SU881805A2 - Преобразователь перемещений в код - Google Patents

Description

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования и предназначено для преобразования механических перемещений в дискрет- _ ный сигнал. г

По основному авт. св. № 532875 известен преобразователь перемещений в код, содержащий кодовый элемент, основной считывающий элемент, дополнительно считывающие элементы, установленные на дорожке младшего разряда кодового элемента, дифференциальный частотный преобразователь перемещений, блок формирования кодовых сигна-’ лов, ко входу которого подключены об- 15 мотки основного считывающего элемента, а выход подключен к первому входу преобразователя частот - код, дополнительные чувствительные элементы сдвинуты на два кванта иодированно- 20 го элемента и подключены к колебательным контурам автогенератора дифференциального частотного преобразователя перемещений, выход которого подключен ко второму входу преобразователя час- *5 тота - код, вторую пару дополнительных считывающих элементов, дополнительный дифференциальный частотный преобразователь перемещений и блок коррекции, первый вход которого сое- 30 динен с выходом дифференциального частотного преобразователя перемещений, входы которого соединены со второй парой дополнительных считывающих элементов, которые размещены на расстоянии грубого отсчета одного кванта от дополнительных считывающих элементов, один из выходов блока коррекции соединен с входом преобразователя частота - код, а другой - с входом блока формирования кодовых сигналов [1] .

Недостатком известного преобразователя является низкая точность, обуо ловленная большой нелинейностью выходной характеристики.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещений в код введены блок обработки кодов и дополнительный преобразователь частота - код, вход которого соединен с выходом дополнительного дифференциального частотного преобразователя перемещения, сигнальные выходы преобразователей частота - код соединены с первыми четырьмя входами блока коррекции, два другие входа которого соединены с выходами двух младших разрядов блока формирования кодовых сигналов, входы коррекции которого соединены с первым и вторым выходом блока коррекции, третий выход которого соединен с входом коррекции блока обработки кодов, цифровые входы которого соединены с цифровыми выходами преобразователей частота - код.

На фиг. 1 приведена схема преобразователя перемещений в код, на фиг. 2 - графики, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь перемещений в код, содержит кодовый элемент 1, считывающий элемент 2, дополнительные считывающие элементы 3, дифференциальный частотный преобразователь 4 переме- 15 щений, вторую пару дополнительных считывающих элементов 5, дополнительный дифференциальный частотный преобразователь 6 перемещений, блок 7 формирования кодовых сигналов, блок 20 коррекции, преобразователь 9 частота - код, блок 10 обработки кодов, дополнительный преобразователь 11 частота - код.

Преобразователь работает следующим образом.

Измеряемый параметр перемещает связанный с его подвижной системой кодовый элемент 1 на соответствующий угол. При этом напротив неподвижного считывающего элемента 2 нахо дится часть кодового элемента, соответствующая измеряемому параметру.

При последовательном поступлении импульсов опроса катушки индуктивности считывающего элемента 2 последователь-35 но подключаются к автогенератору блока 7 формирования кодовых сигналов.

В зависимости от наличия напротив тор ца ферритового стержня катушек индуктивности фольгированного или нефоль- 4Q тированного участка дорожки соответствующего разряда кодового элемента 1 ток генерации в автогенераторе будет отсутствовать или возникать, т.е.

для данного разряда кода соответственно формируется нулевой или единичный двоичный сигнал. Таким образом, за один цикл опроса на выходе преобразователя формируется последовательный двоичный циклический код. Принцип действия схемы точного отсчета преобразователя, где используется промежуточное частотное преобразование квантов кодового элемента (грубого ототсчета) , заключается в следующем: с изменением расстояния между допол- 55 нительными считывающими элементами 3, сдвинутыми один относительно другого на два кванта кодового элемента 1 и фольгированными участками дорожки младшего разряда кодового элемента 1, изменяются привносимые в катушки сопротивления. При этом воздействие фольгированных участков дорожки на считывающие элемонты 3 происходит за счет наводимых (й медных пластинах g§ анергией высокочастотного электромагнитного поля считывающих элементов 3 вихревых токов, воспринимающихся как увеличение активного и уменьшение индуктивного сопротивления, этих считывающих элементов 3. При изменении индуктивности считывающих элементов 3 изменяются и частоты генерации автогенераторов дифференциального частотного преобразователя 4.перемещений. Разность частот, полученная после сложения и детектирования их выходных сигналов, является выходным параметром преобразователя 4. Принцип действия преобразователя 6, считывающие элементы 5 которого сдвинуты относительно считывающих элементов 3 на один квант кодового элемента 1, аналогичен принципу действия преобразователя 4 .

Схема преобразователя построена так, что для точного отсчета используются участки выходной характеристики преобразователей 4, 6, где нижняя частота f_H< f < ί_β верхней частоты, т,е. наиболее линейные участки этих характеристик. Для этого в преобразователях 9, 11 частота - код, входами которых являются выходы основного 4 и дополнительного 6 преобразователей, предусмотрена сигнализация предельных значений частот и f_B. При f < f_H на одном, а при f > f_e на другом выходе этого блока появляется единичный двоичный сигнал, а его счетчик сбрасывается в нулевое положение, А при f_H< f < f_B на обоих сигнальных выходах преобразователя 9 или 11 частота - код сигнал отсутствует, а набранное в счетчиках число соответствует величине частоты преобразователя 9 или 11. При этом при f=f_H число импульсов, набранных в счетчике, равно нулю, а при f = f_B счетчик полностью заполняется.

Как видно из графиков на фиг. 2 в пределах 0; 4; 8; 12;..., квантов кодового элемента ί_Λ0Π < f_H; f_H < focH< fe , при 1; 5; 9; 13; ..., квантах f_Ocn>

^{5 f}6 ·,’ ^fH < (доп ^< fe· I ^пРи 2; 6 ; 10, 14',... квантах ί_β0Γ > <f_0CH<f_B , при 3; 7,'

11; 15; .,,, квантах f_OcH < f_M ) L· < (д_0П < f_a , т.е. с периодом четыре кванта эти соотношения повторяются. Это говорит о том/ что определив указанные соотношения и сравнивая их с результатами последних двух разрядов грубого отсчета, можно внести поправку в результат грубого отсчета. Выполнение этих операций и определение знака и величины поправки в код грубое го отсчета производится в- блоке 8 коррекции, входами которого являются сигнальные выходы блоков частота - код 9 и 11 и последних двух разрядов блока 7. В случае соответствия сравниваемых результатов код грубого отсчета передается на выход блока 7 без изменения, а в случае обнаружения не соответствия грубого отсчета передается на выход блока 7 соответственно после добавления или вычитания единицы.

Из графиков на фиг. 2 видно, что при f_0CH > f_e и f_flon < f_H поступающий к блоку 10 сигнал получается прямо пропорциональным перемещению, а в остальных случаях - обратной пропорциональным этому перемещению. Поэтому к одному входу блока 10 подключен выход блока 8 коррекции, который определяет f_0CH > fe и f_aon < или ^доп ^{s и f}ocH < f_H В первом случае выходы счетчиков преобразователей 9, 11, подключенные ко входам блока 10, передаются на выход в прямом коде, а во втором случае - в обратном коде. Таким образом, на выходе блоке 10 во всех случаях получается код, прямо пропорциональный долям квантов грубого отсчета.

Кроме того, такое выполнение преобразователя позволяет в определенной степени уменьшить влияние инструментальной погрешности от неточности изготовления кодового элемента 1 и чувствительных элементов 3, 5 (торроидального сердечника) на точность точного отсчета и, тем самым, в еще большей степени повысить точность преоб разователя .

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к системам автоматического контрол  и регулирова ни  и предназначено дл  преобразовани механических перемещений в дискретный сигнал. По основному авт. св. № 532875 известен преобразователь перемещений в код, содержащий кодовый элемент, основной считывающий элемент, дополнительно считывающие элементы, установленные на дорожке младшего разр да ко дового элемента, дифференциальный частотный преобразователь перемещений , блок формировани  кодовых сигналов , ко входу которого подключены обмотки основного считывающего элемента , а выход подключен к первому входу преобразовател  частот - код, дополнительные чувствительные элементы сдвинуты на два кванта кодированного элемента и подключены к колебатель ным контурам автогенератора дифферен циального частотного .преобразовател  перемещений, выход которого подключен ко второму входу преобразовател  частота - код, вторую пару дополнительных считывающих элементов, дополнительнь1й дифференциальный частотный преобразователь перемещений и блок коррекции, первый вход которого соединен с выходом дифференциального частотного преобразовател  перемещений , входы которого соединены со второй парой дополнительных считывающих элементов, которые размещены на рассто нии грубого отсчета одного кванта от дополнительных считывающих элементов , один из выходов блока коррекции соединен с входом преобразовател  частота - код, а другой - с входом блока формировани  кодовых сигналов 1 . Недостатком известного преобразовател   вл етс  низка  точность, обуо ловленна  большой нелинейностью выходной характеристики. Цель изобретени  - повышение точности преобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь перемещений в код введены блок обработки кодов и дополнительный преобразователь частота - код, вход которого соединен с выходом дополнительного дифференциального частотного преобразовател  перемещени , сигнальные выходы преобразователей частота - код соединены с первыми четырьм  входами блока коррекции, два другие входа которого соединены с выходами двух младших разр дов блока формировани  кодовых сигналов, входы коррекции которого соединены с первым и вторым выходом блока коррекции, третий вихо которого соединен с входом коррекции блока обработки кодов, цифровые входы которого соединены с цифровыми вы ходами преобразователей частота - ко На фиг, 1 приведена схема преобразовател  перемещений в код, на фиг. 2 - графики, по сн ющие работу преобразовател . Преобразователь перемещений в ход содержит кодовый элемент 1, считываю щий элемент 2, дополнительные считывающие элементы 3, дифференциальный частотный преобразователь 4 перемещений , вторую пару дополнительных считывающих элементов 5, дополнитель ный дифференциальный частотный преобразователь б перемещений, блок 7 формировани  кодовых сигналов, блок В коррекции, преобразователь 9 частота - код, блок 10 обработки кодов дополнительный преобразователь 11 частота - код. Преобразователь работает следующим образом. Измер емый параметр перемещает св занный с его подвижной системой кодовый элемент 1 на соответствующий угол. При этом напротив неподвижного считывающего элемента 2 нахо дитс  часть кодового элемента, соответствующа  измер емому параметру. При последовательном поступлении импульсов опроса катушки индуктивности считывающего элемента 2 последовател но подключаютс  к автогенератору бло ка 7 формировани  кодовых сигналов. В зависимости от наличи  напротив то ца ферритового стержн  катушек индук тивности фольгированного или нефольгированного участка дорожки соотве тствующего разр да кодового элемента ток генерации в автогенераторе будет отсутствовать или возникать, т.е. ,п;л  данного разр да кода соответственно формируетс  нулевой или единич ный двоичный сигнал. Таким образом, за Один цикл опроса на выходе преобр зовател  формируетс  последовательный двоичный циклический код. Принци действи  cxervw точного отсчета преобразовател , где испольэует.с  пром жуточное частотное преобразование квант.ов кодового элемента (грубого отсчета , заключаетс  в следующем:; с изменением рассто ни  между допол нительными считывающими элементами сдвинутыми один относительно другог на два кванта кодового элемента 1 и фольгированиыми участками дорожки младшего разр да кодового элемента измен ютс  привносимые в катушки со противлени . При этом воздействие фольгированных участков дорожки на считывающие элементы 3 происходит з счет наводимых |В медных пластинах энергией высокочастотного электромагнитного пол  считывающих элементов 3 вихревых токов, воспринимающихс  как увеличение активного и уменьшение индуктивного сопротивлени , этих считывающих элементов 3. При изменении индуктивности считывающих элементов 3 измен ютс  и частоты генерации автогенераторов дифференциального частотного преобразовател  4 перемещений. Разность частот, полученна  после сложени  и детектировани  их выходных сигналов,  вл етс  выходным параметром преобразовател  4, Принцип действи  преобразовател  б, считывающие элементы 5 которого сдвинуты относительно считывающих элементов 3 на Один квант кодового элемента 1, аналогичен принципу действи  преобразовател  4 . Схема преобразовател  построена так, что дл  точного отсчета используютс  участки выходной характеристики преобразователей 4, 6, где нижн   частота Г„ f f верхней частоты , т,е. наиболее линейные участки этих характеристик. Дл  этого в преобразовател х 9, 11 частота - код, входами которых  вл ютс  выходы основного 4 и дополнительного б преобразователей , предусмотрена сигнализаци  Предельных значений частот f, и fg. При f fn на одном, а при f fe на другом выходе этого блока по вл етс  единичный двоичный сигнал, а его счетчик сбрасываетс  в нулевое положение , А при fn f fg на обоих сигг нальных выходах преобразовател  9 или 11 частота - код сигнал отсутствует , а набранное в счетчиках число соответствует величине частоты преобразовател  9 или 11. При этом при число импульсов, набранных в счетчике, равно нулю, а при f f счетчик полностью заполн етс . Как видно из графиков на фиг. 2 Б пределах 0; 4; 8; 12;..,, квантов кодового элемента fдJ,„ f „; f focH fa , при 1; 5; 9; 13; ..., квантах focH ffi V f доп ри 2; б; 10, 14,... квантах f -Гос„ в / при 3; 7, 11; 15; ..., квантах f„ ) f доп fa т.е. с периодом четыре кванта эти соотношени  повтор ютс . Это говорит о том/ что определив указанные соотношени  и сравнива  их с результатами последних двух разр дов грубого отсчета, можно внести поправку в результат грубого отсчета. Выполнение этих операций и определение знака и величины поправки в код грубогго отсчета производитс  в. блоке 8 коррекции , входами которого  вл ютс  сигнальные выходы блоков частота - код 9 и 11 и последних двух разр дов блока 7. В случае соответстви  сравниваемых результатов код грубого отсчета передаетс  на выход блока 7 без изменени , а в случае обнаружени  несоответстви  грубого отсчета передаетс  на выход блока 7 соответственно после добавлени  или вычитани  единицы . Из графиков на фиг. 2 видно, что при focH fft и fjop frt поступак ций к блоку 10 сигнал получаетс  пр мо пропорциональным перемещению, а в остальных случа х - обратной пропорциональным этому перемещению. Поэтому к одному входу блока 10 подключен выход блока 8 коррекции, который определ ет focH fe и faon frt или fflon fв « focH н . в первом случае выходы счетчиков преобразователей 9, 11, подключенные ко входам блока 10, передаютс  на выход в пр мом коде, а во втором случае - в обратном коде Таким образом, на выходе блоке 10 во всех случа х получаетс  код, пр мо пропорциональный дол м квантов грубого отсчета. Кроме того, такое выполнение преобразовател  позвол ет в определенной степени уменьшить вли ние инструментальной погрешности от неточности из готовлени  кодового элемента 1 и чувствительных элементов 3, 5 (торро идального сердечника) на точность точ ного отсчета и, тем самым,в еще боль шей степени повысить точность преобразовател  . Формула изобретени  Преобразователь перемещений в код по авт. св. 532875,. отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовател , в него введены блок обработки кодов и дополнительный преобразователь частота-код , вход которого соединен с выходом дополнительного дифференциального частотного преобразовател  перемещени , сигнсшьные выходы преобразователей частота-код соединены с первыми четырьм  входами блока коррекции , два другие входа которого соединены с выходами двух младших разр дов блока формирювани  кодовых сигналов, входы коррекции которого соединены с первым и вторым выходом блока коррекции, третий выход которого соединен с входом коррекции блока обработки кодов, цифровые входы которого соединены с цифровыми выходами преобразователей частота код . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 532875, кл. G 08 С 9/04, 1974.