Устройство для контроля преобразователей угла поворота вала в код

 

э Я0„„1 0277.49

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NV5K

РЕСПУБЛИК

9щ G 08 С 2 /00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3409697/18-24

{22) 16.03.82 (46) 07.07.83 Бюл. М 25 (72) 11.6. Вилкас, 3.-А.П. Зуокас, Б.А . Кравченко, Б.И. Иинцерис и

В.Л. Рагайшис (71) Вильнюсский филиал Эксперимен" тального научно-исследовательского института металлорежущих станков

Я3) 681 325(088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 410444,.кл.;G 08 С 25/04, 1972.

2; Авторское свидетельство СССР по заявке И 3282048/18-24, кл. 0 08 С 25/00, 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ УГМ ПОВОРОТА ВАЛА В

КОД, содержащее привод, кинематически соединенный .с -контролируемым преобразователем угла поворота вала в код и эталоннйм преобразователем с синусно-косинусным выходом, sblxîäû первого и второго -сумматоров соединены соответственно через первый и второй двухполупериодные выпрямители с первым и вторым входами третьего сумматора, выходы третьего и четвертого двухполупериодных выпрямителей соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого сумматора, интерполятор, первый дели.тель частоты,.регистрирующий блок, о..т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройст. ва, в него введены восемь резисторов, пятый и шестой сумматоры, второй делитель частоты и фаэометр, причем синусный и косинусный выходы эталонного преобразователя соединены через соответствующие резисторы с первыми и вторыми входами первого, второго, пятого и шестого сумматоров, выходы пятого и шестого сумматоров соедине" ны соответственно с входами третьего и четвертого двухполупериодных выпря" мителей, выходы третьего и четверто,го сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами интерAoJlRTopB выход которого соединен с первым входом фаэометра, а через второй делитель частоты с вторым входом фаэометра, выход контролируемого преобразователя угла поворота ва-ла в код сведен через первый делитель частоты v третьим входом фазометра, выход .которого соединен с регистрирующим блоком.

1027749

5 0

15 г0 г5

Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная тем, что в устройстве в принципе затруднейо применение цифрового фаэометрического устройства, так как отсутствует синхронизированный с вращением генератор тактовых импульсов для заполнения. ими фазовых "ворот" на выходе триггера.1 Кроме того, 55

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для проверки точности работы измерительных преобразователей круговых перемещений, Известно устройство для определения погрешностей преобразователей перемещений, содержащее привод, кинематически связанный с лентой и через понижающий редуктор с контролируемым преобразозателем угол - код, выход которого электрически соединен через формирователь импульсов с узлом записи информации 1 ).

Информационная надежность схемы устройства снижается эа счет исполь" зования лентопротяжного механизма с мерной лентой и узла записи информации, Необходимость предварительной подготовки снижает надежность устройства и ограничивает использование последнего в системах автоматики.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является преобразователь перемещения в код, содержащий привод, кинематически соединенный с эталонным преобразователем перемещения 8 код и синусно-косинусным вращающимся трансформатором, выход которого соединен с первыми и вторыми входами первого и второго сумматоров, а через первый и второй выпрямители - с входами третьего сумматора, выход которого соединен через первый фильтр низкой частоты с первым вхо" дом интерполятора, выходы первого и второго сумматоров соединены с входами четвертого сумматора, выход которого соединен через второй фильтр низкой частоты с вторым входом интерполятора, выход которого соединен со счетчиком и первым входом триггера, выход эталонного преобразователя перемещения в код соединен через формирователь импульсов, делитель частоты с вторым входом триггера, выход которого соединен через третий фильтр низкой частоты с регистрирующим блоком . 21. необходимост ь нормирования амплитуд каналов усложняет накладку устройства.

Цель изобретения — повышение точности конт роля преобразователей угла поворота вала в код.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля преобразователей угла поворота вала в код, содержащее привод, кинематически соединенный с контролируемым преобразователем угла поворота вала в код и эталонным преобразователем с синусно-косинусным выходом, выходы первого и второго сумматоров соеди" нены соответственно через первый и второй двухполупериодные выпрямители с первым и вторым входами третьего сумматора, выходы третьего и четвертого двухполупериодных выпрямителей соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого сум-.. матора, интерполятор, первый делитель частоты, регистрирукиций блок, введены восемь резисторов, пятый и шестой сумматоры, второй делитель частоты и фазометр, причем синусный и косинусный выходы эталонного преобразователя соединены через соответствующие резисторы с первыми и вторыми входами первого, второго, пятого и шестого сумматоров, выходы пятого и шестого сумматоров соединены соответственно с входами третьего и четвертого двухполупериодных выпрямителей, выходы третьего и четвертого сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами интерполятора, выход которого соединен с первым входом фазометра, а через второй делитель частоты с вторым входом фаэометра, выхьд котролируемого пре" образователя угла поворота вала в код соединен через первый делитель частоты с третьим входом фазометра, выход которого соединен с регистрирующим блоком.

На фиг, 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит эталонный преобразователь 1 с синусно-косинусным выходом, кинематически связанный с orÿèè привода 2 и контролируемого преобразователя 3 угла поворота вала в код, четыре сумматора 4-7 с двумя весовыми резисторами на входах в каж 1 0277 дом. сумматоре: о и 9, 10 и 11, 12 и

13 14 и 15, величины сопротивлений этих резисторов в паре относятся как

76

1: tg - -, четыре двухполупериодных выпрямителя 16-19,. два сумматора 20 и 21, интерполятор 22, два делителя

23 и 24 частоты, Фазометр 25 с регистрирующим блоком 26.

Устройство работает следующим Образом. 1О

При вращении оси эталонного преобразователя 1 (вращение осуществляется приводом 2, с которым также жестко связана ось контролируемого преобразователя 3) на синусном и ко- 15

1 синусном выходах эталонного преобразователл l образуются. сигналы (Фиг. 2, 1g и О ), далее поступающие на оба входа каждого из четырех масштабных сумматоров 4-6 через весовые резисто- 20 ры8и9, 10и 11, 12и13, 14и15.

В сумматорах 4-7 происходит масштабное суммирование синусоидального сигнала (фиг. 2, 15 } и косинусоидального (Фиг. 2, 1с1) с соответствующими 25 знаками и весовыми коэффициентами, которые. определяет отношение величин сопротивлений резисторов 8 и 9, 10 и 11-, 12 и 13, 14 и 15, равное

«Ж .

1:tg -g При суммировании синусои" дального инверсного сигнала единичной амплитуды (Фиг. 2, 2О) и косинусоидального с амплитудой, равной

tp -8- = 0,414 (фиг. 2, 2a} получает-, ся гармоыический сигнал (Фиг. 2, 26) -sin(++22,50.). Инвертирование

35 синусоидального сигнала осуществляется путем его подачи на инвертирующий вход (обозначен знаком "-") масштабНОГО сумматОра 4. АналОГичнО в сум 49 маторе 5 суммируются 0,414 синусоидального (фиг. 2, 4a, и целый (единичный) косинусоидальный сигнал (фиг. 2, 46).

Полученный сигнал обозначен пунктирной линией (фиг. 2, 48); его выражение -вхпЦ+112,9> ). В сумматоре

6 образуется напряжение (фиг. 2,. 33} .

-sin++67,50), полученное в резуль" тате суммирования целого (единично- 50 го) косинусоидального (фиг. 2, 30) и 0,414 инверсного синусоидального (фиг. 2, 36); в сумматоре 7 получается -вхп(0(+157,5©) (фиг. 2, Я) из суммы целого (единичного) синусои- 55 дального (фиг. 2, 5q) и 0,414 косинусоидального (фиг. 2, 55) Все сигналы (на фиг. 2 обозначены штриховой

49 4 линией), получаемые после масштабных сумматоров имеют одинаковую амплиту.ду, в 1+(0,414) раз большую, чем выходные сигналы эталонного CKBT 1..

После двухполупериодного выпрямителя

16 имеет сигнал +(sin(d+22,5 }( (фиг. 2, 6ц}, а после двухполупериодного выпрямителя 17 - сигнал .- sin(@+112,50) (Фиг. 2, Ы), здесь блок 16 берет модуль (абсолютную величину) сигнала с положительным, а блок 17 - с отрицательным зна. ками. В суммирующем усилителе 20 об-. разуется сигнал

j sin(4+22 5o} (- (в пЫ.+1!2,5 ), который представляет собой треуголb ное напряжение удвоенной частоты (Фиг 2, 66) достаточно высокой линейности. Аналогично (на временных диаграммах не показано) получается треугольное напряжение на выходе суммирующего усилителя 21 (sin(&67,5о)(-(sin(++157,50)), оно также удвоенной частоты, но сдвинуто относительного первого треуголь" ного напряжения на 90о (на четверть периода) (фиг. 2, 63).

Таким образом, после ряда преобразований выходные сигналы эталонного преобразователя преобразованы в два ортогональных треугольных сигнала и с двукратным умножением по частоте, т.е. теперь имеет место линейЙая функция угла поворота эталонного преобразователя 1, удобная для обработки в аналого-цифровом преобразователе, в качестве которого использован интерполятор 22, На его выходе образуются выходные сигналы в виде после" довательности импульсов, период которых в р .раз меньше периода входных треугольных сигналов, где р - коэффициент интерполяции. Наличие двух сдвинутых на 90 треугольных сигналов позволяет обеспечивать интерполяцию и контроль измеряемого преобразова" теля 3 при реверсе. Эти импульсы содержат всю информацию о перемещении (унитарный код). Принцип интерполи" рования может быть любым, например путем квантовая по уровню треугольного сигнала и формировании импульсов или путем суммирования полученных Оротогональных треугольных сигналов с разными весовыми коэффициентами как это делалось выше в масштабных сумматорах с гармоническими сигналами и фиксацией мест перехода чеS 10 рез нулевую линию полученных после суммирования кривых (в этих местах формируются импульсы) .

Итак, если эталонный преобразователь имеет при вращении эа оборот N . импульсов (периодов гармонического сигнала), то ыа выходе блоков 20 и .

21 омо равно 20, а на выходе интерполятора 22 имеет равномерную последовательность импульсов в количест" ве за оборот 2pN (величина N â растровых Фотоэлектрических эталонных преобразователях достигает 16200, 32400). Точность эталонного преобразователя выбирается исходя из точности измеряемого, который при вращении формирует и импульсов за оборот (перед контролем число n предполагается известным). В делителе 24 часто" ты это число делится на r, получаем на выходе n/r, в делителе 23 частоты осуществляется деление на m при этом коэффициенты деления r u m выбираются так, чтобы выполнялось условие

2рМ и

IlI r т. е. частоты импульсов, подаваемых на каждый вход фазометра 25, уравнены. Регистрация колебаний фазового угла между обеими последовательнос" тями и представляет собой операцию контроля за перемещением. Если контролируемый преобразователь 3 не обладает .погрешностью, т.е. последовательность .импульсов на,выходе делите. ля 24 равномерна, то в фазометре 25

Формируются "Фазовые ворота" в виде прямоугольных импульсов одинаковой длительности, которые через тактовый вход фазометра и заполняются импульсами с выхода интерполятора 22 (его выход соединен с тактовым входом фа. зометра 25). Поэтому число тактовых импульсов, помещающихся в "фазовых воротах", постоянно, оно подсчитывается счетчиком регистрирующего блока .26 и условно принимается за нулевую линию отсчета. Если контролируемый преобразователь 3 характеризуется . погрешностью, то последовательность (27749 в импульсов с выхода делителя 24 частоты неравномерна и "фазовые ворота" имеют вид прямоугольных импульсов переменной длительности, которая меняется пропорционально погрешности.

Число тактовых импульсов в каждом импульсе последовательности подсчитывается в счетчике регистрирующего

1блока 26 и представляет собой точную

10 цифровую информацию о погрешности, которая может быть выведена в любом виде (табло, самописец и т.д.).

Например, контролируемый преобразователь формирует за оборот 1000 импульсов (n=1000), а эталонный 16200 (N=16200), коэффициент интерполяции

80 (p=80), т.е.

1ооо . 2.16гоо 8о

Г m

Отсюда получаем, что следует взять коэффициент деления делителя 24 равным единице, а делителя 23 - 2592.

Другой пример: п1024, И16200, р 80, тогда имеем

1024 2 16200 80

r m

Это равенство имеет место при г 32 и и81606, т.е. коэффициентн деления обоих делителей частотй долж. 0 ны быть соответственно равны 32 и

81000.

Таким образом, в предлагаемом устройстве исключена неидентичность каналов при формировании треугольно го напряжения, подаваемого на интерполятор (аналого-цифровой преобразователь), что повышает точность и надежность устройства для контроля преобразователей. Точность повышена также за счет того, что обеспечена надежная работа фазометра с цифровым выходом, так как тактовые импульсы синхронизированы с частотой вращения и на точность не влияют всевозможные

4 девиации частоты вращения привода; кроме того, исключено нормирование

:сигналов при формировании треугольных напряжений, что также упрощает наладку системы.

1027749

1027749

Составитель А, Сидоренко

Редакто С. Пека ь Тех е Т.Маточка К ект В. Гирняк аказ 7 /55 Тираж t - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретени и открытий

1.13035 Москва Ж"35 :Раушская наб., 4/ илиал ППП атент, r. Ужгород, ул. Проектная,