Интерполятор шага периодической структуры

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в металлорежущих станках, координатных измерительf ньпс машинах и других технических средствах, снабженных преобразобателями с периодической структурой. Цель изобретения - повьшение быстродействия и надежности интерполятора. Поставленная цепь достигается тем, что в интерполятор, содержащий резистивный фазовращающий мост 1, группу компараторов 2 и буферный регистр 3, введены кольцевой реверсивный двиговый регистр 4, формирователи 5 и 6 выходных и прямоугольных сигналов, генератор сигналов 7, формирователь строб-сигналов 8, первый 9 и второй 10 инверторы, группа инверторов 11: и сумматор 12. Интерполятор обеспечивает высокое быстродействие и нечувствительность к коротким помехам и флуктуации входных сигналов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51 )4 С 05 В 19/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4158125/24-24 (22) 31.10.86

{46) 30.10.88. Бюл. Ф 40 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт средств измерения в машиностроении (72) В.Л,,Романов и И.И.Сигачев (53) 621.505.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 769492, кл. G 05 В 19/18, 1978.

Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. Преснухина Л.Н. М.: Машиностроение, 1974, с. 191, рис. 101 с. 182, рис. 94. (54) ИНТЕРНОЛЯТОР ШАГА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ

СТРУКТУРЫ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в металлорежущих станках, координатных измеритель„„SU,;„4 44О5 А1 ных машинах и других технических

1 средствах, снабженных преобразователями с периодической структурой.

Цель изобретения — повышение быстро" действия и надежности интерполятора.

Поставленная цель достигается тем, что в интерполятор, содержащий резистивный фазовращающий мост 1, группу компараторов 2 и буферный регистр

3, введены кольцевой реверсивный .двиговый регистр 4, формирователи 5 и 6 выходных и прямоугольных сигналов, генератор сигналов 7, формирователь строб-сигналов 8, первый 9 и второй

10 инверторы, группа инверторов 11. и сумматор 12. Интерполятор обеспечивает высокое быстродействие и нечув- .9 ствительность к коротким помехам и флуктуации входных сигналов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. („ „:

1434405

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в металлорежущих станках, коорДинатных измерительных машинах н других технических средствах, оснащенных преобразователями с периодической структурой.

Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности интерполятора.

На фиг. 1 изображен описываемый интерполятор, на фиг. 2 — формирователь выходных сигналов; на фиг. 3— формирователь унифицированньгх сигналов; на фиг. 4 — таблица, характеризующая логику формирования выходных сигналов е

Интерполятор (фиг. 1) содержит кольцевой резистивный фазовращающий 20 мост 1, группу компараторов 2, число п которых равно числу интервалов делений половины шага периодической структуры„ буферный регистр 3 на п бит, кольцевой реверсивный сдвиговый 25 регистр 4, формирователь 5 выходных

1 сигналов и формирователь б прямоугольных сигналов, тактирующий гене— ратор 7, формирователь 8 строб-сигналов, первый 9 и второй 10 инверторы, группу управляемых инверторов 11 и сумматор 12.

Формирователь 5 выходных сигналов (фиг. 2) содержит первый элемент

И-НЕ 13, триггер 14, первый 15, второН 1б, третий 17 элементы сравнения, второй 18 и третий 19 элементы И-НЕ„.

Формирователь б прямоугольных сигналов (фиг. 3) содержит первый 20 и второй 21 тÄ 22

40 сравнения, первый 23 и второй 24 элементы И-ИЛИ-НЕ.

Интерполятор работает следующим образом.

Сигналы растрового измерительного преобразователя, соответствующие функциям sin х, cos х, -sinx и -cos х, поступают на предварительныи усилитель (не показан)и усиливаются им.

Усиленные сигналы поступают на диаго.нали кольцевого резистивного фазовращающего моста 1 (фиг. 1), С соответствующих точек кольцевого резистивного фазовращающего моста сни,мают напряжения, пропорциональные

sin(x + e()/sin(x + ф/, sin(x + 2 ) и т.д., где d - угол поворота фазы сигнала, соответствующий 1/и-й доле шага растра, Зги сигналы поступают на rpyrIny компараторов 2, где преобразуются в прямоугольные импульсы (меандры), сдвинутые один относительно другого на угол Ы .

Для управления циклом работы интерполятора служат генератор 7 и формирователь 8 строб-сигналов, выдающий четыре последовательности стробов С!-С4, По первому стробу буферный регистр 3 запоминается состояние всех компараторов, принадлежащих группе 2, По второму стробу запоминается значение переноса, возникающее в сумматоре 12 вследствие сложения операндов В и А. По третьему стробу инвертируется операнд В, а цо четвертому выполняется анализ признаков и формируются управляющие сигналы т1, используемые для управле— ния кольцевым реверсивным сдвиговым регистром 4 и формирования выходных сигналов.

В статическом состоянии значениевсех битов кольцевого реверсивного сдвигового регистра 4 совпадает со значением соответств ощих битов буферного регистра 3. При таком состоянии значение суммы S во втором цикле суммирования (S = А + В) соответствует полному набору единиц (значению S = О, в дополнительном коде S = -1), что запрещает (фиг. 2) выдачу сигналов ++ i.

Если вследствие изменения состояния датчика содержание буферного регистра 3 не состветствует содержанию кольцевого сдвига регистра 4, то условие

S = — 1 не соблюдается и выдача импульсов разрешена. !

О

Логику формирования выходных сигналов можно проследить по таблице (фиг. 4), где на примере четырехбитового интерполятора (деление шага на восемь частей) указаны значения сигналов датчика (операнд А) и кольцевого сдвигового регистра (операнд В).

Значения операнда В представлены как в прямом, так и в инверсном кодах.

Все поле возможных значений операндов можно представить в виде двух зон. В первой зоне значения операн,цов начинаются с нулей, во второй— с единиц.

Логика образования выходных сигналов может быть представлена следуюпум равенством .

1434405

0 +I

Ф

7, = (Р, 0+ P.) Ю (Аl О+ В1)

1 — — 1

Результат логическои операции. (ohio) Q++}(o0+o) = o0+o = o, что вызывает появление импульса +1.

2. Переход внутри первой зоны в сторону уменьшения размера.

Р;, = 11 Р; = 0; Al = Bl = О;

Z = (1 О+ О) 9 (Аl ® BI) = IC++3 = 1; что вызывает импульс - l .

3. Возврат иэ второй зоны в первую.

Р11 11 Р1 11 А1 11 В1 Ою (191) З (10+o) oO+

40 что вызывает импульс -1, 4, Переход из первой зоны во вторую, P = l P = О Al = О Вl = 1

t 1 Ю Э

Z = (l 0+0) О+(ОО+1) = IQ+ I = О, 45 вырабатывается импульс +1.

5. Переход внутри второй зоны в сторону увеличения размера.

Р;,= 1; Р; = 1; Al = Bl = 1;

Z = (10+1)Q+(1O+l) = ОРО =О, в результате поступает импульс +1.

6. Переход внутри второй зоны в сторону уменьшения размера, 55

Вl = 1;

P = 1 P = О Al ь

Z = (l Q+ 0) CB (I Q+ I) вырабатывается импульс—

= ISO = I

При работе интерполятора возможны восемь логических ситуаций, четыре из которых связаны с переходами внутри каждой из зон, а другие четыре—

10 с переходами из зоны в зону. Число ситуаций не зависит от числа делений шага растра, что позволяет строить по такой схеме интерполяторы с делением шага не только на восемь, но также на 20,40 и более частей.

Ситуации, возникающие при переходах, рассмотрены в последовательности их размещения в таблице.

I. Переход в сторону увеличения размера внутри первой зоны.

В этом случае ни первое, ни второе сложения не дают переноса, а старшие разряды Al и Вl операндов равны нулю.

7. Возврат иэ первой эоны во вторую °

Р;,=О;Р;=О;АI =O;BI I;

7. -- (O CB 0) 9 (О ® 1) =О ® 1 I, поступает импульс — 1.

8. Переход из второй эоны в первую (на следующий интервал шага растра) .

Р;, = 01 Р1 = 1 Аl = 11 Вl = 0;

7. = (00+1) 9(1ЮО) =1®l = О, поступает импульс +l.

Импульсы +1 управляют движением информации в кольцевом сдвиговом регистре, смещая ее на один шаг в соответствующую сторону. Если рассогласование равно одному шагу, то восстанавливается равновесие (S = -1) и дальнейшее смещение прекращается.

Если возникно рассогласование более чем на один шаг, то выдается последовательно несколько импульсов +1 (или -1) до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие (сигналы +1 для кольцевого реверсивного сдвигово

ro регистра обеспечивают "обратную связь"}.

Бит информации, "вытолкнутый" иэ сдвигового регистра 4, инвертируется инверторами 9 и 10, что обеспечивает при перемещениях смену зна-. ка информации (переход из эоны в зону) .

В зависимости от структуры отсчетных частей преобразователей информации выходные сигналы могут быть использованы как в форме сигналов g I, так и в форме унифицированных сигналов (меандров), имеющих синусную или косинусную фазу и превышающих по частоте входной сигнал в п/2 раз, Формирование таких сигналов выполняется на двух триггерах 20 и 21 (фиг. 3), элементе 22 сравнения и двух элементах И-ИЛИ-НЕ 23 и 24.

Интерполятор обеспечивает высокое быстродействие (до 1 мГц по сигналам +1) и нечувствителен к коротким помехам и флуктуации входных сигналов. Если вследствие этих причин происходит "заброс" сигналов датчика, то он ликвидируется в течение нескольких циклов работы интерполятора, причем частота импульсов на регистрирующую часть определяется частотой генератора н не зависит от величины

2О заброса . Это позволяет надежно регистрировать даже скачкообразные из-менения входной величины. формула изобретения

1. Интерполятор шага периодической структуры, содержащий кольцевой резистивный фазовращающий мост, группу комцараторов, буферный регистр, выходы кольцевого резистивного фазовращающего моста подключены к входам компараторов группы, выходы которых подключены к информационным входам буферного регистра, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью йовьш ения быстродействия и надежности иктерполятора, в него введены кольцевой реверсивный сдвиговый регистр, формирователь выходных сигналов, фор-мирователь прямоугольных сигналов, тактирующий генератор, формирователь строб-импульсов, первый и второй инверторы, сумматор и группа управляемых инверторов„ причем выход тактирующего генератора подключен к управляющему входу формирователя строб-импульсов, первьФ выход которого подключен к управляющему входу буферного регистра, второй выход— к первому управляющему входу формирователя выходных сигналов, третий выход — к управляющему входу группы управляемых инверторов, а четверт 1й выход — к второму управляющему входу формирователя выходных сигналов, информационные входы которого подключены к икформационньм выходам сумматора, первый и второй информационные входы — соответственно к первым выходам кольцевого реверсивного сдвигового регистра и буферного регистра, а третий информационный вход — к выходу переноса сумматора, первьй и второй управляющие выходы формирователя выходных сигналов подключены соответственно к первому и второму управляющим входам формирователя прямоугольных сигналов и кольцевого резис.тинного сдвигового регистра, выходы которого подключены к входам инверторов группы, выходы которых соединены с входами первой группы сумматора, входы второй руппы которого подключены к выходам буферного регистра, первый к последний !6!xopbi кольцевого реверсивного сдвиговогс регистра подключены соответственно к входам первого и второго инверторов, соединенных-выходами соответственно с третьим и четвертым управляющими входами кольцевого реверсивного сдвигового регистра.

2. Иктгрполятор по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что формирователь выходных сигналов содержит первый, второй и третий элементы

И-НЕ, триггер, первый, второй и третий элементы сравнения„. причем первый и второй управляющие входы формирователя соответственно поцключены к синхровходу триггера и неpab!M входам второго и третьего элементов

И-ИЕ, икформациоккь е входы группы формирователя подключены к входам первого элемента И--ЫК,, выход которого соединен с вторыми входами второго и -,ðåòüåãî элементов И-НЕ, тре—

ТЬИ ВХОДЫ KGTOPblX ПОДКЛЮЧ=.Hb! К ВЫХО ду третьего элемента сравнения, входами подключенного к выходам первого и второго элементов сравнения, входы второго элемента сраякекия являются, ooozBетствекно первым и вторьм икфор-мацкокHbn!H входами формирователя, трети кнформационный вход формирователя подключен к D-входу триггера и

Tl åðBoìó входу первого элемента сравнения, Второи вход K07opoI о соединен с выходом триггера.

3. Интерполятор по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что формирователь прямоугольных сигналов содержит первый и второй триггеры, элемент сравнения, первьй и второй элементы

И-ИЛ1Ф-HE причем первьй и второй управляющие входы формирователя подключены соответственно к первьы и вторым входам элементов И-ИЛИ-НЕ, выходы которых подключены соответственно к синхровходам первого и второго триггеров, D-входы которых соединены с собствеHHbiìè инверсными выходами, а прямые выходы подключены к первому и второму входам элемента сравнения, выход которого подклю-чен к третьим и че".вертым входам первого и второго элемea oa И-ИЛИ-НЕ, iД",,лг

1434405

g

ygg y p Pggk ô)

gg Î g 111 1

gg gf

ООО1 111О О

g011

0 01) О

110О

g1 11

611 1 10gg 1 „g р; цр

Bf 419 81

1111

0 0 0 О

1110 д 001

11 gg

gО11

1 0 ОО

0111

ООО О

11 (11 О

11 ОО

ОО ОО

Составитель Ю, Бельских

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор В, Гирянк

Редактор А. Маковская

Заказ 5552/49

Тираж 866 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, 11роектная,