SU748445A1 - Интерпол тор дл измерительных преобразователей перемещени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам преобразовани  сигналов измерительных преобразователей перемещений и может «быть использовано в отс- j четно-измерительных системах угловых ,и линейных перемещений дл  станков с программным управлением и кОорди- . натно-измерительных машин.

Известен интерпол тор, содержащий fQ суммирующие и множительные блоки 1 .

В этом устройстве синусно-косинусные сигналы преобразовател  перемещени  перемножаютс  на квадратурные сигналы генератора фиксированной частоты в умножител х, выходные сигналы которых суммируютс  и сумматоре и фильтруютс  фильтром.

Невысока  точность множительных устройств, а также необходимость уз- 2Q копрлосной фильтрации снижает точность и; вносит фазовые искажени .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  интерпол тор дл  измерительных пре- 25 образователей перемещени , содержа- щий синусно-косинусный измерительный преобразователь перемещени , первый и второй блоки выделени  дул , входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами синусно-косинусного измерительного преобразовател  перемещений , первый и второй двухвходовые сумматоры, входы которых соединены с первым ивторым выходами синусно-косинусного измерительного преобразовател  перемещени , а выходы - со входами третьего и четвертого блоков выделени  модул , реверсивный счетчик, выходы которого  вл ютс  выходами интерпол тора, блок компараторов, выходы которого соединены со входами реверсивного счётчика , блок преобразовани  амплитуды входного сигнала в посто нное напр жение 2j .

Недостатками этого интерпол тора  вл етс  невысока  точность и ограниченна  величина коэффициента интерпол ции . Действительно, треугольное напр жение формируетс  в устройстве с помощью блоков выделени  модул  и сумматора по алгоритму (sinwt) - (cos wt). Неточность интерполировани  обуславливаетс  нелинейностью треугольного напр жени . Эта нелинейность равна +4% и пр мо в зана с точностью интерпол ций.

Цель изобретени  - повышение точности й коэффициента интерпол ции.

Это достигаетс  тем, что интерпол тор дл  измерительных преобразо/зателей перемещени , содержащий синусно-косинусный измерительный преобразователь перемещени , первый и второй блоки выделени , модул , входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами синуснокосинусного измерительного преобразовател  перемещени , первый и второй двухвходовые сумматоры, входы которых соединены с первым и вторым выходами синусно-косинусного измерительного преобразовател  перемещени , а выходы - со входами третьего и четвертого блоков выдёленй   модул , реверсивный счетчик, выходы которого  вл ютс  выходами интерпол тора , блок компараторов, выходы которого соединены со входами реверсивного счетчика, дополнительно содержит третий, четвертый, п тый и шестой Двухвходовые сумматоры, п тый, шестой, седьмой и восьмой блоки вы ;ц Яёнй  модул , первый и второй четырехвходовые сумматоры, блбк сумматоров , выходы которого соединены со входами блока компараторов, а входы с выходами первого и второго четырехвходовых сумматоров, первый и второй выходы синусНо-косинусного измерительного преобразовател  перемещени  соединены- с первым и вторым входами третьего, четвертого, п того и шестого двухвходовых сумматоров, выходы которых через п тый, шестой, седьмой и восьмой блоки выделени  модул  соединены со входами первого четырехвходового сумматора, выходы первого и второго блоков вьщелени  модул  соединены с первым и вторым вхбдами второго четырехвходЬвого сумматора, третий и четвертый входы которого соединены с выходами третье;го и четвертого блоков выделени  модул ,- , . . ..л , . - На фиг. 1 приведен блок-схема йнтёрпбл тора; на фиг. 2 и 3 - диаграммы , по сн ющие его работу.

Интерпол тор содержит синуснокосинусный измерительный преобразователь перемещени 1, восемь блоков выделени  модул  2 - 9, шесть двухвходовых сумматоров,О - 15, первый и второй четырехвходовые-сумматоры 16 и jt, блок сумматоров 18, блок компараторов 19, реверсивный счетчик 20.

Интерпол тор работает следующим образом.

Синусно-косинусный измерительный преобразователе 1 вырабатываетдва Ортогональных гармонических сигнала sin . wt и cos wt , которые пропорциональны соответственно угЛу поворота или непосредственно перемещению (в зависймости от того, круговое или пинейное перемещение измер етс ). В

748445

|блоках 2 и 3 выдел ютс  модули сигналов (sin wt) и (cos wt) , В сумматоре 10 осуществл етс  суммирование сигналов sin wt и cos wt; sin -wtH- cos wt r cos (wt-t5 ). В сумматоре 11 суммируютс  сигналы sin wtH-cpswt sin wt-coswt Т s i n (wt-iS) . Эти сигналы имеKiT амплитуду в и75 раза большую, чем у входного сигнала. Подбором коэффициентов усилени  сумматоров 10 и 11 амплитуду этих сигналов уравнивают с амплитудой входных сигналов (т.е. производ т нормирование амплитуды ) . Сигналы после нормировки изображены на фиг. 2-1 и 2-3 соответственно: их аналитическое выражение: sin (wt-45°) и cos (wt-tS).

В блоках 4 и 5 осуществл етс  выделение модул  сигналов с выхода сумматоров 10 и 11 (фиг. 2-2 и 2-4). Далее сигналы с выходов блоков выт делени  модул  2, 3, 4 и 5 суммируют с  во втором четырехвходовом сумматоре 17. Дл  большей  сности графической иллюстрации суммируем попарно сигналы с выходов блоков выделени  модул  2и 3 (si. n wt)-f (cos wt С выходов блоков выделени  модул  4 и 5 -(.sin (wt-itS) - cos ( ( фиг. 2-5). Полученные напр жени  перенесем на фиг. 2-6. Они сдвинуты по фазе, на 90°. После их суммировани  на выходе .второго четьарехвходового сумматора 17 получаетс  напр жение треугольной формы (фиг. 2-7), аналитическое выражение которого имеет вид Isin wt|4-lcos wtl - Is i n(wt-45°) - ICDS (wt-i(5°)i . Анализ этого выражени  показывает, что оно аппроксимирует треугольный сигнал с погрешностью, не превышающей 1%, котора  в 4 раза меньше, чем у прототипа. позвол ет. П9.высить точности интерпол ции. Отметим , что частота треугольного сигнала, формируемого на выходе сумматора 17 в четыре раза выше частоты входных сигналов,

Claims (2)

1. В сумматорах Д2-15 происходи г суммирование сигналов sin wt и cos wt с соответствующими знаками. . и весовыми коэффициентами. Известно , что при суммировании сйнусоидаль ного и косинусоидального сигналов разной амплитуды получаетс  гармони .ческий сигнал, фаза которого зависит , от соотношени  этих амплитуд. Так, например, в сумматоре 12 происходит суммирование синусоидального сигнала единичной амплитуды и косинусоидального сигнала с амплитудой приблизительно .в три раза меньшей - тогда получаетс  гармонический сигнал -S in (wt-b22,5 ). Аналогично в суммторе 13 суммируютс  косинусоидальный сигналединичной амплитуды и синусоидальный сигнал с амплитудой,в три. раза меньшей, и получаетс  гармоничекий сигнал sin (wt+67,5), в сумма торе 14 суммируютс  синусоидальный нал единичной- амплитуды и инвертиро ванный косинусоидальный сигнал с амплитудой, в три раза меньшей и по лучаетс  гармонический сигнал sin {wt-22,5®); в сумматоре 15 су мируютс  инвертированный косинусоидальный сигнал единичной амплитуды и синусоидальный сигнал с амплитудо в три раза. меньшей и получаетс  гар монический сигнал sim (wt-t,). Сигналы с выходов блоков выделени  модул  6-9 суммируютс  в первбм четырехвходовом сумматоре 16, После их суммировани  получаетс  сигнал треугольной формы, аналитическое вы . ражение которого имеет вид Is i п (wt-22,5°) Is I п (wt+67,5°)-I sin, (wt + 22,5) - j sin (wt-67,5° Частота этого треугольного сигнала в четыре раза выше частоты входных сигналов, а линейность, как было показано ранее, выше, чем у прототипа . Треугольный сигнал с выхода сумматора 16 сдвинут по фазе на 90 относительно аналогичного треугольного сигнала (фиг. 3-7) с пр мого выхода сумматора 17.. .. Таким образом, после р да преобр зований входные сигналы измерительн преобразовател  преобразованы в два треугольных сигнала, сдвинутых по фазе на 90, и с четырехкратным умн жением по частоте. Эти сигналы в ув личенном масштабе изображены на фиг. 3-1 и 3-2. На фиг. 3-3 показан инвертированный сигнал с инверсного выхода сумматора 17. Далее эти сигналы поступают на входы блока сумма торов 18, состо щего из п сумматоров в каждом из которых происходит суммирование с разными весовыми коэффициентами соответствующих двух из трех треугольных сигналов,. После суммировани  образуютс  ломанйые линии (см. пунктирные линии на фиг. , 3-4, 3-5 и 3-6). Формы этих ломанных линий и места их перехода через нулевую линию завис т от того, какие треугольные сигналы (инвертированные или неинвертированные) и с какими весовыми коэффициентами суммируютс  Моменты перехода ломанных линий через нуль фиксируютс  компараторами в блоке 19 (фиг. 3-7) и подсчитываютс  в счетчике 20. На фиг. 3 показано образование импульсов с частотой большей частоты треугольного сигнала в п раз, где п - число сумматоров в блоке 18. Таким образом коэффициент интерпол ции сигналов Измерительных преобразователей перемещени  в предлагаемом интерпол торе равен 4п, т.е. больше чемв прототипе. Более высока  точность предлагаемого интерпол тора обеспечиваетс  более высокой линейностью по сравнению с прототипом формируемого треугольного сигнала . Формула изобретени  Интерпол тор дл  измерительных преобразователей перемещени , содержащий синусно-косинусный измерительный преобразователь перемещени , первый и второй блоки выделени  модул , входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами синусно-косинусного измерительного преобразовател  перемещени , первый и второйД1вухвходовые сумматоры , входы которых соединены с. первым и вторым выходами синуснокосинусного измерительного преобразовател  перемещени , а выходы со входами третьего и четвертого блоков выделени  модул , реверсивный счетчик, выходы которого  вл ютс  выходами интерпол тора, блок компараторов ,, выходы которого соединены со входами реверсивного счетчика , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и увеличени  коэффициента интерпол ции , он содержит третий, четвертый, п тый и шестой двухвходовые сумматоры , п тый, шестой, седьмой и восьмой блоки выделени  модул , первый и второй четырехвходовые сумматоры, блок сумматоров, выходы которого соединены со входами блока компараторов , а входы - с выходами первого и второго четырехвходовых сумматоров , первый и второй выходы синуснокосинусного измерительного преобразовател  перемещени  соединены с первым и вторым входами третьего, четвертого, п того и шестого двухвходовых сумматоров, выходы которых через п тый, шестой, седьмой и восьмой блоки выделени  модул  соединены со входами первого четырехвходОвого сумматора, выходы первого и второго блоков выделени  модул  соединены с первым и вторым входами второго четырехвходоЁого сумматора , третий и четве|ртый входы которого соединены -с выходами третьего и четвертого блоков выделени  модул . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 957916, кл. G 1А, опублик. 1964.
2. 2.Патент ФРГ № 1945206, кл. G 01 D 5/245, опублик. 1972 (прототип).

   748445

   А

   А

   А

   А

   АА

   / 7

   А

   А

   А

   А

   ТФЧ