SU661588A1 - Преобразователь перемещени в код - Google Patents

Description

- 1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано дл  преобразовани  различных величин, приведенных к угловым перемещени м вала в код.

Известны преобразователи перемещени  в код, содержащие датчик перемещени  с системой пространственно-смещенных считьшающих элементов, блок формировани  знака перемещени , соединенные со входами знака блока индикации и реверсивного регистра-накопител  1. Известный преобразователь обладает невысокой помехоустойчивостью вследствие ложных считываний , обусловленных наводками и помехами .

Наиболее близким рещением  вл етс  преобразователь, содержащий датчик перемещени  с системой пространственнбсмещенных считывающих элементов, выходы которых через регистр текущего состо ни  подключены к последовательно соединенным между собой регистру предществующего состо ни  и блоку формировани  импульсов смены состо ний кода, выходы которого через блок формировани  знака перемещени  подключены ко входам знака

блока индикации и блока формировани  счетных импульсов, счетные входы которого через реверсивный делитель частоты подключены к выходам блока смены состо ний кода, а выходы через реверсивный регистрнакопитель - к входам блока индикации, которые через дешифратор нулевого состо ни  соединены со входом сброса блока формировани  знака перемещени  , генератор тактовых импульсов, блок произвольной установки нул  2.

Недостатком известного преобразовател   вл етс  его невысока  надежность, вызванна  возможностью по влени  ложных им пульсов в результате сбо  в течение одного оборота вала датчика перемещени .

Целью изобретени   вл етс  повыщение надей ности преобразовател .

Claims (2)

1. Это достигаетс  тем, что в него введены распределитель тактовых импульсов, элемент ИЛИ и блок автоматической установки нул , входы которого подключены к выходу нул  датчика перемещени , а выход - к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу блока произвольной установки нул , выход генератора тактовых импульсов соединен со входом распределител  тактовых импульсов, выходы котор ого подключены соответственно кстробирующим входам блоков автоматической установки нул , формировани  импульсов смены состо ний кода и регистров текущего и предшествующего состо ний, выход эле мента ИЛИ подключен ко входам сброса реверсивного регистра-накопител  и делител  частоты. На фиг. 1 приведена функциональна  схема предлагаемого преобразовател . На фиг. 2 - диаграмма,которой по сн етс  работа преобразовател . Датчик 1 (см. фиг. 1) перемещени  содержит систему считывающих элементов, пристранственно смещенных на величинуа (- + K), где - шаг квантующего эле . / I Т Ч Г rij VrFTYrtT TYTit ТГ Лг-ч-1 rt мента; n - число смешенных считываю щих элементов, К 0, 1,2....-р д чисел, считывающих элементов (на чертеже не показаны ) , выходы которых через регистр 2 текущего состо ни  подключены к последовательно соединенным между собой регистру 3 предшествующего состо ни  и блоку 4 формировани  импульсов смены состо ний кода, выходы которого через блок 5 формировани  знака перемещени  подключены ко входам знака блока 6 индикации и блока 7 формировани  счетных импульсов, счетные входы которого через реверсивный делитель 8 частоты подключены, к выходам блока 4 смены состо ний коДг1; а 6ь1ХодыЧ(ерёз рётвёрсивный регистр-накопитель 9 - к входам блока 6 индикации, которые через дешифратор 10 нулевого СОСТОЯНИЯ соединены со входом сброса Олока 5 формировани  знака перемещени . Выход генердтора 11 тактовых импульсов соединен со входом распределител  12 тактовых импульсов, вы ХЪда кбт6рогб подключены соответственно к стробирующим входам блоков автоматической установки нул  13, фУрмировани  импульсов смены состо ний кода 4, и регистров текущего 2 и предшествующего 3 состо ний. Входы блока 13 автоматической 5 станбВ и ну-л  подклютены к выходам нул  датчика 1 пёрёмеЩШй , а выход - к одному входу элемента ИЛИ 14, ТГ р5То1 У вШду которого подключен выход блока 15 произвольной установки нул , а выход элемен,та ИЛИ 14 подключен ко входам сброса реверсивных регистра-накопител  9 и делител  частоты На диаграмме работы преобразовател  при П 2 обозначены:- « а)импульсы первой последовательности; б)импульсы второй последовательности; в)йм 11у71бШ тбчного нул ; г)импульсы «грубого нул ; д)сигналы на выходе генератора 11 тактовых импульсов; е)тактовые импульсы ТИ 2 с вь1хода распределител  12; ж)тактовые импульсы ТИ 3 с выхода распределител  12; з)тактовые импульсы ТИ 1 с выхода распределител  12; и) тактовые импульсы ТИ 4 с выхода распределител  12; к) единичный выход одного канала регистра 2; X л) единичный выход другого канала регистра 2; -- . м) единичный выход одного канала регистра 3; , . н) единичный выход другого канала регистра 3; о) импульсы смены состо ний « + 4 (когда перва  пос:ледовательность oneгм-1i .rr fi , режает вторую); п) импульсы смены состо ний «- блока 4 .(когда втора  последовательность опережает первую, т. е. при противоположном направлении перемещени ); р) импульсы установки нул  с выхода блока 13 автоматической установки нул . Работа преобразовател  происходит следующим образом. При перемещении с выхода датчика 1 перемещени  снимаетс  п последовательностей пр моугольнъ)х импульсов, сдвинутых между собой на градусов, импульсы «точного нул  1 раз за оборот квантующего элемента датчика и импульс «грубого нул  1 раз за оборот вала. Импульс «точного нул  совпадает по времени с одним импуЛьСОМ одной из последовательностей. Совпадение импульсов «точного и «грубого ну-, л , поступающих на входы блока 13 автоматической установки нул  6, происходит только один раз за оборот вала датчика 1 перемещени . Число импульсов в каждой последовательности в любой момент времени соответствует угловому положению вала датчика относительно нулевого, опредеЛЯЮп1ёгосй совпадением нулевых импульсов. Текущее состо ние чувствительных элементов записываетс  в регистр 2. Содержимое регистра 2 через определенный промежуток времени переписываетс  в регистр 3, где хранитс  некоторое врем  после смены информации в регистре 2 и, таким образом. будет  вл тьс  предыдущим состо нием чувствительных элементов. В блоке 4 формировани  импульсов смены состо ний кода Происходит сравнение текущего и предыдущего состо ний и при каждой смене состо ний чувствительных элементов вырабатываютс  импульсы « + 1 при вращении входного вала в одном направлении или «-1 при вращении в противоположном направлении . В течение периода следовани  импульсов одной последовательности вырабатываютс  2п импульсов «+ 1 или «-.. Импульсы « + Ь и «-1 по двум щинам поступают на бходы реверсивного блока 8 делени  частоты и блока 5 формировани  знака перемещени . Реверсивный блок 8 делени  частоты предназначен дл  делени  частоты следовани  импульсов « + 1 или «-1. В зависимости от модифи саций коэффициент пересчета может измен тьс . При коэффициенте пересчета равном 1, импульсы « + 1 или«-1 минуют блок 8. Сигналы с выходов триггеров блока 8 делени  частоты поступают на входы блока 7 формировани  счетных им .пульсов. На знаковые входы блока формировани  7 поступают также плюсовой и минусовой выходы блока 5 формировани  знака перемещени . Блок 7 формировани  счетных импульсов вырабатывает импульсы сложени  « + Г счета или вычитани  «-1 счета с учетом знака и направлени  вращени . Импульсы сложени  или вычитани  ,мргут формироватьс  на каждый, каждый второй, каждый п-й, каждый 2 п-й импульсы « + 1 или «-1 в зависимости от модификации преобразовател . В первом случае реверсивный блок 8 делени  частоты отсутствует. Импульсы «-f 1 счета вырабатываютс  при наличии знака плюс и импульсов « + Ь или при алтнт знака минус и импульсов «-1. Импульсы «-1 счета вырабатываютс  при. наличии знака минус и импульсов . Импульсы сложени  и вычитани  по двум щинам поступают на накопитель регистра 9. Дещифратор 10 нулевого состо ни  вырабатывает импульс при нулевом состо нии всех триггеров регистра-накопител  9. И.мпульс нулевого состо ни  регистра-накопител  9 поступает на вход блока 5-формировани  знака перемещени . Блок 5 формировани  знака перемещени  вырабатывает знак плюс, еели после нулевого состо ни  регистра-накопител  9 первым приходит импульс « + 1 и знак минус, если после нулевого состо ни  регистра-накопител  9 первым приходит импульс «-1. Распределитель 12 тактовых импульсов управл етс  генератором 11 тактовых импульсов, имеющим частоту (около 1 МГц) значительно выще частоты смены еосто ний чувствительных элементов. Распределитель 12 вырабатывает четыре тактовых импульса: ТИ 1, ТИ 2, ТИ 3 и ТИ 4 (см. фиг. 2). По первому тактовому импульсу ТИ 1 происходит запись текущего состо ни  чувствительных элементов в регистр 2. Затем по второму тактовому импульсу ТИ 2 происходит сравнение текущего и предыдущего состо ний и формирование импульсов «+1 или «-1. После этого соде{)жимое регистра 2 по третьему тактовому импульсу ТИ 3 переписываетс  в регистр 3 предыдущего состо ни . По четвертому тактовому импульсу-ТИ 4 происходит формирование сигналов автоматической установки НУЛЯ. Блок 13 автоматической установки нул  в момент совпадени  импульсов с нулевых считывающих элементов и крайнего из «п считывающих элементов по тактовому импульсу ТИ4 вырабатывает импульсЫ установки нул . Сигналь установки нул  с выхода элемента 14 поступают на вход установки нул  реверсивного делител  8 частоты и реверсивного регистра-накопител  9. Более подробно работа распределител  12 и блока 4 формировани  импульсов смены состо ний кода рассмотрена дл  варианта п 2. При вращении вала датчика 1 перемещени  в одном направлении импульсы с первого считывающего элемента (см. фиг. 2а) слева ) опережают импульсы со второго считывающего элемента (фиг. 2 б) слева) и происходит запоминание их текущего состо ни  в виде циклического кода: 00, 10, 11, 01, 00 и т.д. Состо ние «00 означает отсутствие сигналов обоих чувствительных элементов; «10 - наличие сигнала только с первого считывающего элемента; «11 - наличие сигналов обоих считывающих элементов; «01 - Нал ичйёсигнала только со второго считывающего элемента. При перемещении в противоположном направлении происходит уменьщение значений кода, т.е. 00, 01, 11, 10, 00 и т.д. По первому тактовому импулЬсу ТИ 1 (см. фиг. 2з) с расиоеделител  12 состо ние первого счи „-- -- -,,..-...- -. - тывающегб элемента записываетс  в один канал регистра 2 текущего состо ни  (фиг 2к), а состо ние второго считывающего элемента запоминаетс  триггером другого канала регистра 2 .(см. фиг. 2л). Третьим тактовым импульсом ТИ 3 (см. фиг. 2ж) с распределител  12 текущее состо ние с триггеров обоих каналов регистра 2 переписываетс -в соответствующие триггеры регистра 3 предществующего состо ни  считывающих элементов (см. фиг. 2 м,н). По второму тактовому импульсу ТИ 2 (см. фиг. 2 е) происходит сравнение текущего и предществующего состо ний и вырабатываютс  импульсы смены состо ний «+1 или «-1 в зависимости от направлени  вращени . Формирование импульсов « + 1 ( см. фиг. 2 о) и «-1 (см. фиг. 2 п) осуществл етс  блоком 4 формировани  импульсов сменЬ состо ний кода. Процессы записи информации в регистры 2 ИЗ и формирование импульсов смены состо ний в блоке 4 разнесены во времени и происход т в течение действи  соответствующих тактовых импульсов с распределител  12. I-К - триггеры современных интегральных схем записывают информацию по одному из фронтов тактового импульса, т.е. -в течение небольщой части длительности тактового импульса . Это врем  неизмеримо меньще периода смены состо ний считывающих элементов , определ емого скоростью перемещени . Таким образом, врем , в течение котооого кратковременна  помеха может исказить информацию о состо ни х чувствительных элементов, значительно минимизируетс  и помехозащищенность преобразовател  увеличиваетс . По четвертому тактовому импульсу ТИ 4 (см. фиг. 2 и) с распределител  12 в блоке 13 автоматической установки нул  формируютс  импульсы автоматической установки нул  блока 8 и регистра-накопител  9. Функционально блок 13 можно представить многовходовой схемой совпадени . Если подать на его входы импульсы ТИ 4, импульсы «промежуточного нулевого положени  квантующего элемента (см. фиг. 2 в), импульсы «грубого нулевого положени  оси датчика 1 перемещени  (см. фиг. 2 г) с соответствующих считывающих элементов, то при совпадении их импульсыТИ 4 проход т на выход блока 13 (см. фиг. 2р). В этом случае обеспечиваетс  однозначность отсчета нулевого положени  с точностью до щагового интервала квантующего элемента датчика 1 перемещени . Если же дополнительно на входы блока 13 подать импульсы первой последовательности (см. фиг. 2 а) и инвертированные импульсы второй последовательности, то импульсы установки нул  с выхода блока 13 определ ют однозначность нулевого положени  с точностью до 1/4 шагового интерйала . Приведем конкретный пример простейшей модификации датчика, в которой п 2, , (. Такой датчик вырабать1вает две последовательности информационных импульсов, сдвинутые одна относительно другой на sr по пространственной фазе. В каждой из этих последовательностей 21600 импульсов на 1 оборот вала датчика. В этом случае период следовани  импульсов, равный шаговому интервалу (см. фиг. 2 а, б) соответствует 1 угловой минуте поворота входного вала датчика. Период следовани  импульсов нулевого положени  квантуюшего элемента (см. фиг. 2 в) соответствует 1° поворота входного вала. При этом, как известно, (см. фиг. 2 а,в) обеспечиваетс  совпадение «промежуточного нулевого импульса с каждым в данном случае 60-м импульсом первой последовательности. Чувствительный элемент «грубого нулевого положени  оси датчика юстируетс  таким образом, чтобы длительность его импульса была меньше периода следовани  импульсов (см. фиг. 2 в). Преобразователь с таКИМ датчиком может иметь дискретность отсчета 15, 1. Нулевое положение может фиксироватьс  в этом случае однозначно с точностью до 15, 1. Отсутствие набегающей погрешности отсчета легко определ етс , если в диапазоне перемещений от 0° до 360° существует только одно нулевое значение кода преобразовател . Таким образом, технико-экономический эффект предлагаемого .изобретени  заключаетс  в следующем: в повыщении помехозащищенности преобразовател  из-за разнесени  опер аций записи информации в регистры форми-р1овани  импульсов смены состо ний и импульсов установки нул  за счет введени  распределител  и блоки автоматической установки нул ; - в увеличении разрешающей способности за счет формировани  последовательностей импульсов, сдвинутых на ; - в устранении набегающей погрешности отсчета за счет формировани  нулевых импульсов ц введени  блока автоматической установки нул . Предлагаемое устройство реализовано в р де приборов на интегральных схемах, предназначенных дл  преобразовани  угловых и линейных перемещений, фазовых сдвигов, величин, ослаблений сигнала в код. Разработанные устройства, благодар  за вленной схеме, более технологичны и дешевы , чем аналогичные по точности приборы, реализующие другие принципы построени . Формула изобретени  Преобразователь перемещени  в код, содержащий датчик перемещени  с системой пространственно-смещенных считывающих элементов, выход которого через регистр текущего состо ни  подключен к последовательно-соединенным между собой регистру предшествующего состо ни  и блоку формировани  импульсов смены состо ний кода, выходы которого через блок формировани  знака перемещени  подключены ко входам знака блока индикации и блока формировани  счетных импульсов, счетные входы которого через реверсивный делитель частоты подключены к выходам блока смены состо ний кода, а выходы через реверсивный регистр-накопитель - к входам блока индикации, которые через дешифратор нулевого состо ни  соединены со входом сброса блока формировани  знака перемещени , генератор тактовых импульсов, блок произвольной установки нул , отличающийс  тем, что,с целью повь1шени  надежности преобразовател , в него введены распределитель тактовых импульсов, элемент ИЛИ и блок автоматической установки нул , входы которого подключены к выходу нул  датчика перемещени , а выход - к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу блока произвольной установки нул , выход генератора тактовых импульсов соединен со входом распределител  тактовых импульсов, выходы которого подключены соответственно к стробирующим входам блоков автоматической установки нул , формировани  импульсов смены состо ний кода и регистров текущего и предшест вующего состо ний, выход элемента ИЛИ подключен ко входам сброса реверсивного регистра-накопител  и делител  частоты. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе . 1. Авторское свидр-тельство СССР № 260980, кл. G 08 С 9/06, 21.06.68.
2. 2. Патент США, № 3670324, кл. 340-347, 1972.

   t

   -, I ..11 1X f

   HH PHT

   ь

   I

   il ти-If

   TYTT