Преобразователь перемещения в код

Авторы патента:

G08C9 - Системы для передачи измеряемых переменных величин, управляющих или подобных сигналов (пневмогидравлические передающие системы F15B; чувствительные элементы для определенных физических переменных см. в соответствующих подклассах, например классов G01,H01; индикаторные или регистрирующие устройства см. в соответствующих подклассах, например G01D,G09F; механические средства для преобразования выходного сигнала чувствительного элемента в различные переменные величины G01D 5/00; мостовые схемы с автоматической балансировкой G01R; управление положением вообще G05D 3/00; механические системы управления G05G; системы для передачи только сигналов "включено-выключено", системы для передачи сигналов тревоги G08B;

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ssp3 ОО1 135 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 30.10 ° 81 (21) 3352437/18-24 с присоединением заявки ¹(23) ПриоритетвЂ”

Опубликовано 2802.83. Бюллетень ¹ 8

Р М К з

G 08 С 9/00

Государственный комитет

СССР ро делам изобретений н открытий

{53) УДК 681. 325 (088.8) Дата опубликования описания 28.02.83 (72) Авторы изобретения

В.И. Тимофеев и С.A. Дылдин ъ C

Центральное конструкторское бюро r приборостроени (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к автоматизации средств контроля и измерения и может быть использовано в преобразователях линейного перемещения или угла поворота вала в код в качестве промежуточного звена между чувствительными элементами (датчиками перемещения) и результирующим счетчиком импульсов.

В преобразователях угол-код HoBQрот входной оси можно условно разбить на единичные приращения, на появления которых реагируют чувствительные элементы преобразователя, вырабатывающие сигналы, которые суммируются на счетчике, обеспечивая теи самым информацию о суммарном повороте входной оси от некоторого начального положения. Поскольку входная ось преобразователя угол-код может . поворачиваться как по, так и против часовой стрелки, то для получения правильного значения нолного угла поворота сигналы чувствительного элемента должны суммироваться с учетом направления перемещения, а значит, при изменениях направления движения входной оси преобразователя уголкод счетчик должен переключаться со сложения на вычитание и наоборот, т.е. должен работать в реверсивном режиме (1 .

Известен преобразователь перемещения в код, содержащий задающий эле-:. мент, два чувствительных элемента, инвертор, два элемента И и блок задержки (2).

Недостатком такого преобразователя является наличие блока задержки, который формирует импульс опред лен- ной длительности, тем саиым накладывая жесткие ограничения на скорость перемещения задающего элемента, т.е. на режим работы всего преобразователя перемещений в код в целом.

Наиболее близким к предлагаемому по функциональным возможностям и тех- нической сущности является схема преобразования перемещения в дискретный сигнал, содержащая два элемента

НЕ-И, два инвертора и четыре днфференцирующих цепочки (3 )..

На вход устройства преобразования ,поступают от двух датчиков перемещения импульсы (меандр), сдвинутые относительно друг друга на угол я /2.

Период следования импульсов соответствует величине механического перемещения, а знак разности фаз .7/2 соответствует направлению перемещения, 1001135

Сигналы направления от датчиков подаются на один из входов схем НЕ-И, в то время как вторые входы крестообразно (перекрестно) связаны с выходами этих схем. Разность фаз У/2 входных сигналов выделяется на схемах совпадения указанных схем НЕ-И и в зависимости от направления перемещения (знака разности фаз л/2) появляется на выходах схем НЕ-И в ви,qe прямоугольных импульсов длительйостью Л/2. С помощью первого (вто рого) инвертора достигается совпадение по времени отрицательных перепадов напряжения на входе дифференцирующих цепочек Д и Д (Д и Л. ) 15

Недостатком данного преобразователя является низкая точность преобразования в условиях неравномерной скорости перемещения задающего элемента, определяемая наличием диффе- 2() ренцирующих цепочек, которые накладывают ограничения на скорость перемещения задающего элемента (так же, как в аналогах). Этот недостаток имеет две стороны. Во-первых, этовЂ” ограничения на максимальную скорость перемещения задающего элемента, поскольку длительность .импульсоВ Т на выходах дифференцирующих цепочек должна быть меньше четверти периода последовательности импульсов с выходов датчиков перемещения.

Во-вторых, наличие дифференцирующих цепочек накладывает ограничения на минимальную скорость перемещения задающего элемента, поскольку при малой крутизне сигналов с выходов датчиков перемещения сигналы на выходах дифференцирующих цепочек могут быть недостаточны для срабатывания последующих узлов (счетчиков). Этот недостаток особенно важен в случае, если угол поворота вала задается вручную (например при ручном отслеживании входной величины) . Тогда скорость перемещения задающего элемента 45 неравномерна и преобразование угла поворота вала в код осуществляется с ошибками, т.е. недостаточно точно.

Кроме того, значительное количество логических элементов (элементы НЕ-И, инверторы, дифференцирующие цепочки) усложняет схему преобразователя.

Цель изобретения вЂ” упрощение преобразователя перемещения в код и повышение точности преобразования. Для. ээ достижения поставленной цели в преобразователь перемещения в код, содержащий первый и второй элементы

НЕ-И, первые входы которых соединены с первым и вторым датчиками пе- бО ремещения соответственно, выход первого элемента НЕ-И соединен с вторым входоМ второго элемента HE-И, выход которого соединен с входом первого

Элемента HE-И, введены третий и чет- $5 вертый элементы HE-И, первые входй которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов

HE-И, входы которых объединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов НЕ-И, выходы которых являются выходами преобразователя перемещения в код.

На фиг. 1 изображена схема преобразователя перемещения в дискретный сигнал; на фиг. 2 вЂ” временная диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь перемещения в код содержит логические элементы НЕ-И

1-4. Вход 5 устройства соединенный с выходом датчика перемещения (не показан), подключен к первому входу элемента HE-И 3 и первому входу элемента НЕ-И 1. Вход 6 устройства, соединенный с другим датчиком перемещения, подключен к первым входам элементов НЕ-И 2 и 4. Вторые входы элементов HE-И 1 и 2 соединены с выходами элементов НЕ-И 2 и 1 и с вторыми входами элементов НЕ-И 4 и 3 соответственно, Устройство работает следующим образом.

Например, сигналы с выходов датчиков перемещения равны 1 (фиг. 2), где 1 вЂ” сигналы на входе 5 устройства; 2- сигналы на входе б устройства, 3 вЂ” сигнал на выходе элемента

НЕ-И 1; 4 вЂ” сигнал на выходе элемента

HE-И 2; 5 вЂ” сигнал на первом выходе устройства 6 вЂ” сигнал на втором выходе устройства. В этом случае сигналы на выходах элементов НЕ-И 3 и 4 равны О, поскольку функционирование каждого из элементов НЕ-И 1-4 описывается следующим выражением

=ху, где вЂ” сигнал на выходе элемента

HE-И; х,у- сигналы на входах элементов НЕ-И.

При комбинации входных сигналов

bx„ = l, bx 2 = О сигналы на выходах не меняются, они равны О. При комбинации входных сигналов Ь „ = О, Ьх2=0 сигнал на первом выходе равен 1, сиг- нал на втором выходе не меняется (равен О). При комбинации входных

f сигналов by = О, by I2 = 1 сигналы на обоих выходах равны О и т.д. Все время, пока задающий элемент поворачивается влево (против часовой стрелки), сигнал на первом выходе изменяется, а на втором вЂ” постоянен и равен О. Посчитав количество импульсов на первом выходе, можно определить перемещение задающего элемента влево (против часовой стрелки). Длительность выходных импульсов на первом выходе определяется только скоростью перемещения задающего элемента, и

1001135 ри скважности, равной 2, скважность выходных сигналов равна 4. При реверсе задающего элемента, т.е. при движении вправо (по часовой стрелке), последовательность сигналов »а входе устройства меняется (фиг. 2) и меняется вид выходных сигналов в соответствии с таблицей.

Вых вхх

Вых 2

ВХ1

Как видно из фиг. 2 и таблицы, сигнал на первом выходе не изиеняется, а на втором - изменяется, Подсчитав количество импульсов на втором входе, можно определить перемещения задающего элемента вправо (по часо- 25 вой стрелке). Подсчитав разность количеств импульсов на первом и втором выходах, можно определить суммарное перемещение задающего элемента (и направление, и величину пере- О мещения).

Особенностью работы предлагаемого устройства является отсутствие явления "состязания" и неустойчивого выходного состояния элементов НЕ-Ц З5

1 и 2 (которые внешне похожи на R вЂ” S триггер). Кроме того, при одинаковых входных сигналах сигналы на выходах устройства различны при перемещениях задающего элемента в различных направ-40 лениях (так, например, при перемещении задающего элемента влево и при входных сигналах, равных О, сигнал на первом выходе равен 1, на втором выходе вЂ” О, а при.пеРемещении зада- 45 ющего элемента вправо и при тех we входных сигналах выходные сигналы противоположны). Первые два элемента .

HE-И представляют подобие Порядковой схемы" и обеспечивают выработку различных последовательностей сигналов при различных перемещениях задающего элемента. Вместо элементов НЕ-И могут быть использованы элементы И-НЕ.

В этом случае изменяются только временные диаграммы работы устройства.. .Технико-экономиЧеский эффект предлагаемого устройства по сравнению с известными заключается, во-первых, в упрощении схемы преобразователя. Предлагаемое устройство содержит четыре логических элемента HE-И (И-HE), которые могут быть реализованы на одном корпусе интеграторной микросхемы

155 серии, в то время как прототип содержит большее количество элемен- 65 тов. Во-вторых, в предлагаемо s устройстве повышается точность обработки входных сигналов в условиях неравномерного задающего элемента за счет отсутствия каких-либо элементов с временными зависимостями (блок задержки, дифференцирующие цепочки), тогда как известные устройства должны иметь скорость перемещения задающего элемента в определенных пределах.

В качестве базового объекта принят преобразователь, серийно выпускаемый в

ПНР (4 .

Предлагаемое устройство по сравнению с базогым объектом проще за счет, того, что оно содержит только четыре логических элемента НЕ-И, а базовый объект содержит 4 дифференцирующих цепочки,8 элементов И, 2 элемента НЕ-ИЛИ, R5 -триггер и более точно обрабатывает сигналы о перемещении задающего элемента, так как скважность выходных сигналов не зависит от скоро ти перемещения задающего элемента, тогда как в базовом объекте наличие дифференцирующих цепочек (также, как в прототипе), ограничивает (сверху и снизу) скорость перемещения задающего элемента.

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий первый и второй элементы

НЕ-И, первые входы которых соединены с первым и вторым датчиками перемещения соответственно, выход первого элемента НЕ-И соединен с вторым входом второго элемента HE-И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента НЕ-И, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности преобразователя, в него введены третий н четвертый элементы НЕ-И, первые ьходы которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ЧЕ-И, входы которых объединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов HE-И, выходы которых являются выходами преобразователя перемещения в код.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гитис Е.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. Изд. 2-е, М., "Энергия", 1970, с. 246.

2. Авторское свидетельство СССР

9 550662, кл. G 08 С 9/00, 1975.

3. Патент Японии Р 53-11860, кл. 105А 221, опублик. 1978 (прототип)

4. Схема для определения направления вращения в частоту импульсов.

"Испытательные приборы и стенды". И., 1979, Р 34, с. 1-3.

i1OO1135

PnpuA

Юлей

Составитель A. Сидоренко

Техред Л.Пекарь Корректор M. Шароши