Преобразователь перемещения в код

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий генератор, выход которого соедивен со счетными входами первого и второго делителем частоты , первый выход первого делителя частоты соединен со счетным входом третьего делителя частоты, выход третьего делителя частоты соединен с входом первого формирователя импульсов, первым входом квантователя, информационным входом счетчика числа оборотов вала фазовращателя и через фазорасщепитель соединен с входом фазовращателя , вал которсЛ-о является входом преобразователя, выход фазовращателя соединен с вторым входом квантователя , выход квантователя соединен с синхронизирующими входами регистра и счетчика числа оборотов ва-. . ла фазовращателя, выход которого соединен с адресным входом считывания запоминающего устройства, выход которого соединен, с первым входом четвертого делителя частоты, выход четвертого делителя частоты соединен с информационным входом регистра, выход, регистра соединен с, кодовой шиной, первый выход второго делителя частоты соединен с третьим входом квантователя , вторым входом четвертого делителя частоты и первым входом пятого делителя частоты, выход которого соединен с информационным входом запоминающего устройства, выход первого формирователя импульсов соединен с третьим входом четвертого делителя частоты и входом счетчика числа периодов опорного сигнала, первый Q выход которого соединен с адресным (Л входом записи запоминающего устройства , а второй выход через второй форс мирователь импульсов соединен с вторым входом пятого делителя частоты, отличающийся тем, что, , с целью повышения точности преобразователя , в него введены преобразователи кода, элементы срав 0 о :л нения и элемент ИЛИ, выход которого .соединен с управляющим входом второго делителя частоты, второй выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, выход первого элемента сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, выход регистра через преобразователь кода соединен с первым входом, второго элемента сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого делителя частоты, второй выход первого делителя частоты соединен с вторым входом второго эле

57 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

as> SU au

3(51) G 08 С 9/04

1 (2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ (21) 3420659/18-24 (22) 08,04.82 (46) 15.09.83. Бюл. N 34 (72) Л.Я.Новиков (53) 681.325(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (56) 1. Ахметжанов А .А . Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. M. "Энергия", 1975, с. 207, рис. 10-5.

2. Бай P.Ä. и др. Управление следящими электроприводами с применением цифровых устройств. М ., "Энергия", 1969, с. 13-15, 22, 16 (рис. 8а), 43-47, 91-94.

3. Авторское свидетельство СССР

11 960882, кл. G 08 С 9/00, 09.02.81. (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

В КОД, содержащий генератор, выход которого соедивен со счетными входами первого и второго делителей частоты, первый выход первого делителя частоты соединен со счетным входом третьего делителя частоты, выход третьего делителя частоты соединен с входом первого формирователя импульсов первым входом квантователя, информа" ционным входом счетчика числа оборотов вала фазовращателя и через фазорасщепитель соединен с входом фвзо- вращателя, вал которд -о является входом преобразователя, выход фазовращателя соединен с вторым входом квантовьтеля, выход квантователя соединен с синхронизирующими входами регистра ы счетчика числа оборотов вала фазовращателя, выход которого coe" динен с адресным входом считывания, запоминающего устройства, выход ко:торого соединен. с первым входом четвертого делителя частоты, выход четвертого делителя частоты соединен с информационным входом регистра, выход. регистра соединен с кодовой шиной, первый выход второго делжтеля частоты соединен с третьим входом кван- тователя, вторым входом четвертого

:-- делителя частоты и первым входом пя- того делителя частоты, выход которого соединен с информационным входом запоминающего устройства, выход первого формирователя импульсов соединен с третьим входом четвертого делителя частоты и входом счетчика числа периодов опорного сигнала, первый выход которого соединен с адресным

- входом записи запоминающего устройст:ва, а второй выход через второй фор.мирователь импульсов соединен с вторым входом пятого делителя частоты, "о т л и ч а ю:шийся тем, что,; с целью повышения .точности преобразователя, в него введены преобразователи кода, элементы сравнения и элемент ИЛИ, выход которого .соединен с управляющим входом второго делителя частоты, второй выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, выход первого элемента сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к вы ходу второго формирователя импульсов, .выход регистра через преобразова тель кода соединен с первым входом, второго элемента сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого делителя частоты, второй выход первого делителя частоты соединен с вторым входом второго элемента сравнения, выход пятого делителя частоты через преобразователь

1042057 кода соединен с втерым входом второго элемента сравненияь г

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам, преобразующим угловое или линейное перемещение в цифровой код, и может быть использовано для контроля величины перемещения механизмов на станках и установках, предназначенных для обработки крупногабаритных и длинномерных изделий.

Известен преобразователь перемещений в код, содержащий генератор, делитель частоты, фазорасщепитель, фазовращатель, преобразователь фаза-код, цифровое вычислительное уст-, ройство, преобразователь код-напряжение, устройство сравнения напряжений, усилитель, тахогенератор, механиэы, соединенный посредством звена кинематической связи (механический редуктор) с валом фазовращАе-.ля Pl ).

Известен преобразователь перемещения в код, содержащий генератор, девлитель частоты, вход которого соединен с выходом генератора, фазорас, щепитель, вход которого подключен к выходу делителя частоты, фазовращатель, вход которого соединен с выходом фазорасщепителя, квантователь, первый .вход которого подключен к выходу фазовращателя, а второй вход к выходу делителя частоты, регистр, первый вход которого соединен с выходом квантователя, второй вход - с выходом делителя частоты, а выходс кодовой шиной, и звено кинематической связи (механический редуктор), соединяющее вал фазовращателя с ме- ханизмом 5 2 .

Однако данные преобразователи обладают пониженной точностью в связи с наличием механического редуктора. Механический редуктор вносит югрешность, обусловленную неточностью изготовления зубчатых шестерен, и.неточностью реализации передаточных отношений, выражаемых иррациональными числами, кратными числу 7Щ,14i..., необходимость в которых возникает, в частности, в зубчатых передачах рейка - шестерня, 1

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь перемещений в код, щ содержащий генератор, пять делителей частоты, вход первого иэ которых соединен с выходом генератора и счетным входом второго делителя частоты, а выход соединен с входом

1 третьего делителя частоты, фаэорасщепитель, вход которого подключен к выходу третьего делителя частоты, фазовращатель, вход которого соединен с выходом фазорасщепителя, 20 квантователь, первый вход которого подключен к выходу фаэовращателя, второй вход - к выходу второго де" лителя частоты и счетному входу чет-вертого и пятого делителей частоты, 2 а третий вход - к выходу третьего делителя частоты, регистр, информационный вход которого соединен с вы. ходом четвертого делителя частоты, вход синхронизации — с выходом. кван30 тователя, а выход - с кодовой шиной, счетчик числа оборотов вала фазовращателя, информационный вход которого подключен к выходу третьего де" лителя,частоты, а вход синхронизации — к выходу квантователя, запоми нающее устройство, информационный вход которого соединен с выходом пятого делителя частоты, адресный вход считывания — с выходом счетчика числа оборотов sana фазовращателя, а вы40 ход - с входом четвертого делителя частоты, счетчик числа периодов опорного сигнала и дда формирователя импульсов, вход первого иэ которых подключен к выходу третьего делителя частоты, а выход - к входу синхрони-,. зации четвертого делителя частоты и входу счетчика числа периодов опорного сигнала, вход второго формирова3 Я 4205 теля импульсов соединен с первым выходом счетчика числа периодов. опор""ного сигнала, второй выход которого соединен с адресным входом записи запоминающего устройства, а выход вто-:: -: рого формирователя импульсов подклю-" чен к входу сброса второго и пятого делителей частоты (3 ).

Известный преобразователь также характеризуется пониженной точно- - .-"1в . стью в связи с недостаточной компенсацией погрешности звена кинема- тической, связи вала фазовращателя.с.-" механизмом, в частности погрешности измерительных реек в передачах рей-,„,,;15 ка - шестерня.

В известном преобразователе осу"; ществляется частичная компенсация этой погрешности путем учета ее . усредненной величины пропорциональ;",.::-::21 ным масштабированием выходного кода. . на всей длине перемещения механизма".

Поскольку измерительная система обйИно состоит иэ группы реек, погрешность изготовления которых в общем ;:,25 случае имеет различный характер, то отсутствие компенсации накоплен-" ной погрешности каждой иэ измери" тельных реек в отдельности снижает точность данного преобразователя.

Целью изобретения является повы-, шение точности, преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения вкод содержащий генератор, выход ко-.

У

3S торного соединен со счетными входа- .:" ми первого и второго делителей ча-: " стоты, первый выход первого делителя частоты соединен со счетным входом третьего делителя частоты, выход.третьего делителя 4астоты соединен с . 40 входом первого формирователя импуль сов, первым входом- квантователя, информационным входом счетчика чища: оборотое вала фазовращателя и через: фазорасщепитель соединен с входом --.45

:фаэовращателя, вал которого являе .ся входом преобразователя, выход фазо-. вращателя соединен с вторым входом::"„. квантоеателя, выход квантователя =:. . соединен с синхронизирующими входа-., ми регистра и счетчика числа обофо-"тое вала фазовращателя, выход кото-, рого соединен с адресным входом сйй, тыеания запоминающего устройства,:- .. выход которого соединен с первым 55 входом четвертого делителя частоты, выход четвертого делителя частотм

;соединен с информационным входом ре

Z 4 гистра, выход регистра соединен с кодовой шиной, первый выход второго делителя частоты соединен с -третьим входом квантователя, вторым входом четвертого делителя частоты и первым входом пятого делителя частоты, выход которого соединен с информационным входом запоминающего устройства,. выход первого формирователя импульсов соединен с третьим входом . четвертого делителя частоты и входом счетчика числа периодов опорного сигнала, первый выход которого соединен с адресным входом записи запоминающего устройства, а второй выход че" рез второй формирователь импульсов соединен с вторым входом пятого де" лителя частоты, введены преобразователи кода, элементы сравнения и элемент ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом второго делителя частоты, второй выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, выход первого элемента сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, выход регистра через преобразователь кода соединен с первым входом второго элемента сравнения, выход которого соединен с управляющим входом nepsoro делителя частоты, второй выход первого делителя частоты соединен с вторым входом второго элемента сравнения, выход пятого делителя частоты через преобразователь кода соединен с вторым входом первого элемента сравнения.

На фиг. 1 представлена структур- ная схема преобразователя; на фиг.2график зависимости код-перемещение,.

Преобразователь перемещения в код содержит генератор 1, делители 2 и

3 частоты, фазорасщепитель 4, фазовращатель 5, вал которого через звено 6 кинематической связи соединен с механизмом 7 (звено 6 и механизм 7 к преобразователю не относятся}, преобразователь 8 кода, элемент 9. сравнения, квантователь 10, делители

l1 и 12 частоты, элемент ИЛИ 13, формирователь 14 импульсов, счетчик

15 числа периодов опорного сигнала, запоминающее устройство 16, счетчик

17 числа оборотов вала фазовращателя, преобразователь 18 кода, элемент, 19 сравнения, делитель 20 частоты, 1042057 регистр 21, формирователь 22 импульсов и кодовую шину 23.

Преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

Импульсы тактовой частоты, форми. руемые генератором 1, поступают с его выхода на счетные входы делителей

2 и 11 частоты, отношение коэффициентов деления которых соответствует передаточному отношению звена 6 кинематической связи вала фазовращателя

5 с механизмом 7. Сигнал с первого выхода делителя 2 частоты управляет делителем 3 частоты, формирующим сиг- 15 налы кодовой развертки для фазорас" щепителя 4, который вырабатывает двухфазную или трехфазную систему,питающих напряжений для фазовращателя 5, типа вращающегося трансформатора или сельсина. На выходе фазовращателя 5 образуется сигнал, фазовый сдвиг которого относительно опорного сигнала (одной иэ фаз питания фазовращателя 5), пропорцио- нален угловому перемещению вала фазовращателя 5. Этот сигнал поступает на второй вход квантователя 10.

На третий вход квантователя 10 приходят импульсы с выхода делителя 11 частоты, которые используются фля квантования по фазе выходного сигнала фаэовращателя 5. На выходе квантователя 10 формируются узкие квантованные по фазе импульсы, частота ко35 торых при вращении вала фазовращателя 5 в сторону отстаивания фазы выходного сигнала ниже частоты опорного сигнала, а при вращении вала фаэовращателя 5 в сторону опережения

40 фазы выходного сигнала выше частоты опорного сигнала. Сигналы, поступающие с выхода делителя 3 частоты на первый вход квантователя 10, исключают появление двух квантованных

45 по фазе импульсов в течение одного периода опорного сигнала, когда ча-. стота сигнала на выходе фазовращателя 5 становится выше частоты опорного сигнала, пропуская на вход квантователя 10 в каждом периоде опорно50 го сигнала только один - первый из квантованных импульсов. Квантованные по фазе импульсы поступают на вход синхронизации регистра 21 и счетчика. 17 числа оборотов вала фаэовращателя. В счетчике 17 числа оборотов вала фазовращателя ониоиспольэуются совместно с сигналами, поступающими с выхода делителя 3 частоты, для получения сигналов направления счета °

В запоминающем устройстве 16 хранится информация, представляющая собой коды перемещений, соответствующих началу оборотов вала фазовращателя 5 в контролируемом диапазоне перемещений. Эта информация выбирается из кодовой развертки, формируемой при помощи делителя 12 частоты, на счетный вход которого с выхода делителя 11 частоты приходят импульсы, имеющие вес одной дискреты, перемещения. Кодовая развертка, поступаюЩая на информационный. вход запоми-. нающего устройства 16, соответствует максимальному перемещению механизма

7. Выборку иэ нее необходимых кодовых значений и перенос их в запоминающее устройство 16 осуществляют импульсы, поступающие с второго выхода счетчика 15 числа периодов опорного сигнала на адресный вход записи запоминающего устройства 16.

Считывание информации иэ запоминающего устройства 16 обеспечиваетсА выходным сигналом счетчика 17 числа оборотов вала фазовращателя.

На выход запоминающего устройства 16 поступает информация, представляю щая собой код перемещения, соответствующий началу текущего оборота вала фазовращателя 5. Упомянутая информация приходит на первый вход делителя 20 частоты, формирующего кодовую развертку, соответствующую пе" ремещениям механизма 7 в пределах текущего оборота вала фаэовращателя

5. На счетный вход делителя 20 частоты поступают импульсы, имеющие вес одной дискреты перемещения. Установка делителя 20 частоты в исходное состояние производится в каждом периоде опорного сигнала по второму входу импульсом с выхода формирователя 22 импульсов.

Сигналы кодовой развертки„ формируемой делителем 20 частоты, поступают на информационный вход регистра 21.;.Выборка и перенос кода в регистр 21 осуществляется импульсами, поступающими с выхода квантователя 10 на вход синхронизациц регистра 21. Код перемещения выдается по кодовой шине 23.

Синхронизация работы делителя 12 частоты осуществляется импульсами, 57

7, 10420 вырабатываемыми формирователем 14 импульсов в момент образования нулевой кодовой комбинации в счетчике 15 числа периодов опорного сигнала, который переключается импульсами с выхода формирователя 22 импульсов..

Формирователь 22 импульсов вырабатывает импульсы при кодовой комбинации на выходе делителя 3 частоты, соответствующеи началу отсчета nev .1О ремещений.

При постоянных коэффициентах деления делителей 2 и ll частоты преобразование перемещений К в код

m происходит в соответствии с харак теристикой а (фиг. 2), представляющей собой ломаную линию. Прямым отрезкам этой линии соответствует преобразование перемещений 1 (1 реальная длина реек, i=1;2,3..., L " 20 эталонная длина реек} в пределах .отдельных измерительных реек в код в зависимости от величины и знака погрешности их шага.

В данном преобразователе на уча- стках перемещений в пределах каждой измерительной ячейки при помощи пре.- образователей 8 и 18 кода формируются величины коэффициентов деления делителей 2.и 11 частоты, обеспечи-: 30 зающие компенсацию погрешности шага . соответствующих измерительных реек, При этом коэффициент деления делителя 2 частоты остается постоянным при перемещениях в пределах отдельной измерительной рейки, коэффициент деления делителя ll частоты не изменяется в пределах значений кодовой развертки делителя 12 частоты, соответствующих перемещениям в пределах отдельных измерительных реек, а код на кодовой шине 23 преобразователя изменяется в соответствии"с хацактеристикой Ь (фиг. 2).

Элементы сравнения 9 и 19 используются для обнуления делителей 2 и

ll частоты при равенстве кодов на их обоих входах, Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет повысить точность по сравнению с известными преобразователями аналогичного назначения благодаря возможности компенсации величины линейной составляющей накопленной погрешности дяя каждой из измерительных реек в отдельности, которая практически не зависит от диапазона контролируемого перемещвния.

Экономический эффект от .использования предлагаемого изобретения определяется его техническим преимуществом.

1042057

Составитель Б.Барабаш

Редактор M Дылын Техред Ж.Кастелевич Корректор. Л.Бокшан

Заказ 7132/51 . Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб,, д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4