Преобразователь угол-код

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1228280 А1 сЮ4 Н 03 М 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

H АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

kcosa kana — kcosa.

Р5 — A иna.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (89) 155289 DD (21) 7771919/24-21 (22) 07.07.81 (31 ) Я С 0 1И224906 (32) 03. 11. 80 (33) (46) 30.04. 86. Бюл. У 16 (71) ФЕБ Карл Цейсс Иена (DD) (» ) Манфред Линднер, Райнер ф. дер

Генне и Херманн Меркель (DD) (53) 621. 317. 39 (088 ° 8) (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ-КОД, содержащий имернтельную головку с четырьмя фотоприемниками, каждый из которых соединен с входом соответствующего сумматора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в нем сумматоры через преобразователи напряжение - частота подсоединены к первым входам вентилей, соединенных объединенными своими выходами с частотно-цифровым преобразователем, при этом выходы фотоприемников соответствующих квадрантов через компараторы и логический блок подсоединены к вторым входам вентилей, а выход частотно-цифрового преобразователя соединен с индикатором.

1228280

Изобретение относится к системам измерения с большой разрешающей способностью, в частности к фотоэлектрическим системам измерения длины и угла для измерительных приборов и станков, Известны сетевые интерполяторы, имеющие коэффициент интерполяции до

10р IIpH KQTopblx В синусоидальных сиг налах, создающих фотоэлементами, каждые 8 устанавливается пусковой импульс для компаратора (Патент ГДР

У 121178, кл, G Ol D 5/245, 1978, патент Швейцарии У 531756, . кл. G 06 G 7/30, 1970), Путем логических связей и последующей четырехкратной оценки в счетчике показания практически достигают максимальных коэффициентов интерполяции в 40, Однако недостатком этих устройств является то, что при системах измерения с большой разрешающей способностью достигается слишком низкий коэффициент интерполяции.

Известен также преобразователь угол — код, содержащий синусно-косинусный преобразователь, два выпрямителя, управляемые ключи, интегратор, компаратор и вычислитель {авт. св. СССР У 409262, кл. G 08 С 9/00, 1971).

Наиболее близким является.преобразователь угол — код, в котором содержатся синусно-косинусный преобразователь и сумматоры, а также переключатель квадрантов, сравнивающее устройство, преобразователи напряжение — код и код — переменное напряжение, а также регистрирующее устройство (авт,св. СССР Р 209038, кл. G 08 С 9/00, 966).

Однако известное устройство имеет недостаточную точность преобразования.

Целью изобретения является повышение точности преобразования при системах измерения угла, Эта задача для систем измерения, .содержащих фотоприемники, на входе которых имеют место синусоидальные и косинусоидальные сигналы, решается тем,, что путем сложения выходных сигйалов фотоприемников для каядого квадранта создают линейные сигналы напряжения в аналоговой схеме сложе3, 4, 5, причем каждый сумматор соединен с одним преобразователем напряжение — частота 14 — 17,и эти преобразователи напряжение частота 14 — 17 через управляемые согласно квадрантам вентили 18 — 21 соединены с частотно-цифровым преобразователем 8.

С целью обеспечения переключения квадрантов необходимо, чтобы компараторы 10 и 11 следовали эа фотоприемником системы измерения и через 1О логический блок 12, состоящий преимущественно глэ двух элементов НЕ и четырех элементов И, соединялись с вентилями 18 — 21.

Это оказывает положительное воздействие в таких случаях использования систем измерения пути и угла, если от систем измерения требуется высокая разрешающая способность беэ особых динамических требований.

На фиг.1 показаны сигналы фотоЮ приемников, на фиг. 2 — пример схемы для аналоговой схемы сложения 2, 3, 4 и 5 для создания линеариэованных характеристик; на фиг,З вЂ” линеаризо25 ванные сигналы по схемам сложения; на фиг.4 — получение управляющих сигналов для переключения квадрантов; на фиг.5 — устройство с четырьмя преобразователями напряжение — час30 тота и вентильными схемами; на фиг.6— устройство для частотно-цифрового преобразования.

При фотоэлектрических системах измерения в случае сканирования мер

35 или растров, расположенных в измерительной головке 1 фотоприемниками, создаются синусоидальные и косинусоидальные сигналы, характеристика ко40 торых представлена на диаграмме фиг., Путем сложения этих сигналов фотоприемников в аналоговых схемах сложения 2, 3, 4 и 5 с операционными усилителями (фиг,2) создают лиЯ5 неаризованные сигналы напряжения А, В, С и D в соответствии со следующими законами образования:

А = "о (К s in d + (-К совос) ) +8П

50 В = -8((-К cosh)+(-К s in ) )+SU<<

С = -О((-К sinn)+(K созо()+ЬБ

П = -В(К сов с +К sind)+8U<< у Линеариэованные сигналы в диапазоне ОВ-1В показаны на фиг,З. Постоянным напряжением U. служит (фиг.2) нулевая точка (ОВ) сигналов А, В, С

)228280

50

55 и D и CR3 значение напряжения устанавливается в каждом случае при

ol. = 90, 180, 270 и 360

Эти линеаризованные сигналы напряжения А, В, С и D подаются на преобразователи напряжение-частота

14., 15, 16 и 17. Для необходимого переключения квадрантов (фиг.3) используется по одному вентилю 18, 19, 20 или 21. Параллельно подключенные выходы вентилей подаются на частотно-цифровой преобразователь 8, в котором пропорциональная напряжению частота f< преобразовывается в счетные импульсы и считается в счетчике 9.

Для интерполяции полного периода синусоидальных и косинусоидальных выходных сигналов фотоприемников (фиг.4) для осуществления переключения квадрантов необходимы четыре управляющих сигнала Sl, S2, S3 и $4, получаемых компараторами 10 и 11 и известными логическими схемами из неинтерполированных усиленных синусоидальных и косинусоидальных выходных сигналов.

При этом (фиг ° 4) выходные величины компараторов 10 и 11 обозначены

Kl и К2. Компараторы известным образом конструированы операционными усилителями и перекл ючают при переходах через нулевое значение усиленных сигналов фотоприемников -К sin oL и -К costi (фиг.l).

Каждый вентиль 18, 19, 20 и 21 может быть выполнен с одним элементом

НЕ- И с двумя входами и открытым коллектором, так как при этом в конструктивном узле между выходами отдель— ных вентилей можно осуществить вэаимную связь.

Преобразователь (фиг.5) содержит измерительную головку 1, имеющую фотоприемники для создания синусоидальных и косинусоидальных выходных сигналов. Для каждого квадранта выходных сигналов предусмотрен операционный усилитель со схемами сложения 2, 3, 4, 5 для аналогового сложения синусоидальных и косинусоидальных выходных сигналов и тем самым для их линеаризации (фиг.2). Эти сумматоры

2, 3, 4 и 5 соединены через преобразователи напряжение-частота 14, 15, 16, 17 и вентили 1.8, 19, 20 и 21, За общим выходом их следует частотноцифровой преобразователь 8.

Компараторы 10 и 11 всегда переключают во время переходов череэ нулевое значение усиленных сигналов фотоприемников -К coso и К S1T1 ми тем самым создают выходные сигналы Kl u

К2, иэ которых логической связью

S1=К1ЛК2, 82=КТЛК2, БЗ=К1ЛК2, S4=

=К1ЛК2 в логической схеме 12 создаются управляющие сигналы $1, S2, 83 и S4 для переключения квадрантов (фиг.4). Этими управляющими сигналами друг за другом размыкаются вентили !8, 19, 20, 21 и тем самым на частотно-цифровой преобразователь 8 подается частота f„, пропорциональная линеаризованным сигналам напряжения А, В, С или D. Для преобразования напряжение-частота сигналов А, В, С, D (фиг.3), например, можно использовать преобразователи гибридной техники с коэффициентом преобразования 10 кГц/1В и.линейностью 0,5Х, За вентилями 18, 19, 20 и 21 следует частотно-цифровой преобразователь 8 с постоянным временем разМыкания вентиля t для счетчика 9 с емкостью Z, например Z = 0...39 °

На фиг.6 подробно представлен принцип работы частотно-цифрового преобразователя 8. Устройство содержит точный канал с вентилем 22, счетчиком-регистром 23, вентилем 24 и управляющим блоком 25, а также грубый канал с дискриминатором направлениясчетчиком 26, вентилем 27 и ыереключателем 28 грубого канала. За этими конструктивными единицами следует индикатор 13.

Управляющий блок 25 из тактовой частоты 100 кГц создает такт в 1 кГц, время раэмыкания вентиля t =4 Mc u управляющие импульсы S5, S6, S7 в конце времени раэмыкания вентилей, В переключателе 28 грубого канала на основе такта 1 кГц производится измерение длительности периода

Кl компаратора 10 (фиг.4), которое решает подается ли на индикатор 13 через вентиль 27 грубый канал или через вентиль 24 точный канал.

В дискриминаторе направлениясчетчике 26 правильно по знакам считаются грубые импульсы К! и К2 компараторов 10 и 11. Входной величи ной точного канала является частота

f „(0-10 кГц) преобразователей напряжение-частота 14, 15, 16, 17 °

Во время раэмыкания вентиля с, А мс f. вводится в счетчик-регистр

23, При этом содержание счетчика при-мет значение от О до 39 согласно час-. тоте f „(О до 250 Гц = 0; 250 до

500 Гц = - 1; и т.д,). Таким образом, общий коэффициент интерполяции полного периода о = 360 — 200-кратный.

i 22Я2ЯД

8 j

Ä /

>Г

fz

80Ж

I 22828() Сост аии i. E. - .ñ л, (т 8 Do тина

Техред И.Верее

Корректор Т.Колб

Редактор Т.Митейко

Заказ 2297/58 Тире < 816

ЬИИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретени(-, и oòêäèòHÄ

113035„Москва, Е-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производстненно--полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4