Преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в цифровых следящих системах, системах цифрового управления положением и перемещением различных объектов . С целью повьппения точности и упрощения в преобразователь, содержащий синусно-косинусный преобразователь , Р кодирующих блоков, каждый из которых включает фазорасщепитель , блок компараторов, дешифратор , аналоговый коммутатор, введе-ны дополнительный фазорасщепитель, дополнительный компаратор, двухвходовой аналоговый коммутатор и дополнительный дешифратор, В каждом из Р кодирующих блоков определяется часть разрядов выходного кода, которыми управляется соответствующий аналоговый коммутатор, через который информационные сигналы поступас ют на кодирующий блок следующей ступени преобразования, где выходной код уточняется добавлением младших разрядов. Из блок-схемы преобразователя исключены устройства выборки и хранения, что повышает точность преобразования и упрощает его кон-. струкцию. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. to о: :о to Од MU

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК цд Н 03 М 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3794227/24-24 (2?) ?4.07.84 (46) 07.11,86, Бюл, У 41 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) М.А.Габидулин и И.Д.Лейбович (53) 681.325(088.8) (56) Кудряшов Б.А. и др. Функциональный преобразователь угол — амплитуда — код. — Метрология, 1983, 9 8, с, 20.

Авторское свидетельство СССР

Р 1193811, кл. Н 03 М 1/44, 1984. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

В КОД (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в цифровых следящих системах, системах цифрового управления положением и перемещением различных обьектов. С целью повышения точности и

„„SU„„1269264 А1 упрощения в преобразователь, содержащий синусно-косинусный преобразователь, P кодирующих блоков, каждый из которых включает фазорасщепитель, блок компараторов, дешифратор, аналоговый коммутатор, введе-ны дополнительный фазорасщепитель, дополнительный компаратор, двухвходовой аналоговый коммутатор и до-. полнительный дешифратор. В каждом из P кодирующих блоков определяется часть разрядов выходного кода, которыми управляется соответствующий аналоговый коммутатор, через который информационные сигналы поступают на кодирующий блок следующей ступени преобразования, где выходной код уточняется добавлением младших разрядов. Из блок-схемы преобразователя исключены устройства выборки и хранения, что повышает точность преобразования и упрощает его кон- . струкцию. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано н цифровых следящих системах, системах цифрового управления положением и перемещением различных объектов.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение преобразователя.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя на фиг, 2 — диаграмма сигналов 1-го кодирующего блока, на фиг, 3 — диаграмма. сигналов 1-го кодирующего блока с дополнительными б.-.оками.

Преобразователь перемещения в код содер>т<ит (фиг. 1) синусно-косинусный датчик 1, Р кодирующих бло— ков 3 (1=1... „,Р), каждый из кото— рых включает фазорасщепитель Зр, олок 4 компараторов и дешифратор

5, аналоговые коммутаторы 6,кроме того, преобразователь перемещения н код содержит дополнительный: фазорасщепитель 7г, компаратор 8, двухвходовой аналоговый коммутатор 9 и дополнительный дешифратор 10, Количество выходов m фазорасщепителя Зо определяется числом уровней квантования h< кодирующего блока

2Е и paBIzo mz=ht для 1=1 ЩГ1Е+1 для 1=2„...,P. Количество аналоговых входов аналогового коммутатора 6 равно г . Количество компараторов в блоке 4, равно т -2 для 1=2,...,Р.

Для 1=1 оно составляет величину

m:

-- при четном m а для нечетного оно

Э равно m,,×èñëî входов дешифратора 5g равно количеству компараторов в блоке 4

Число выходов дешифратора Sg равно числу разрядов и кодирующего блока 2, которое ойределяется неравенством

1-оа hg, причем равенство имеет место, если

h равно целочисленной степени числа 2.

Прямые и инверсные выходы синусно-косинусного датчика 1 подключе-. ны к входам фазорасщепителя 3 . Первый и второй выходы аналогового коммутатора 6 для 1=1,2,...„P-1 подключены к первому и второму входам фаэорасщепителя 3, кодирующего блока 2 „, а входы — к выходам фаэоПреобразователь перемещения в код работает следующим образом.

Синусно-косинусный датчик 1 вырабатывает четыре синусоидальных напряжения U U сдвинутых друг относительно друга на четверть периода

U;=U (Ч- 2 (iгде U,г =Ж g — амплитуда и фаза напряжений соответственно;

И „ — ксэффициент пропорциональности; — величина перемещения (например, углового); номер выхода синусно-косинусного преобразователя 1, i=

=1,...,4.

Эти напряжения, однозначно определяющие значение фазы г>> в преде55 лах диапазона q =27, поступают на входы фаэорасщепителя 3, выполненного, например, в виде цепочки последовательно соециненных резисто50

69264 2 расщепителя 3, Выходы фазорасщепителя 3Е с номерами 1=2,...,гп -) подключены также к входам блока компараторов 4, где 1=2,...,P Для 1=1 к входам блока 4 подсоединены выходы фазonðàùàòånÿ 3, с номерами

=1...,, —, если m — четное число, 1Ч в противном случае i=l ° .,m

10 Кодирующий блок 2р (фиг, 1) содержит дополнительные фазорасщепитель

7, компаратор 8, днухнходовой аналоговый коммутатор 9 и дешифратор 10 для 1=2..,P, Первый и нто15 рой вьгходы аналогового коммутатора

6р, подклк>чены к первому и второму входам фазорасщепителя 7 и через аналоговый коммутатор 9 — к первому и второму входам фазорасщепителя

20 3 . Выход фазорасщепителя 7 соединен с входом компаратора 8>, выход которого подключен к п — ому входу дешифратора 10 zz управляющему входу коммутатора 9Р . Кроме того, выход компаратора 8> подключен к дополнительному (np +I)-ому управляющему входу коммутатора 6, если h< — нечетное число. При этом ров с отводами для подключения входных и снятия выходных напряжений которые образуют m . — ôàçíóþ систему напряжений

Ц„-U,sin(cp-Ч,(i-l))» где q = — — величина кванта (едини<1о

h, цы младшего разряда

ПДК,) кодирующего блока 2,, i=1 m,— номер выхода 31.

Сформированные напряжения поступают на входы компараторов блока 41. Здесь и далее компараторы осуществляют сравнение входных напряжений с нулевым потенциалом. Компараторы формируют сигналы, представляющие собой однопеременный двоичный код, который подается на дешифратор 51 формирующий на своем выходе п,-ðàçðÿäíûé позиционный двоичный код (ПДК,) кванта J1, в пределах которого заключено значение фазы 1

J,q

Таким образом, код ПДК на выходе кодируюцего блока 2, представляет собой старшие разряды выходного кода преобразователя перемещения в код. С целью определения следующих разрядов кода, на выходе коммутатора 6, подключается пара напряжений фазорасщепителя 3,, с помощью которых в кодирующем блоке 2 уточняется значение фазы (р в пределах кванта J

Диаграмма выходных сигналов Ц1, фазорасщепителя 3, и выходных напряжений P, Q коммутатора 6, в пределах и =2Т для случая h,=4 приведена на фиг, 2.

Выходные сигналы коммутатора 61 поступают на фазорасщепитель 3 ко- дирующего блока 2 . Поскольку принцип действия кодирующих блоков 2 для 1 > 1 одинаков, рассмотрим работу кодирующего блока 2 .

На первый и второй входы фазорасщепителя 3 подается пара напряжений Р, и Q <, от аналогового коммутатора 6g 1

O,sin n(pe C1) 01, =UозЫ(М, qg ), (2) 269264 4 где6д,=у ц „ — остаточная разность, не скомпенсированная в кодируюшем блоке

5 2, и подлежащая преобразованию в 2, 1„, — число На выходе кодирующего блока

1О 2 и величина его кванта, С выходов фазорасщепителя 3 снимается m -фазная система напряжений q -,» (Ye. -Ч (-1)) ° (3) где q = — —, q — величина кванта

qeè е ь ее кодирующего блока 2,, 1 =1,...,me — номер выхода фазорасщепителя, Эти напряжения поступают на входы компараторов блока 4, на выходах которых образуется (h<-1)-разрядный единичный код разности Ь(, проквантованной с шагом qe, Величина

1 этого кода равна 1о, а ее представ-. ление в п †разрядн ПДК (ПДК ) образуется на выходе дешифратора 5 .

Коммутатор 6 передает на свои первый и второй выходы пару напряжений (4) о (5)

Эти напряжения передаваемые в кодирующий блок 2 „, однозначно характеризуют остаточную разность 0, подлежащую дальнейшему преобразова40

Последний кодирующий блок 2 фор0 мирует п -разрядный ПДК, представляющий собой младшие разряды выходного и-разрядного кода преобразователя перемещения в код причем 11=

Э

= . п

Р

При введении на входе и выходе

50 1-го кодирующего блока дополнительных блоков преобразователь работает следующим образом. Сигналы с выходов коммутатора 6,, описываемые выражениями (l) и (2), поступают на

S5 первый и второй входы фазорасщепителя 7, образованного, например, двумя равными резисторами (фиг.l) и формирующего сигнал вида

1269264

20

З5 ков .

40 ц =(1 sin(b(f — — — ).

Чес=а e- 2 °

При этом на выходе компаратора 8 формируется уровень логического О, СЦ. если ЬЦ вЂ” и уровень логической

2 ае

1 если a(g > - — . Таким образом

1 (-

Ф компаратор Я осуществляет разбиение диапазона преобразования кодирующего блока 2т., равного q<,, на две равные части. Если выход компаратора соответствует О, то на первый и второй выходы коммутатора 9р

% Ф передается пара напряжений Р и (, М + равная Р =Р, ((=(, . Если же на выходе компаратора присутствует логическая l то входные напряжения коммутатора 9 передаются на его вы% ходы с переменой мест: Р =(,, =Р 1. Такое решение позволяет дваж— ды использовать фазорасщепитель 3 и блок компараторов 4g в диапазоне преобразования кодирующего блока 2р и тем самым сократить число их элементов вдвое. т

Напряжения Р и Q< подаются на первый и второй входы фазорасщепителя 3; с i-го выхода которого сни— т, 9 30 мается напряжение вида (3), если компаратор 8 находится в состоянии

О, и вида

Ll<. = 0,sin(h(g<,-q (h<+1-i) ), если он — в состоянии 1. Здесь

Ът+Л

=l...,,тп; m<=(- — - j + l . Диаграмма

4 напряжений Р(,, Qc- Pp (g0 В 0 О ; для случая Ь =8 тп =5 приведена на а= e= фиг, 3, Напряжения, полученные на выходах компараторов 4, представляют собой (mp-2)-разрядный единичный коц, который поступает на дешифратор 50, преобразующий его в (п -1)-разрядный код, который в совокупности с выходным сигналом компаратора 8 подается на дешифратор 10, с выхода которого снимается и -разрядный

1 код разности Щ,, равный Je

Коммутатор, 6 передает на свои первый и второй выходы пару напряжений Рр и Q<, определяемую выраже- 55 ниями (4) и (5), если компаратор

8 находится в состоянии О, и выражениями ь

Р =11 Ц =U — О Е Ьг1е t t "e 1 если компаратор находится в оянии 1.

При нечетном числе h(, необходима дополнительная связь выхода компаратора 8 с дополнительным управляющим входом коммутатора 6 для осуществления коммутации напряжений

Р и Q поскольку при нечетном h< е выходной код дешифратора 1О не изменяется при изменении состояния компаратора 8 .

Эти напряжения., передаваемые в кодирующий блок 2 „, однозначно характеризуют остаточную разность ц подлежащую дальнейшему преобразованию, Данный преобразователь имеет большую точность, чем известные, так как исключены устройства выборки и хранения, вносящие погрешности записи, хранения и считывания аналоговых сигналов.

Преобразователь проще конструктивно, так как в известном преобразователе каждое устройство выборки и хранения содержит 2 аналоговых ключа, операционный усилитель и запоминающий конденсатор, что заменяется в предлагаемом устройстве одним аналоговым клн чом. Кроме того, исключены тактирующая схема управ— пения и дешифраторы кодируюших блоФормула и э о б р е т е н и я

1, Преобразова.ель перемещения в код, содержащий синусно-косинусный датчик, первый кодирующий блок,включающий последовательно соединенные блок компараторов и дешифратор, выходы которого подключены к управляющим входам первого аналогового коммутатора, входы которого соединены с входами блока компараторов первого кодирующего блока, второй кодирующий блок, выполненный в виде последовательно соединенных фазорасщепителя, блок компараторов и дешифратора, выходы первого аналогового коммутатора подключены к входам фазорасщепителя второго кодирующего блока, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности и упрощения преобразователя, в него введены (Р-2) дополнительных кодиру7 1 ющих блока, (P-2) дополнительных аналоговых коммутатора, дополнительный фазорасщепитель, компаратор, двухвходовой аналоговый коммутатор и дополнительный дешифратор, и первый кодирующий блок введен фазорасщепитель, выходы которого соединены с входами блока компараторов первого кодирующего блока, выходы синусно-косинусного датчика подключены к входам фазорасщепителя первого кодирующего блока, выходы фазорасщепителей второго и всех кроме последнего дополнительных кодирующих блок ов п одключ е ны к инфо рыацион ным входам соответствующих дополнительных аналоговых коммутаторов, к управляющим входам которых подключены выходы дешифраторов второго и соответствующих кроме 1-ro u P-ro, кодирующих блоков, где 2 6 1 P, вьгходы дополнительных аналоговых коммутаторов подключены к входам фазо— расщепителей соответствующих допол— нительных кодирующих блоков, выходы дешифраторов, кроме 1-ro коди269264

8 рующих блоков и выходы дополнительного дешифратора являются выходами преобразователя, выходы (1 — 1)-го аналогового коммутатора подключены к входам .дополнительного фазорасщепителя и информационным входам двухвходового аналогового коммутатора, выходы которого подключены к входам фазорасщепителя 1-го кодиру1О ющего блока, выходы дешифратора которого подключены к группе входов дополнительного дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам 1 † аналогового коммута15 тора, выход дополнительного фазорасщепителя через компаратор подключен к управляющему входу двухвходового аналогового коммутатора и к входу дополнительного дешифратора.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, . с целью упрощения конструкции, выход компаратора подключен к второму

25 управляющему входу 1-го аналогового коммутатора, 1269264

ы,„ <р -1 рФ

f, Составитель В.Подолян

Техред М.Ходанич Корректор Е.Рошко

Редактор В,Иванова

6046/58 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская на6., д, 4/5

Заказ

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная 4