control device diagram used in the converter shown in FIG. one; in fig. Figure 3 shows the time separation of some signals present in the converter for the FNG. one.
При воплощении устройства, как это показано на фиг. 1, оно может измерить сдвиг подвижного элемента относительно заранее установленной исходной точки и дать цифровое выражение положени этого элемента.In the embodiment of the device, as shown in FIG. 1, it can measure the displacement of a movable element relative to a predetermined starting point and give a numerical expression of the position of this element.
Предлагаемое цифровое устройство примен етс дл определени положени объекта в системе, имеющей элемент, способный перемеи1,атьс вдоль только одной осп перемещени . Однако совершенно сно, что така реализаци изобретени может быть непосредственно применена дл работы в системе, имеющей элемент, способный перемещатьс вдоль двух или более осей или вокруг двух и более осей, так как достаточно дополнить систему отдельным цифровым устройство.м дл определени положени такого типа, который будет описан дл каждой из упом нутых осей.The proposed digital device is used to determine the position of an object in a system having an element capable of shifting 1 along one displacement pox. However, it is quite clear that such an implementation of the invention can be directly applied to work in a system having an element capable of moving along two or more axes or around two or more axes, since it is enough to supplement the system with a separate digital device. which will be described for each of the mentioned axes.
Устройство включает трансформатор / в виде преобразовател перемещени , имеющий неподвижную часть 2, св занную с неподвижным элементом, например остовом оборудовани , в котором упом нутый преобразователь примен етс , и подвижную часть 3, скольз щую, например, вдоль некоторой оси и прикрепленную к подвижному элементу данного оборудовани . Преобразователь перемещели может быть такого же типа, как и описанный в патенте США № 2,799,835. Он включает пару мпогополюсиых первичпых обмоток 4 и 5, сдвинутых по фазе в пространстве и соединенных с неподвижной частью 2, и многополюсную вторичную обмотку 6, прикрепленную к подвижной части 3. Общеизвестно , что в подобном преобразователе перемещени положение подвижной части относительно неподвижной может быть представлено относительным перемещением вторичной обмотки по отпощению к паре первичпых обмоток, причем это перемещение представл етс в виде угла, измеренного в электрических градусах, а полюсное деление трех обмоток 4, 5 и 6, соответствующее 360 ЭЛ. град, равно известной величине, например 2 мм.The device includes a transformer (in the form of a displacement transducer) having a stationary part 2 connected to a stationary element, for example, an axial equipment in which said converter is used, and a movable part 3 sliding, for example, along a certain axis and attached to the movable element this equipment. The transducer can be of the same type as described in US Pat. No. 2,799,835. It includes a pair of primary polar windings 4 and 5 that are phase-displaced in space and connected to the fixed part 2, and a multi-pole secondary winding 6 attached to the movable part 3. It is well known that in such a displacement transducer the position of the movable part relative to the fixed can be relative moving the secondary winding in relation to a pair of primary windings, this movement being represented as an angle measured in electrical degrees, and the pole division of the three windings 4, 5 6, corresponding to 360 EL. hail is equal to a known value, for example 2 mm.
Определ ющий положение трансформатор / непрерывно сравнивает поданные в апалоговой форме сигналы к его входным зажимам 7 и S с аналоговой величиной, поданной к входу 9 и представл ющей данное полол ;ение подвижной части 5 и, следовательно, положение вторичной обмотки 6. Эта аналогова величина передаетс подвижным элементом 10 оборудовани , например салазками, снабженным реперным указателем и способным пе редвитатьс вдоль ползунов в .некотором направлении. Если подвижный элемент 10 жестко соединен с подвижной частью 5 трансформатора /, аналогова величина, поданна на вход 5, непосредственно представл ет данное положение подвижного элемента 10 вдоль направлени перемещени ; ипаче говор , подвижный эле.мент 10 может быть св зан с подвижной частью 3 посредством механических средств передачи, и в этом случае аналогова величина, поданна на вход 9, представл етс данным положением подвижной части 3.The transformer that determines the position / continuously compares the signals supplied in an analog form to its input terminals 7 and S with an analog value applied to input 9 and representing this field, the moving part 5 and, therefore, the position of the secondary winding 6. This analog value is transmitted mobile equipment element 10, for example, a sled equipped with a reference pointer and capable of moving along the sliders in a certain direction. If the movable element 10 is rigidly connected to the movable part 5 of the transformer /, the analog value applied to the input 5 directly represents this position of the movable element 10 along the direction of movement; Moreover, the moving element 10 can be connected to the moving part 3 by means of mechanical transmission means, in which case the analog value fed to the input 9 is represented by the given position of the moving part 3.
Трансформатор / соединен через входные зажимы 7 и 8 с преобразователем информации из цифровой формы в аналоговую //, который, в свою очередь, получает информацию от двухдекадного счетчика 12. Преобразователь 11 приспособлен к тому, чтобы преобразовывать цифровую 1П1формацию, котора передаетс , например, в двоичном коде и в параллельной форме на его входные зажимы через канал передачи 13, в аналоговуюThe transformer / is connected via input terminals 7 and 8 with a digital-to-analogue information converter, which in turn receives information from a two-decade counter 12. Converter 11 is adapted to convert digital 1P1 information, which is transmitted, for example, binary code and in parallel form on its input terminals through transmission channel 13, to analog
информацию, представл емую с помощью синусоидальной и косинусоидальной функций электрического угла, выраженного упом нутой цифровой информацией; приче.м имеетс в виду, что максимальное число, которое может быть представлено счетчиком 12, равно 360 эл. град., а полюсному делению обмоток 4, 5, 6 трансформатора 1.information represented by the sine and cosine functions of the electrical angle expressed by said digital information; At that, it means that the maximum number that can be represented by the counter 12 is 360 e. grad., and pole division windings 4, 5, 6 transformer 1.
В частности, преобразователь //, получа питание от синусоилТ.ального генератора 14,In particular, the converter //, receiving power from the sine wave generator 14,
имеющего, например, частоту 10 кгц, подает на вход 7, питающий неподвижную обмотку 4, синусоидальный сигнал. Последний имеет частоту 10 кгц и максимальную амплитуду, пропорциональную синусу данного угла. Преобразователь также подает синусоидальный сигнал, имеющий частоту 10 кгц и максимальную амплитуду, пропорциональную косинз су данюго угла, на выход 8, питающий неподвижную вторичпуюhaving, for example, a frequency of 10 kHz, provides a sinusoidal signal to the input 7, which supplies the fixed winding 4. The latter has a frequency of 10 kHz and a maximum amplitude proportional to the sine of a given angle. The converter also delivers a sinusoidal signal having a frequency of 10 kHz and a maximum amplitude proportional to the cosines of the su danugo angle to output 8 feeding the stationary secondary
обмотку 5.winding 5.
Преобразователь из цифровой формы в аналоговую может быть любого типа при условии , что составл ющие его части подобраны так, чтобы врем переключени , требуемое преобразователем дл подачи на его выход апалогового выражени цифрового значени , поданного на его вход канала передачи 13 было достаточно непродолжительным по отношению к периоду колебаний генератора (например, 1/100). По этой причине переключатели , вмонтированные в указанный преобразователь и управл емые входом канала передачи 13, должны быть электронного типа, например, на транзисторах. (Причины такогоThe digital-to-analog converter can be of any type, provided that its constituent parts are selected so that the switching time required by the converter to supply at its output aaial expression of a digital value supplied at its input to the transmission channel 13 is sufficiently short in relation to oscillation period of the generator (for example, 1/100). For this reason, switches mounted in the specified converter and controlled by the input of transmission channel 13 must be of an electronic type, for example, on transistors. (The reasons for this
выбора и ограничение, от которого зависит выбор частоты дл генератора 14, будут объ снены ниже).the selection and the limitation on which the frequency selection for oscillator 14 depends will be explained below).
Поэтому на выходном зажиме 15 трансформатора / получаетс сигнал, имеющий частоту 10 кгц и максимальную амплитуду, пропорциональную разности между насто щим положением подвижной части 3 и положением, выраженным цифровой информацией, содержащейс в насто щий момент в счетчике 12 со сдвигом по фазе либо в 90, либо в 270 эл. град, относительно сигнала генератора в зависимости от того, положителен или отрицателен знак указанной разности (см. фиг. 3, а ц б). На основании изложенного видно, что насто щее положение относитс к каждому полюсному делению и что упом нутое число представл ег положение в пределах одного полюсного делени .Therefore, at the output terminal 15 of the transformer /, a signal is obtained having a frequency of 10 kHz and a maximum amplitude proportional to the difference between the present position of the movable part 3 and the position expressed by digital information presently contained in the counter 12 with a phase shift of 90, or in 270 email. hail, relative to the generator signal, depending on whether the sign of the indicated difference is positive or negative (see Fig. 3, a c b). Based on the above, it can be seen that the present position refers to each pole division and that the above number represents the position within one pole division.
Аналоговый сигнал рассогласовани , поданный на выход 15 трансформатора через соответствующий усилитель j6, передаетс на устройство управлени 17, приспособленное к управлению операцией счета счетчика 12, с тем, чтобы изменить содержащуюс в нем цифровую информацию и таким образом значительно приблизить к нулю указанный аналоговый сигнал рассогласовани . Пон тно, что сигнал рассогласовани будет сведен к нулю, когда упо1м пута цифрова информаци соответствует положению подвижной части 3.The analog error signal applied to transformer output 15 through the corresponding amplifier j6 is transmitted to control device 17, adapted to control the counting operation of counter 12, in order to change the digital information contained in it and thus significantly bring the specified error signal to zero. It is understood that the mismatch signal will be reduced to zero when, in the same way as the digital information, corresponds to the position of the movable part 3.
Устройство управлени 17 (см. фиг. 2) получает на свой входной зажим снгнал рассогласовани и на основе этого сигнала выполн ет три вида функции управлени . Это устройство устанавливает: имеетс или нет рассогласование; контролирует знак рассогласовани ; различает пор док величины упом нутого рассогласовани , определ (в случае описываемого особого устройства), представл ет ли оно перемеп1ение, соответствуЕощее сотым дол м или дес тым част .i полюсного , определ ющего положение трансформатора /. Аналоговый сигнал рассогласовайти , нрин тый на входе устройства 17, через соответствуюнднй усилитель 18 нодаетс на входной зажим 19 порогового контура 20. который определ ет уровень чувствительности по рассогласованию (см. фиг. 3, а) цифрового устройства дл определени по.ложенн объекта; причем пороговый контур приспособлен к тому , чтобы возбуждать ли-бо выход 20, либо выход 20 в соответствии с тем, выше или ниже уровн напр жени а порогового контура 20 максимальна амплитуда синусоидального напр жени , представл ющего упом нутый сигнал рассогласовани , поданный на вход 19. Сигналы с выходов 20 и 20 через вентили 21 и 22, управл емые сигналом времен1ЮГО переключепи Л, примен ютс соответственно дл возбуждени и сн ти возбуждени с бистабильного элемента 23, выполн ющего функцию запоминани в течение каждого периода генератора /4 вне зависимости от того, было ли рассогласование или нет. Наличие сигнала рассогласовани , превышающего порог а, обнаруживаетс возбуждением выхода 24 уном нутого бистабильпого элемента 23.The control device 17 (see Fig. 2) receives the error discs at its input terminal and, based on this signal, performs three types of control functions. This device establishes: there is or not a mismatch; controls mismatch sign; distinguishes the order of the magnitude of the mentioned mismatch, determines (in the case of the described special device) whether it represents interleaving, corresponding to a hundredths or tenths of the pole that determines the position of the transformer. The analog mismatch signal, which is input to the device 17, through the corresponding amplifier 18 is connected to the input terminal 19 of the threshold circuit 20, which determines the level of sensitivity by the error (see Fig. 3, a) of the digital device for determining the composite of the object; moreover, the threshold circuit is adapted to energize either output 20 or output 20 according to whether the maximum amplitude of the sinusoidal voltage representing said error signal applied to input 19 is higher or lower than the voltage level of threshold threshold 20. The signals from the outputs 20 and 20 through the valves 21 and 22, controlled by the time switch signal L, are used respectively to excite and remove the excitation from the bistable element 23 that performs the function of storing during each period of the gene Ator / 4, regardless of whether an error or not. The presence of a mismatch signal exceeding a threshold a is detected by exciting the output of a 24 nom bistable element 23.
Выход усилител 18 питает также вход 25 разделительной схемы 26, котора нрнспособлена к тому, чтобы подавать па выходы 26 и 26 положительные и соответственно отрицательные полуволны синусоидального напр жени , представл ющего сигнал рассогласовани .The output of the amplifier 18 also feeds the input 25 of the separation circuit 26, which is designed to supply the positive outputs and the negative half-waves of the sinusoidal voltage, which represent the error signal, to the outputs 26 and 26.
Выходы 26 и 26 через вентили 27 и 28, которые контролнруютс сигналом временного переключени А, примен ютс соответственно дл возбуждени и сн ти возбуждени с бистабильного элемента 29, выполн ющегоOutputs 26 and 26 through gates 27 and 28, which are controlled by a temporary switching signal A, are respectively used to excite and de-energize a bistable element 29 performing
функцию запоминани в течение каждого периода генератора 14, независимо от того, было ли напр жение сигнала рассогласовани положительны.м или отрицательным. Присутствие положительного или отрицательного сигнала рассогласовани обнаруживаетс активацией выходов 30 или 31 бистаблльного элемента 29.the memory function during each period of the generator 14, regardless of whether the error signal voltage is positive m or negative. The presence of a positive or negative error signal is detected by activating the outputs 30 or 31 of the bistable element 29.
Выходы 30 и 31 управл ют соответственно схе.ма.мн «И 32 и 33, тогда как выход 24 бпстабильного элемента 23 управл ет обеими схемами «И. Поэтому, если пороговый коптур 20 обнаруживает наличие рассогласовани , (.при этом выход 24 бистабнльного элемента 23 будет соответствуюЩНм образом возбужден ), либо выходной залчнм С схемы «И 32, либо выходной заж 1М D схемы «Н 33, будет возбужден, что зависит от того, был ли возбужден выход 30 или выход 31 бистабнльного .;га 29, т. е. в за13)1С1 мости от того,Outputs 30 and 31 control the circuits, respectively, mnn, and 32 and 33, while the output 24 of the stable element 23 controls both the "I. Therefore, if the threshold tracer 20 detects the presence of a mismatch, (.by the output 24 of the bistable element 23 will be suitably excited), either the output C terminal of the “AND 32, or the output pin of the 1M D of the“ H 33, will be excited, depending on whether exit 30 or exit 31 of the bistable was excited; ha 29, i.e., for 13) 1C bridges
какой у сигнала рассогласовали - положительный отрицательнь:й. Более того, если пороговый контур 20 не обнаруживает рассогласовани (при этом вы.ход 24 бистабильного элемента 23 соооветст1ве)П1ым образОМ обесточен), то ни один из ве} тилей 32 и 33 не окажетс возбужденным.which signal was mismatched - positive negative: nd. Moreover, if the threshold circuit 20 does not detect a mismatch (in this case, the output 24 of the bistable element 23 covovetste) is de-energized), then none of the lines 32 and 33 will be excited.
Наконец аналоговый снгнал рассогласовани непосредстве1 но передаетс от входного зажима ycTpoiicTBa управлени 17 на входнойFinally, the analog error discrepancy is directly transmitted from the input terminal ycTpoiicTBa of control 17 to the input
зажим 34 порогового контура ,, самого но себе известного, приспособленпого возбуждать либо свой выход 35, либо выход 35 в соответствии с тем, выше нли ннже велич115 а сигнала рассогласовани , чем заранее установленный уровень порога Ь (см. фнг. 3, б). В частности пороговьи уровень oжeт быть выбран таким, чтобы равн тьс максимальной амплитуде синусоидального снгнала рассогласованн , котора соответствует 1/20 полюсногоclamp 34 of the threshold circuit itself, known to itself, adapted to excite either its output 35 or output 35 in accordance with the fact that the error signal exceeds the predetermined threshold level b (see fng. 3, b). In particular, the threshold level should be chosen so as to be equal to the maximum amplitude of the sinusoidal cngnal, which is 1/20 pole
делени , определ ющего положение трансформатора /, а именно 0,1 мм в соответствии с рассматриваемым нами примером; таким образом пороговый контур 35 служит дл того, чтобы различать рассогласовапн , соответствуюп1ие дес тым дол м полюсного делени , .и рассогласовани , соответствующие сотым дол м этого делени , возбужда соответственно лнбо выход 35, либо выход 35. Эти выходы через вентнли 36 и 37, соответственно управл емые сигналом BpeMentioro переключени А, гштаютс , чтобы возбуждать илн сннмать возбужденне бистабильного элемента 38. служащего дл функции запоминани , в течение каждого периода генератора 14, независимоthe division determining the position of the transformer /, namely, 0.1 mm in accordance with the example under consideration; thus, the threshold circuit 35 serves to distinguish the mismatch corresponding to one tenth of the pole division, and the mismatch corresponding to the one hundredth of this division, exciting, respectively, either output 35, or output 35. These outputs through ventnly 36 and 37, respectively, the signals controlled by the signal BpeMentioro are configured to excite or remove the excited bistable element 38. serving for the memory function, during each period of the generator 14, independently
от того, соответстзопала ли амплитуда рассогласовани дес тым или сотым част м полюсного делени , и таким образом возбуждающего либо выход Е, либо выход F.whether the mismatch amplitude is equal to the tenth or hundredth part of the pole division, and thus exciting either the output E or the output F.
Сигнал временного нереключенн с выхода А состоит из серии импульсов, получаемых от генератора синусоидальных волн 14. Последний питает, помимо преобразовател 11 из цифровой формы в аналоговую, формирователь пр моугольных импульсов 39 (см. фиг. 1), который управл ет формирователем однопол рных импульсов 40, имеющим два выхода А к В. Формирователь однопол рных импульсов 40 генерирует на выходе Л серию импульсов (см. фиг. 3, а и б), возникающих соответственно в точках, где пр моугольна волна, идуща от формировател пр моугольных импульсов 39, пересекает нейтральную ось в нисход щем надра:влени,и; более того, тот же формирователь способен генерировать на выходе В (см. фиг. 3, а и б) серию импульсов, возникающих соответственно в точ;ках, где та же волиа, пода-нна на выход схемы формировани пр .1оуголы ых импульсов, пересекает нейтральную ось в восход щем направлении .The temporal non-connected signal from output A consists of a series of pulses received from a generator of sinusoidal waves 14. The latter feeds, in addition to the converter 11, from digital to analog, a square pulse former 39 (see Fig. 1), which controls the single-pole pulse former 40 having two outputs A to B. A shaper of unipolar pulses 40 generates, at the output L, a series of pulses (see Fig. 3, a and b), arising respectively at the points where the square wave coming from the square wave former 39,crosses the neutral axis in the downstream region: events, and; moreover, the same driver is able to generate at output B (see Fig. 3, a and b) a series of pulses that occur at exactly the same points, where the same will, is fed to the output of the formation of the right angle pulses, crosses the neutral axis in the upstream direction.
Как уже было указано, импульсы с выхода А управл ют вентил ми 21, 22, 27, 28, 36 и 37. В частности дл каждого периода колебани , произведенного генератором М, генерируетс стробимпульс на выходе Л; последний устанавливает момент, когда бистабильные элементы 23, 29 и 38 могут изменить свое состо ние , причем это изменение таково, что либо возбуждает, либо снимает возбуждение с упо.м нутых бистабильных элементо в в зависимости от того, какой вентиль открыт - первый или второй в из слелчующих пар ве гтнлей - 2/ и 22, 27 и 28, 36 и 37.As already mentioned, the pulses from output A control the valves 21, 22, 27, 28, 36 and 37. In particular, for each oscillation period produced by the generator M, a pulse is generated at the output L; the latter establishes the moment when the bistable elements 23, 29 and 38 can change their state, and this change is such that it either excites or removes the excitation from the warning bistable elements depending on which valve is open - the first or second in of the cited pairs of vectors, 2 / and 22, 27 and 28, 36 and 37.
На фиг. 3, а и б показаны различные формы сигналов, возникающих на выходе генератора 14, определ ющего положение трансформатора /, формировател пр моугольных импульсов 39, формировател однопол рных импульсов 40, разделител 26 и управл ющего устройства 18 с соответствующим хронированием . В част1ности иа фиг. 3, а и б отображен положительный сигнал рассогласовани 15, который в исходный момент сдвинут по фазе на 90° относительно сигнала генератора 14. Поэтому стробирующие имлульсы Л вначале наход тс в фазе с положительными полуволнами сигнала рассогласовани , воабуждающиМ .и выход 26 разделител 26, посредством чего через вентиль 27 возбуждаетс бистабильный элемент 29.FIG. 3, a and b show various waveforms that occur at the output of the generator 14, which determines the position of the transformer /, the square ripper 39, the ramp 40, the splitter 26, and the control device 18 with the corresponding timing. In particular, FIG. 3, a and b, a positive error signal 15 is displayed, which at the initial moment is shifted in phase by 90 ° relative to the signal of generator 14. Therefore, the gating impulses L are first in phase with the positive half-waves of the error signal, which influences and the output 26 of the separator 26, by via the valve 27, the bistable element 29 is energized.
В случае, противоположном тому, что показан на фиг. 3, т. е. если сигнал рассогласовани 15 был бы отрицательным, стробирующие импульсы Л были бы в фазе с отрицательными полуволнами сигнала рассогласовани , которые возбуждают выход 26 разделител 26, посредством чего через вентиль 28 с бнстабильного элемента 29 было бы сн то возбуждение .In the opposite case to that shown in FIG. 3, i.e., if the error signal 15 were negative, the gating pulses L would be in phase with the negative half-waves of the error signal, which excite the output 26 of the separator 26, whereby through the valve 28 from the stable element 29 the excitation would be removed.
Выходы С и D управл ющего устройства.Outputs C and D of the control device.
селективно открытые описанным способом, питаютс дл того, чтобы позволить счетчику 12 соверщить операцию счета в пр мом и соответствепно в обратном направлени х. Счетчнк 2 вл етс счетчиком реверсивного типа, включающим множество декад, кажда из которых состоит из двоичного счетчика. Например, в реализации изобретени , представленной на фиг. 1, имеютс две декады 12 и 12, представл ющие соответственно сотые и дес тые доли. Более того, указанные декады так взаимно св заны, что декада 12 отсчитывает счетные циклы декады I2i, иными словами, декада 12 питаетс счетным импульсом от предыдущей декады 12 после того, как последн получила дес ть импульсов, что заставило ее выполнить полный счетный цикл.selectively opened in the manner described, are fed in order to allow the counter 12 to perform the counting operation in the forward and backward directions. Counter 2 is a reverse type counter that includes many decades, each of which consists of a binary counter. For example, in the implementation of the invention shown in FIG. 1, there are two decades 12 and 12 representing the hundredth and tenth, respectively. Moreover, these decades are so interconnected that decade 12 counts counting cycles of decade I2i, in other words, decade 12 feeds on a counting pulse from the previous decade 12 after the last received ten pulses, which caused it to perform a full counting cycle.
Выходы Е к F устройства управлени 17, возбулсденные селективным образом в соответствии с данным описанием, представл ют собой два канала, управл ющих соответственно открытием вентилей 4} и 42, которые управл ют декадами /2, и 122 счетчика.The outputs E to F of the control device 17, selectively excited in accordance with this description, are two channels that control the opening of the valves 4} and 42, respectively, which control the decades / 2 and 122 of the counter.
Импульсы счета, возбужденные на выходе В схемы 40, подаютс на оба вентил 41 и 42; через эти вентили и соответственно через каналы 43 и 44 импульсы передаютс дл селективного управлени счетной операцией либо секции 12i, либо секции 122 в зависимости от того, какой из вентилей (41 или 42) возбудил устройство управлени 17 через ка«алы Е или F. Поэтому дл каждого периода колебани , возбужденного генератором 14, схема 40 подает импульс с выхода В, который управл ет счетной операцией одной из декад счетчика 12 в соответствии с результатами операций управлени , выполненными по сигналу рассогласовани устройством управлени 17 в момент , установленЕгый импульсом временного нереключе1 и на выходе А, относ щимс к тому же периоду. Дл того чтобы импульс на выходе Л, передаваемый счетчику 12, мог бы быть эффективным и заставить этот счетчик произвести счетную операцию, весьма существенно , чтобы один из двух вентилей зстройства управлени был бы открыт таким образом, чтобы обусловить функционирование счетчика дл счетных операций в пр мом или обратном направлени х.The counting pulses excited at output B of circuit 40 are applied to both valves 41 and 42; through these valves and, respectively, through channels 43 and 44, pulses are transmitted to selectively control the counting operation of either section 12i or section 122, depending on which of the valves (41 or 42) was activated by control device 17 through cables E or F. Therefore for each oscillation period excited by generator 14, circuit 40 supplies a pulse from output B, which controls the counting operation of one of the decades of counter 12 in accordance with the results of the control operations performed on the error signal by control unit 17 t, ustanovlenEgy pulse temporal nereklyuche1 and outlet A, to refer to a same period. In order for the output pulse L transmitted to the counter 12 to be effective and to force this counter to perform a counting operation, it is essential that one of the two control device valves be opened in such a way as to condition the counting operation for counting operations in direct or reverse directions.
Каждый эффективный импульс на выходе В вызывает изменение в цифровом содержании счетчика 12 и, следовательно, изменение аналоговых сигналов на выходах 7 и S преобразовател из цифровой формы в аналоговую 11. Теперь сигналы представл ют соответственно синус- и косинус-функции нового цифрового числа, содержащегос в счетчике. Таким образом новый аналоговый сигнал рассогласовани по витс на выходе 15 трансформатора / и будет нo пpeжнeмy синусоидальным напр жением с частотой 10 кгц. максимальной амплитудой, пропорциональной разности между данным положением подвижной части 3 вдоль оси перемещени и положением , представленным новым цифровым числом , содержащимс в счетчике 12 ,и фазовым сдвигом в 90 или 270° относительно сигнала генератора 14 в соответствии с пол рностью указанной разности.Each effective pulse at output B causes a change in the digital content of counter 12 and, therefore, changes in analog signals at outputs 7 and S of the converter from digital to analog 11. Signals now represent the sine and cosine functions of a new digital number, respectively, counter. Thus, the new analog mismatch signal for Vits at the output 15 of the transformer / and will be, on the contrary, a sinusoidal voltage of 10 kHz. a maximum amplitude proportional to the difference between this position of the movable part 3 along the axis of displacement and the position represented by the new digital number contained in the counter 12, and a phase shift of 90 or 270 ° relative to the generator signal 14 in accordance with the polarity of the specified difference.
Новый сигнал рассогласовани через усилитель 16 нодаетс на вход устройства управлени 17, которое анализирует этот сигнал, чтобы установить его амплитуду и его пол рность и чтобы возбудить среди своих выходов ту пару выходов, котора характеризует новое состо ние, с тем, чтобы она управл ла счетной операцией счетчика 12 в том направлении и в той декаде, которые способны свести к нулю значение указанного рассогласовани . Эти внутренние операции проис.ход т описанным образом, стрем сь ввести систему в состо ние равновеси . В частности, когда подвижна часть 3 останавливаетс , условие равновеси достигаетс при сигнале рассогласовани , уровень которого ниже, чем пороговый уровень а, соответствующий чувствительности системы, при этом ни выход С, ии выход D не будут возбуждены. Таким образом счетчик 12, больше не настроенный дл производства счетных операций, остаетс в таком состо нии все то врем , в течение которого часть 3 остаетс неподвижной. В этом случае цифрова информаци , передаваема этим счетчиком, соответствует эффективному данному положению части 3 относительно части 2 в пределах полюсного делени с точностью, соответствующей пороговому уровню и чувствительности. В противополол ном случае, когда подвижна часть 3 находитс в движении, внутренн реакции системы, как было объ снено выше, должна позволить счетчику 12 содерл ать цифровую информацию, непрерывно соответствующую эффективному положению подвижной части 3. Этот результат достигаетс только в том случае , если переключени элементов, составл юн1 ,их систему, незначительно по отнощен:ию к периоду генератора 14. Итак, устройство управлени 17 дискриминирует сигнал рассогласовани по его пол рности; более того , оно избирает выходы Е или F, предназначенные управл ть операци ми счета в двух различных декадах счетчика 12 в соответствии с тем, выще или ниже порогового уровн Ь величина указанного сигнала рассогласовани . В рассматриваемом нами случае указанный , уровень порога равен величине рассогласовани , представл ющей 1/20 полюсного делени , т. е. 0,1 мм. Вообще счетчик может включать п декад (или других наименований в случае применени системы, отличной от примен емой в данном описании двоично-дес тичной системы), таким образом взаимно св занных , что кажда декада отсчитывает счетные циклы, совершенные предшествующей декадой . Кажда декада может быть селективно управл ема либо предшествующей декадой, либо соответствующим каналом, избранным указанным устройством унрав.пени в соответствии с упом нутым сигналом рассогласовани . В этом случае унравл ющее устройствоA new error signal through the amplifier 16 is connected to the input of control unit 17, which analyzes this signal in order to establish its amplitude and its polarity and to excite from its outputs that pair of outputs that characterizes the new state so that it controls the counting operation of the counter 12 in the direction and in the decade, which are able to reduce to zero the value of the specified mismatch. These internal operations are proceeding in the manner described, striving to bring the system into a state of equilibrium. In particular, when the movable part 3 stops, the equilibrium condition is reached at the error signal, the level of which is lower than the threshold level a, corresponding to the sensitivity of the system, and neither output C, and output D will be excited. Thus, the counter 12, no longer configured for performing counting operations, remains in that state for the entire time that part 3 remains stationary. In this case, the digital information transmitted by this counter corresponds to the effective given position of part 3 relative to part 2 within the pole division with an accuracy corresponding to the threshold level and sensitivity. In the opposite case, when the movable part 3 is in motion, the internal response of the system, as explained above, should allow the counter 12 to contain digital information continuously corresponding to the effective position of the movable part 3. This result is achieved only if the switch the elements, which were their system, are insignificantly related to the generator oscillator period 14. Thus, the control device 17 discriminates the error signal according to its polarity; moreover, it selects outputs E or F intended to control the counting operations in two different decades of counter 12 according to whether or not the threshold level L is higher than the specified error signal. In the case we are considering, the threshold level is equal to the magnitude of the mismatch representing 1/20 of the pole division, i.e., 0.1 mm. In general, the counter may include five decades (or other names in the case of using a system other than the binary-decimal system used in this description), thus mutually connected, that each decade counts counting cycles performed by the previous decade. Each decade can be selectively controlled either by the preceding decade or by the corresponding channel selected by the specified level unit in accordance with said error signal. In this case, the control unit
будет включать, п-1 схем, подобных схеме 35, кажда из них с различным пороговым уровнем , представл ющим различный диапазон амплитуды сигнала рассогласовани , п-1, схем должны быть соединены между собой так, чтобы упом нутое устройство управлени .могло бы (различать каналов, соответствующих диапазонам различной величины указанного сигнала рассогласовани . Если, например, счетчик включает три декады, приспособленных соответственно к отсчету дес тых, сотых и тыс чных частей миллиметра, то устройство управлени должно быть оборудовано двум схема.ми, идентичными схеме 35 и имеющими пороговый уровень, равный амплитуде рассогласовани , представл ющей соответственно 1/200 и 1/20 полюсного делени , онредел ющего положение трансформатора, относ щегос к данному случаю, и устроено оно таким-образом , чтобы обладать трем каналами, предназначенными управл ть трем декадами счетчика . Эти три канала соответственно возбуждаютс сигналом рассогласовани более низки .м, чем уровень первого порога или заключенного между уровн ми упом нутых двух порогов, или более высоким, чем уровень упом нутого второго порога.will include, n-1 circuits, similar to circuit 35, each with a different threshold level, representing a different range of the error signal amplitude, n-1, the circuits must be interconnected so that the control device can (distinguish channels corresponding to ranges of different magnitudes of the indicated error signal. If, for example, the counter includes three decades, adapted accordingly to the counting of the tenth, hundredth and thousandth parts of a millimeter, then the control device must be equipped two circuits, identical to circuit 35 and having a threshold level equal to the error amplitude representing 1/200 and 1/20 pole division, respectively, determining the position of the transformer related to this case, and it is arranged in such a way as to have three channels designed to control three decades of the counter. These three channels are respectively excited by the error signal lower than the level of the first threshold or between the levels of said two thresholds or higher than Hb said second threshold.
На фиг. 1 также показан четырехдекадный счетчик 43, который может состо ть из любого числа декад, нанример из четырех декад 43, 432, 43, 43i, идентичных тем, что содержатс в счетчике 12, и взаимосв занных так, чтобы был осуществлен реверсивный счетчик. Первые две декады 43 и 432 соответствуют иден5 тичным декадам 12 и 12п счетчика 12, следовательно , они селективно управл ютс теми же каналами 44 п, соответственно, 45.FIG. Figure 1 also shows a four-decade counter 43, which can consist of any number of decades, one example of four decades 43, 432, 43, 43i, identical to those contained in counter 12, and interconnected so that a reversible counter is implemented. The first two decades of 43 and 432 correspond to identical decades of 12 and 12 of counter 12, therefore, they are selectively controlled by the same channels 44 n, respectively 45.
Декады 43, 43, 43 « 43 взаимосв заны в виде цепи так, что кажда декада отсчитывает счетные циклы, соверщенные предществующей декадой; декады 43 и 43 управл ютс только предшествующей декадой, декада 43 может селективно управл тьс либо предществующей декадой 43, либо каналом 45, декада 43 управл етс только каналом 44.Decades 43, 43, 43 “43 are interconnected in the form of a chain so that each decade counts counting cycles committed by the previous decade; Decades 43 and 43 are controlled only by the preceding decade, Decade 43 can be selectively controlled either by the pre-existing Decade 43 or channel 45, Decade 43 is controlled only by Channel 44.
Направление счета счетчика 43 задаетс тем же путем, что и дл счетчика 12, с помощью выходов С и D. Тогда как декады 43 и 43 отсчитывают (таким же образом, как декады 12 и 122 внутреннего счетчика) сотые и, соответственно, дес тые части миллиметра, секции 43z и 43 отсчитывают единицы и, соответственно , дес тки миллиметров, содержащихс в эффективном перемещении подвижной части 3.The counting direction of counter 43 is set in the same way as for counter 12, using outputs C and D. While decades 43 and 43 count (in the same way as decades 12 and 122 of the internal counter), hundredths and, accordingly, tenth parts millimeters, sections 43z and 43 count the units and, accordingly, tens of millimeters contained in the effective displacement of the movable part 3.
Счетчик 43 помимо этого снабжен средствами дл установки на нуль или дл изменени своего цифрового содержани и, более того, дл управлени переменой знака отсчета в момент, когда счетна операци пересекает нулевую величину. Все эти операции могут быть произведены независимо от счетчика 12.The counter 43 is furthermore provided with means for zeroing or for changing its digital content and, moreover, for controlling the change of the sign of the reference point when the counting operation crosses the zero value. All these operations can be performed independently of the counter 12.
Функционирование цифрового устройства дл определени положени во врем его эксИThe operation of a digital device for determining the position during its expiration
плуатацки происходит следующим образом. Предположим, что подвижный элемент 10 представлен салазками, снабженными репермым yKa3aTevaeM и способными скользить по ползунам вдоль некоторого направлени ; причем салазки могут быть приведены в движение вручную или иным способом. Кроме того, предполагаетс , что недвижный элемент 3 жестко св зан с салазками 10 и что независимый вход 9 питаетс аналоговой величиной, непосредственно представл ющей положение салазок в насто щий момент. Более того, предполагаетс , что цифровое устройство дл онределени положени используетс дл измерени размеров обрабатываемой вдоль упом нутого нанравленн детали. Перва операци состоит в том, что указатель на салазках устанавливаетс на одном краю той части детали, которую предстоит измерить. Воздейству на средства возвращени в исходное положение , ликвидируют цифровое содержание счетчика 43, тогда как счетчик 12, в соответствии со своим собственным образом работы, дает указание о данном положении подвижной части 3 относительно неподвижной части 2 по отношению к величине полюсного делени . Последовательно салазки 10 перемещаютс вплоть до совпадени указател с другим краем измер емой на обрабатываемой детали части. В этих услови х счетчик 43 показывает абсолютную цифровую величину и знак изме-р емого размера, тогда как счетчик 12 даст цифровое указание о новом ноложении, достигнутом подвижной частью относнтельно неподвижного элемента всегда по отношению к размерам одного полюсного делени . Вообще, салазки 10 могут скользить с различной скоростью .Plutatsky occurs as follows. Suppose that the movable element 10 is represented by a sled equipped with yKa3aTevaeM reperm and able to slide along sliders along a certain direction; moreover, the sled can be set in motion manually or otherwise. In addition, it is assumed that the fixed element 3 is rigidly connected to the slide 10 and that the independent input 9 is powered by an analog value directly representing the position of the slide at the present time. Moreover, it is assumed that a digital position fixing device is used to measure the dimensions of the work piece along said direction. The first step is to place the pointer on the slide on one edge of that part of the part to be measured. By affecting the return means, the digital content of the counter 43 is eliminated, while the counter 12, in accordance with its own way of working, gives an indication of this position of the movable part 3 relative to the fixed part 2 relative to the pole division value. Successively, the slide 10 moves until the pointer coincides with the other edge of the part measured on the workpiece. Under these conditions, the counter 43 indicates the absolute digital value and the sign of the size being measured, while the counter 12 will give a digital indication of the new position reached by the moving part of the relatively fixed element always relative to the size of one pole division. In general, the sled 10 can slide at different speeds.
Рассмотрим работу устройства дл определени положени , функцио ирующего со скоростжми неремещени , посто йшыми, но различными но величине.Consider the operation of the device for determining the position, which functions with non-displacement speeds, which are constant, but different in magnitude.
На фиг. 3, а изображен временный график сигнала рассогласовани , поданного на выход 15 определ ющего положение трансформатора /, относ щегос к низкой скорости перемещени . Уровень напр жени а представл ет уровень нороговой схемы 20 (за исключением уснленн , нроизведенного усилителем 18), т. е., инымн словами, минимальное нанр жение рассогласовани , к которому чувствительно управл ющее устройство 17. Сигнал 46 вл етс синусоидальным напр жением, имеющим частоту, идентичную частоте генератора 12 (10 кгц), отстающим на 90° дл положительного рассогласовани и имеющим амплитуду, модулируемую перемещением подвижного элемента 3, происход щим при низкой носто нной скорости. Указанное перемещение вызывает синусоидальное изменение амнлитуды рассогласовани в пределах каждого полюсного делени . Поэтому сигнал рассогласовани может быть представлен временным гра12FIG. Fig. 3a shows a temporal plot of the error signal applied to the output 15 of the transformer that determines the position of the transformer, related to the low movement speed. The voltage level a represents the level of the circuit 20 (except for the voltage generated by the amplifier 18), i.e., in other words, the minimum error ratio to which the control device 17 is sensitive. Signal 46 is a sinusoidal voltage having a frequency identical to the generator frequency 12 (10 kHz), lagging 90 ° for a positive mismatch and having an amplitude modulated by the movement of the moving element 3, which occurs at a low stationary speed. This movement causes a sinusoidal change in the mismatch amnlititude within each pole division. Therefore, the error signal can be represented by a time stamp.
J. , ,, sin ,J. ,, sin,
фиком, как функци Н-sin 2т;/,ficom, as a function of H-sin 2t; /,
где // - посто нна пронорцнональности, завис ща от отношени усилени между выходом генератора 14 и выходом 15 трансформатора /; у-скорость неремещбни нодвижр ой части 3; р-полюсное деление. При работе на малой скорости, например в даннол случае со скоростью 200, в течение интервала , соответствующего нескольким периодам колебани сигнала рассогласовани может быть представлено с достаточной точностьюwhere // is a constant of permeability, depending on the ratio of the gain between the output of the generator 14 and the output 15 of the transformer /; y is the velocity of the non-displacing part of the sliding part 3; p-pole division. When operating at low speed, for example in the current case at a speed of 200, during an interval corresponding to several periods of oscillation of the error signal can be represented with sufficient accuracy
функцией НЕ---sin2ir/the function NOT --- sin2ir /
5Р5Р
На фиг. 3, а график С представл ет модулирующую функцию Н-2п-t, генернруемую скольжением подвижной части 3, т. е. временной график, который мы получили бы дл сигнала рассогласовани , если бы преобразователь 11 из цифровой формы в аналоговую возбул далс непрерывным сигналом скорее, чем синусоидальным.FIG. 3, and graph C represents the modulating function H-2n-t generated by sliding the movable part 3, i.e. the timeline that we would get for the error signal if the digital-to-analog converter converts 11 from a digital signal rather than a continuous signal than sinusoidal.
5 В соответствии со сделанным ранее предположением пон тно, что цифровое содержание счетчика 12 должно соответствовать в каждый момент положению подвижной части 3 относительно неподвижной части 2 в ripe0 делах одного полюсного делени . Указанное положение выражено в дес тых и сотых дол х миллиметра цифрами, но вл ющимис в декадах 12 и 12 соответственно. Эти цифровые показани даны с точностью до чувствительности системы, котора в рассматриваемом нами примере равна 1/200 полюсного делени , т. е. 10 мкм.5 In accordance with the assumption made earlier, it is clear that the digital content of the counter 12 must correspond at each moment to the position of the movable part 3 relative to the fixed part 2 in the ripe 0 cases of one pole division. This position is expressed in tenths and hundredths of a millimeter in digits, but in the decades of 12 and 12, respectively. These digital readings are given up to the sensitivity of the system, which in our example is equal to 1/200 pole division, i.e. 10 microns.
Когда скольжение салазок 10 соверщаетс с посто нной низкой скоростью У (в данномWhen the slide of the slide 10 is performed at a constant low speed Y (in this
0 случае со скоростью меньше 100 .VLW/CUK) вдоль правилыюго направлени перемещени , например , в положительном направлении, аналоговый сигнал рассогласовани , возникающий на выходе 15 мен етс соответственно графику d.In case of a speed less than 100 .VLW / CUK) along the normal direction of movement, for example, in the positive direction, the analog error signal arising at the output 15 changes according to the schedule d.
Когда синусоидальна величина превышает значение уровн норога d, схема 40 генерирует импульс временного переключени А, совпадающий но времени с первой положительной вершиной е, и устройство управлени может правильно активировать выходы. When the sinusoidal magnitude exceeds the value of the norm level d, the circuit 40 generates a time switching pulse A which coincides with the first positive peak e, and the control device can activate the outputs correctly.
Последовательно, на полупериод позже, совпада по времени с точкой /, схема 40 производит импульс счета на ныходе В, который через вентиль 41, открытый по каналу F, заставл ет декады сотенных долей 12 и 43 произвести отсчет одного делени в пр мом направлении .Sequentially, half a time later, coinciding in time with point I, circuit 40 produces an impulse of counting on exit B, which, through gate 41, opened on channel F, causes decades of fractions 12 and 43 to read one division in the forward direction.
Изменение цифрового содержани счетчика 12 производит через канал 13 изме 1ениеChanging the digital content of the counter 12 through the channel 13 produces a change
аналоговых сигналов на выходах 7 8 преобразовател из цифровой формы в аналоговую и, следовательно, изменение амплитуды сигнала рассогласовани на выходе 15, определ ющего положение трансформатора 1. analog signals at the outputs of the 7–8 converter from digital to analog and, therefore, the amplitude of the error signal at the output 15, which determines the position of the transformer 1.
65 Предположение, ранее сделанное в отношении65 Assumption previously made regarding
1313
преобразовател 11, т. е., что его установочное врем мало по отношению к периоду генератора , позвол ет рассматривать колебание величины амплитуды сигнала рассогласовани , как мгновенное. Более того, предположение, что изменение цифрового содержани счетчика 12, происход щее при отсчете этим счетчиком одного делени в пр мом направлении, такое , что оно определ ет перемену знака указанного сигнала рассогласовани и сокращение амплитуды до величины ниже уровн порога а, означает, что будет иметь место опрокидывание фазы на графике d в точке f. Поэтому модулирующа функци снова начнет расти, начина с более низкого уровн , как это показано на графике g. График g подобен графику с и сдвинут по отношении к последнему на величину oh, :предста вл ющую врем , необходимое дл подвижной части 3, перемещенной пр,и скорости Oi на рассто ние, равное 1/200 полюсного делени , т. е. на 1/100 мм. В то врем как салазки ,10 продолжают скользить в положительном направлении с посто нной скоростью DI, фун;кциони,роваиие продолжаетс описанным образом, nipnче-м сно, что при передвижении подвижной части 3 на одну сотую полюсного делени декада /2 счетчиКа передвигаетс вперед на одно деление, а тогда, ,копда подвижна часть передвинута на 0,1 мм, декада 12 заставит декаду сдвинутьс в пр мом напра ,влении на одно деление.Converter 11, i.e., that its installation time is short with respect to the generator period, makes it possible to consider the oscillation of the magnitude of the error signal amplitude as instantaneous. Moreover, the assumption that the change in the digital content of counter 12, which occurs when one counter is counted in the forward direction, is such that it determines the sign reversal of the indicated error signal and the amplitude reduced to a value below the threshold level a, which means there is a phase reversal on graph d at point f. Therefore, the modulating function will begin to grow again, starting at a lower level, as shown in graph g. Graph g is similar to graph c and shifted in relation to the last by the value oh,: representing the time required for the movable part 3 displaced, and the speed Oi by a distance equal to 1/200 of the pole division, i.e. by 1 / 100 mm. While the sled 10 continues to slide in a positive direction at a constant speed, DI, function, movement, the movement continues in the manner described, it is clear that when moving the movable part 3 by one hundredth of the pole division, the decade / 2 counter moves forward by one division, and then, the moving part of the moving part is shifted by 0.1 mm, decade 12 will cause the decade to move forward in the direction by one division.
При тех же услови х скорость перемещени подвижной части 5 так низка, что счетчик 12, всегда управл емый счетными импульсами В через канал 44, способен функционировать правильным темпом, т. е. адаптировать свое цифровое содержание к действительному положению упом нутой подвижной части. Если же скорость перемещени салазок 10 достаточно высока (в рассматриваемом случае / //200 Uj pf/2Q), услови функционировани системы мен ютс (см. фиг. 3, б) и сигнал рассогласовани , по вл ющийс на выходе /. трансформатора /, может быть выражен функцией Н Sin дл временного интервала , который короче, чем два периода колебани , что показано графиком i. График /Under the same conditions, the speed of moving part 5 is so low that counter 12, always controlled by counting pulses B through channel 44, is able to function at the right pace, i.e., adapt its digital content to the actual position of said moving part. If the speed of movement of the slide 10 is sufficiently high (in this case, // // 200 Uj pf / 2Q), the conditions of functioning of the system change (see Fig. 3, b) and the error signal appearing at the output /. The transformer / can be expressed by the function H Sin for a time interval that is shorter than two periods of oscillation, as shown by graph i. Schedule /
представл ет модулирующую функцию Я represents the modulating function I
генерируемую перемещением подвижной части 3, т. е. временной график, который получилс бы, если преобразо:ваталь 11 цифровой формы в аналоговую возбуждалс непрерывным сигналом скорее, чем синусоидальным. Уровень напр жени b представл ет пороговый уровень схемы 35, т. е. напр жение рассогласовани , выще которого устройство управлени избирает канал Е.generated by moving the movable part 3, i.e., a timeline, which would have been obtained if the digital form was transformed into an analogue vatal 11 with a continuous signal rather than a sinusoidal one. The voltage level b represents the threshold level of the circuit 35, i.e. the error voltage, above which the control device selects channel E.
Таким образом, при скольжении салазок 10 с посто нной и больщой скоростью U2 (например , 0,9 ) вдоль правильного направлени перемещени , например в положитель14Thus, when sliding the slide 10 with a constant and high speed U2 (for example, 0.9) along the correct direction of movement, for example, in the positive 14
НОМ направлении, аналоговый сигнал рассогласовани , по вл ющийс на выходе 15, измен етс в соответствии с графиком i. Когда синусоидальна величина превыщает пороговый уровень Ь, схема 40 генерирует импульсы временного переключени Л в соответствии с первой положительной вершиной k и устройство управлени может тогда правильно возбудить каналы С и . Последовательно, поз0 же на полупериод в соответствии с моментом е, схема 40 производит счетный импульс В, который через вентиль 42, открытый по выходу Е, заставл ет декады дес тых долей 122 и 442 произвести отсчет одного делени в пр 5 мом направлении.The BOM direction, the analog error signal, appearing at output 15, varies in accordance with schedule i. When the sinusoidal magnitude exceeds the threshold level b, the circuit 40 generates time switching pulses L in accordance with the first positive vertex k and the control device can then correctly excite channels C and. Consistently, as much as half a period in accordance with time e, circuit 40 produces a counting impulse B, which, through valve 42, opened at output E, causes decade of tenths 122 and 442 to read one division in the right direction.
Изменение цифрового содержани счетчика 12 производит через передаточный канал 13 изменение аналоговых сигналов, по вл ющихс на выходах 7 и 8 преобразовател из циф0 ровой формы в аналоговую, и, следовательно, мгновенное изменение амплитуды сигнала рассогласовани , возникающего на выходе /5 определ ющего положение трансформатора, таким образом, как это было описано дл мед5 ленного перемещени . Соответствующее фиг. 3, б предположение, что указанное изменение цифрового содержани счетчика 12 при отсчете последним одного делени в пр мом направлении таково, что оно уменьшает величи0 ну указанного рассогласовани до более низкого значени , чем уровень порога Ь, означает, что модулирующа функци начнет возрастать в момент /, начина с более низкого уровн , как это показано на графике т, который по5 добен графику /, но смещен по отношению к нему на величину, завис щую от остаточного рассогласовани в момент переключени /.Changing the digital content of counter 12, through the transfer channel 13, changes the analog signals appearing at the outputs 7 and 8 of the converter from digital to analog, and, therefore, the instantaneous change in the amplitude of the error signal that occurs at the output / 5 determining the position of the transformer, in the manner described for slow movement. Corresponding to FIG. 3, b, the assumption that the indicated change in the digital content of counter 12, when the last division of one division in the forward direction is such that it reduces the magnitude of the indicated error to a lower value than the threshold level b, means that the modulating function will begin to increase at , starting from a lower level, as shown in the graph m, which is similar to the graph /, but is shifted relative to it by an amount depending on the residual mismatch at the moment of switching /.
В то врем как перемещение салазок 10 продолжаетс в положительном направлении While the movement of the slide 10 continues in the positive direction
0 с посто нной скоростью V2, функционирование системы продолжаетс описанным образом, причем сно, что вс кий раз, когда подвижна часть 3 передвигаетс на одну дес тую миллиметра , декада 12 счетчика 12 отсчитывает 0 at a constant speed V2, the operation of the system continues in the manner described, and it is clear that every time the moving part 3 moves one tenth of a millimeter, the decade 12 of the counter 12 counts
5 одно деление в пр мом направлении под управлением счетных импульсов с выхода В, поданных с выхода Е на линию 45.5 one division in the forward direction under control of the counting pulses from output B, fed from output E to line 45.
При этом счетна скорость счетчика 12 достаточно высока, чтобы последний функциони0 ровал соответствующим темпом, т. е. чтобы его цифровое содержание могло бы следовать за действительным положением упом нутой подвижной части.At the same time, the counting speed of the counter 12 is high enough for the latter to function at an appropriate rate, i.e., that its digital content could follow the actual position of the moving part.
Из приведенного описани становитс совершенно сно, что две различных амплитуды сигнала рассогласовани соответствуют двум разным скорост м перемещени о, и V2 подвижной части. Это позвол ет устройству управлепи 17 автоматически избирать два различных выхода F или Е дл управлени счетными операци ми счетчика 12.From the above description, it becomes quite clear that two different amplitudes of the error signal correspond to two different speeds of movement o, and V2 of the moving part. This allows the controller 17 to automatically select two different outputs F or E to control the counting operations of the counter 12.
Таким образом очевидно, что счетчик 12 может селективно функционировать на двух разных скорост х счета, соответствующих двум Thus, it is obvious that the counter 12 can selectively function at two different count rates, corresponding to two
5 разным скорост м, с которыми Г5ход 9 может5 different speeds with which the G5 can 9
1515
-быть возбужден. Обе эти различные счетные скорости могут быть получены известным путем: селективной подачей счетных импульсов В соответственной декаде счетчика через соответственный канал.- be excited. Both of these different counting speeds can be obtained in a known way: by selectively applying counting pulses. In the corresponding decade of the counter through the respective channel.
Максимально допустима скорость дл перемещени подвижной части 3 равн етс jof/20 (что соответствует скорости 1 м/сек в предлагаемом варианте), т.е. скорости, при которой переключени модулирующей функции сигнала рассогласовани имеет ту же частоту, что и генератор; при этом счетчик все еще может работать в том же темпе и производить счетные операции. Подход щий предел дл упом нутой скорости можно установить, например , с помощью тор-моза, вступающего в действие при максимально допустимой скорости .The maximum allowable speed for moving the movable part 3 is jof / 20 (which corresponds to a speed of 1 m / s in the proposed embodiment), i.e. the rate at which the switching of the modulating function of the error signal has the same frequency as the generator; while the counter can still work at the same pace and perform counting operations. A suitable limit for the aforementioned speed can be set, for example, with the help of a torus, which takes effect at the maximum allowable speed.
Более высока скорость может быть получена просто увеличением частоты f генератора или увеличением делени , определ ющего положение трансформатора. По этим причинам частота генератора должна быть выбрана в св зи с делением определ ющего положение трансформатора У и с максимально допустимой скоростью перемещени . Во вс ком случае увеличение частоты / имеет предел, определ емый временем переключени элементов, составл ющих систему.A higher speed can be obtained simply by increasing the generator frequency f or increasing the division determining the position of the transformer. For these reasons, the frequency of the generator must be chosen in connection with the division of the transformer Y determining the position and with the maximum allowed speed of movement. In all cases, the increase in frequency / has a limit determined by the switching time of the elements constituting the system.
Соображени , высказанные относительно счетчика 12, могут быть применены к счетчику 43, так как декады 43 и 432 точно соответству ют декадам 12i и, соответствевно, 122, в то врем , когда декады 43 и 43, представл ющие грубую секцию счетчика 43, производ т отсчет под управлением точной секции, представленной декадами 43i и 43. Помимо этого, счетчик 43 снабжен приспособлени ми, позвол ющимн производить, например вручную, онерацин но возврату в исходное положение или сдвигу, и средствами дл автоматического изменени делени отсчета, когда отсчет пересекает нуль; причем указанный счетчик может функционировать как абсолютный или дифференциальный . Поэтому в предлагаемом устройстве дл определени положени возможны следующие операции: сдвиг исходной точки и изменение положительного направлени оси дл посто нного отсчета в пр мом направлении без необходимости переполнени содержани внешнего счетчика.The considerations expressed regarding counter 12 can be applied to counter 43, since decade 43 and 432 correspond exactly to decade 12i and, accordingly, 122, while decade 43 and 43 representing the coarse section of counter 43, produce counting under the control of the exact section represented by decades 43i and 43. In addition, the counter 43 is equipped with tools that can be performed, for example manually, on the action, but return to its original position or shift, and the means to automatically change the division of the count when the count is crossed t is zero; moreover, the specified counter can function as an absolute or differential. Therefore, in the proposed positioning device, the following operations are possible: shifting the reference point and changing the positive direction of the axis for a constant reading in the forward direction without having to overflow the contents of the external counter.
Счетчик 43 позвол ет устаиовить приспособление дл онределени положени в любое предществующее положение с достаточной точностью и без потерь времени, даже после длительного периода времени или после неполадок в подаче тока, т. е. в тех случа х, когда цифровое содержание указанного счетчика разрушено. Действительно, предполага , что иеподвижиа часть определ ющего положение трансформатора снабжена исходной точкой абсолютного отсчета, представл ющей абсолютное нулевое положение оборудовани , и, помимо этого, предполага , что возможно определить с помощью соответствующих средствCounter 43 allows the device to be located at any pre-existing position to be installed with sufficient accuracy and without loss of time, even after a long period of time or after a fault in the supply of current, i.e., in cases where the digital content of said counter is destroyed. Indeed, the assumption that the prop part of the position-determining transformer is provided with an absolute reference starting point, representing the absolute zero position of the equipment, and, in addition, assuming that it is possible to determine
16sixteen
положение в плане по пр мой подвижной части относительно этой нулевой точки, возможно и-повторение установки подвижной части в заранее установленной точке, отсто щей на известном рассто нии от исходной точки абсолютного отсчета. Это возможно при выполнении следующей оиерации. Сиачала указатель подвижной части совмещают с точкой абсолютного отсчета, а счетчик 44 возвращаетс в исходное положение, затем подвижна часть перемещаетс в направлении, указанном знаком положени , которое должно быть достигнуто , пока счетчик 43 не покажет цифровое значение , соответствующее упом нутому известному рассто нию. С другой стороны, если положение заранее установленной точки даетс посредством ее рассто ни относительно исходной точки, координаты которой относительно абсолютной точки отсчета известны, тогда описанна процедура должна быть сначала новторена таким образом, чтобы установить подвижную часть на относительиую исходную точку; когда это достигнуто, счетчик 43 снова возвращаетс в исходное положение . После этого подвижный элемент перемещаетс в направлении, указанном знаком ноложени , которое следует достигнуть, пока счетчик не даст цифровое указание, соответствующее указаиному относительному рассто нию.the position in the plan along the direct movable part with respect to this zero point, and the repetition of the installation of the movable part at a predetermined point, which is located at a known distance from the initial point of the absolute reference, is possible. This is possible when performing the next operation. At the start, the pointer of the movable part is aligned with the absolute reference point, and the counter 44 returns to its original position, then the movable part moves in the direction indicated by the position sign, which must be reached until the counter 43 shows the numerical value corresponding to the aforementioned known distance. On the other hand, if the position of a predetermined point is given by its distance relative to the reference point, the coordinates of which are relative to the absolute reference point are known, then the described procedure must first be repeated in such a way as to set the moving part to the relative reference point; when this is achieved, the counter 43 again returns to its original position. Thereafter, the movable element moves in the direction indicated by the number sign, which should be reached until the counter gives a digital indication corresponding to the indicated relative distance.
Точность определени положени подвижной части устройства дл определени положени по данному изобретению может быть улучшена известным образом, например путем измерени в аналоговой форме соответствующими средствами остаточного рассогласовани , если таковое еще имеетс на выходе 15, когда система наход тс в своем состо нии равновеси ; причем упом нутое рассогласование имеет значение ниже, чем уровень чувствительности данной систел ы.The accuracy of determining the position of the movable part of the positioning device of the present invention can be improved in a known manner, for example by measuring in analog form with appropriate residual mismatch means, if it is still present at exit 15, when the system is in its equilibrium state; moreover, the mentioned mismatch has a value lower than the sensitivity level of the given system.
Следует отметить, что д.1Я качественного функционировани устройства дл определени положени требуетс прин ть некоторые меры, чтобы обеспечить правильную инверсию знаков в счетчике 12 или 44. В частности декада дес тых долей D должна оставатьс обесточенной на короткое врем вблизи нул и одновременно декада сотенных долей должна оставатьс возбужденной, чтобы дать возможность декадам l2i и 431 отсчитывать в обратном иаиравлении (к нулю) до того, как произойдет инверси знака в счетчике.It should be noted that in order for the quality of the device to determine the position, some measures are required to ensure the correct inversion of characters in the meter 12 or 44. In particular, a decade of tenths of D must remain de-energized for a short time near zero and at the same time a decade of hundredths must remain energized to allow decades of l2i and 431 to count in reverse and reverse (to zero) before the inversion of the sign in the counter occurs.
В отличие от известных устройств предлагаемое устройство вл етс более простым, так как оно требует только одну сервосистему , селективно чувствительную к двум эксплуатационным скорост м; кроме этого, дл обнаружени как грубого, так и точного сигнала рассогласовани используетс толька один определ ющий положение трансформатор , и только один преобразователь из цифровой в аналоговую форму требуетс дл питани упом нутого счетчика. Паконец, наличие порога чувствительности а преп тствуетIn contrast to known devices, the proposed device is simpler, since it requires only one servo system, selectively sensitive to two operating speeds; In addition, only one position sensing transformer is used to detect both the coarse and the exact error signal, and only one digital-to-analog converter is required to power the said counter. Finally, the presence of a threshold of sensitivity and prevents
1717
системе стать неустойчивой, когда подвижна часть 3 находитс в неподвижном состо нии, т. е. он преп тствует колебанию счетчиков 12 и 43, а также преп тствует счетчику 43 попеременно показывать две точки, соприкасающиес с действительным положением подвижной части 3. Дл того, чтобы правильно устранить эту неустойчивость, вли ющую на последнюю цифру, показанную секци ми 12 и 45 обоих счетчиков, достаточно установить порог а на значение, содержащеес между 0,5-1,0 напр жени , соответствующего рассогласованию , равному одной единице указанной последней цифры (в данном варианте выполнени изобретени порог должен содержатьс между значени ми напр жени , соответст вующего рассогласо ванию в 5 и 10 мкм соответственно).the system becomes unstable when the movable part 3 is in a stationary state, i.e. it prevents the oscillation of the counters 12 and 43, and also prevents the counter 43 from alternately showing two points in contact with the actual position of the movable part 3. In order correctly eliminating this instability, which affects the last digit shown by sections 12 and 45 of both counters, it is sufficient to set the threshold and the value between 0.5-1.0 voltages corresponding to the error equal to one unit specified edney numbers (in this embodiment, a threshold must be present between the values of voltage Correspondingly vuyuschego Mismatch vaniyu 5 and 10 microns, respectively).
Предмет изобретени Subject invention
Цифровое устройство дл определени положени объекта, содержащее преобразователь перемещени , подвижна часть кото18A digital device for determining the position of an object containing a displacement transducer, the movable part of which
рого соединена с объектом, а обмотки неподвижной части соединены с выходами цифроаналогового преобразовател , подключенного к генератору синусоидального напр жени и к двухдекадному счетчику, входы которого подключены к выходам знака рассогласовани устройства управлени , один из входов которого соединен через усилитель с обмоткой подвижной части преобразовател перемещени , отличающеес тем, что, с целью повышени точности работы устройства, в него введены четырехдекадный счетчик, входы которого соединены со входами двухдекадного счетчика, вентили, формирователь однопол рных импульсов и формирователь пр моугольных импульсов, вход которого подключен к генератору синусоидального напр жени , а выход соединен через формирователь однопол рных импульсов с другим входомconnected to the object, and the windings of the fixed part are connected to the outputs of a digital-to-analog converter connected to a sinusoidal voltage generator and to a two-decade counter whose inputs are connected to the outputs of the error sign of the control device, one of the inputs of which is connected through an amplifier to the winding of a moving part of the displacement converter, characterized in that, in order to improve the accuracy of the device, a four-decade counter has been entered in it, the inputs of which are connected to the entrances of two-decade a counter, valves, a driver of unipolar pulses and a driver of rectangular pulses, the input of which is connected to a sinusoidal voltage generator, and the output is connected through a driver of unipolar pulses to another input
устройства управлени и с первыми входами вентилей, вторые входы которых подключены к выходам величины рассогласовани устройства управлени , а выходы вентилей - к управл ющим входам счетчиков.control devices and with the first inputs of the valves, the second inputs of which are connected to the outputs of the deviation value of the control device, and the outputs of the valves to the control inputs of the counters.
ф1/г.2 Фиг.З /F1 / g.2 Fig.Z /
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1036144A SU370808A1 (en) | 1965-11-03 | DIGITAL DEVICE FOR DETERMINING POSITION55 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1036144A SU370808A1 (en) | 1965-11-03 | DIGITAL DEVICE FOR DETERMINING POSITION55 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU370808A1 true SU370808A1 (en) | |
SU370808A3 SU370808A3 (en) | 1973-02-15 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3531800A (en) | Digital position measuring device | |
GB2039392A (en) | Inverter regulator | |
US4268786A (en) | Position pickup for numerically controlled machine tools | |
SU370808A1 (en) | DIGITAL DEVICE FOR DETERMINING POSITION55 | |
US3714538A (en) | Velocimeter | |
US4023100A (en) | Transformer for d-c signals | |
US3509559A (en) | Phase shift coding system | |
SU416720A1 (en) | ANGLE CONVERTER - PHASE - CODE | |
SU956966A1 (en) | Displacement measuring device | |
SU1015306A1 (en) | Relative speed difference digital meter | |
SU1717943A1 (en) | Displacement meter | |
SU1116446A1 (en) | Shaft turn angle servo encoder | |
SU798692A1 (en) | Drive control apparatus | |
SU894595A1 (en) | Follow-up phase meter | |
SU661379A1 (en) | Single-channel sum-differential digital wattmeter | |
SU1307383A2 (en) | Device for measuring phase error signal | |
SU983607A1 (en) | Device for measuring magnetic field induction | |
SU779903A1 (en) | Digital phase meter | |
SU1720035A2 (en) | Magnetic induction digital meter | |
SU734773A1 (en) | Method of converting displacement into code | |
SU901827A1 (en) | Electromagnetic flowmeter with frequency output | |
SU1221748A1 (en) | Shaft turn angle -to- voltage converter | |
SU1005131A1 (en) | Two-channel displacement transducer | |
SU938163A1 (en) | Quasi-equilibrium detector | |
RU1798711C (en) | Digital integrating voltmeter |