Способ преобразования перемещения в код и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в робототехнических системах. Целью изобретения является расширение области применения при сохранении точности преобразования за счет уменьшения влияния температуры окружающей среды. С этой целью в устройство для преобразования перемещения в код, содержащее квантованный элемент 1, щелевые диафрагмы 2, источник 3 излучения, блоки 4,5 чувствительных элементов, блок 10 формирования кода, ЦАП 18 и источник 16 опорного напряжения, введены преобразователь 15 температуры в напряжение, дифференциальный усилитель 17, АЦП 19 и блок 9 суммирования-вычитания. Благодаря этому в устройстве реализуется способ, позволяющий устранить погрешность, обусловленную возникающим при изготовлении отклонением реального шага квантования элемента 1 от идеального, и погрешность изменения шага квантования из-за изменения длины квантованного элемента 1 под действием температуры окружающей среды. При этом формирование корректирующего кода осуществляется на одних и тех же узлах 15-19 одновременно. 1 ил.

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ еесгюБлин

am SU aD 1) Н 03 М 1/28

Г,Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

JlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ при гкнт ссссо (21) 4430117/24-24 (22) 18.04.88 (46) 30.10.90. Бюп. К - 40 (71) Институт радиофизики и электроники АН ADMCCP (72) А.П. Чибухчян (53) 681.325 (088.8) (56) Преснухин Л.Н, и др. Фотоэлектрич ес ки е пр е о бра з о ва т ели и нформации. — N.: Машиностроение, 19?4, с. 178-183, рис,93.

Авторское свидетельство СССР

У 1524176, кл. Н 03 М 1/28, 1988. (54) CPOCOB ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение отнес:,тся к автоматике и вычислительной технике и может быть исполь""îâàíî в системах программного управления станкамн, в робототехнических системах. Цсл=ю изобретения является расширение области применения при сохраненн,. точности преоб1603527 A 1 разования за счет уменьшения влияния температуры окружающей среды. С этой целью в устройство для преобразования перемецения в код, содержащее квантованный элемент 1, целевые диафрагмы 2, источник 3 излучения, блоки

4,5 чувствительных элементов, блок 10 формирования кода, ЦАП 18 и источник

16 опорного напряжения, введены преобразователь 15 температуры в напряжение, дифференциальный усилитель 17, АЦП 19 и блок 9 суммирования-вычитания, Благодаря этому в устройстве реализуется способ, позволяющий устранить погрешность, обусловленную возникающим при изготовлении отклонением реального шага квантования элемента 1 от идеального, и погрешность изменения шага квантования из-за изменения длины квантованного элемента

1 под действием температуры окружающей среды. При этом формирование корректирующего кода осуществляется на одж.—:х и тех же узлах 15-19 одновременно. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

160352

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в робототехнических системах.

Цель изобретения - расширение области применения при сохранении точности преобразования за счет умень@ения влияния температуры окружающей

Средь|.

На чертеже приведена структурная схема устройства для преобразования перемещения в код, реализующего способ.

Устройство содержит квантованный элемент 1, щелевые диафрагмы 2, источник 3 излучения, 6JIQKH 4 H 5 чувстВительных элементов, каждый из которых состоит из чувствительных элементов 6 и 7 и дифференпиального усилителя 8, блок 9 суммирования-вычитания, блок 10 формирования кода, выполненный на пороговых rðîðìHpîâàòeJIÿõ 25 в виде нуль-органов 11 и 12, блоке l3 формирования импульсов и счетчике 14, преобразователь 15 температуры в напряжение, источник 16 опорного напряжения, дифференциальный усилитель 17, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

18 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

При перемещении квантованного эле" мента 1 относительно щелевых диафрагм

2 происходит преобразование этого перемещения в аналоговые сигналы, нри этом излучение источника 3, мо= дулированное сопряжением квантованного элемента 1 и неподвижных щ чей диафраг» 2, попадает на чувствитель-. ные элементы 6 и 7, на выходах котсрых генеркр. MTcSI электрические сиг : калы. В связи с тем, что щелк диафрагм 2 перед чувств. .;теяьньмк зле= ментами 6-1,,7-1,6-2,i --2 сдви.:-:уты друг относительно друга на вели =ину

Ч(К+1/4)., где И вЂ” шаг квантования элемента 1; К --- l+p-IIQE! число, трически:е сигналы на их выходах .-дви, нуты JJpi г относительно друга на / — .

Протевсфазные сигналы с выходов чувствительных элементов 6-1, 7-1 и

6-2, 7-2 поступают на входы дифферен=;5 циальных усилителей 8-1,, 8-2, на выходах которых формируются симметричные относительно нуля аналоговые си. ."7 а налы, сдвинутые на 7/2 и поступающие на входы блока 10 формирования кода.

В предлагаемом устройстве формирование кода основано на подсчете количества импульсов, пропорционального перемещению, Для этого аналоговые сигналы с выходов блоков 4 и 5 поступают на входы нуль-органов 11 и 12, на выходах которых формируются сигналы прямоугольной формы, также сдвинутые на ((/2. Эти сигналы поступают на входы блока 13 формирования импульсов, в котором по фронтам входных прямоугольных сигналов формируются импульсы, последовательность которых с выхода поступает на счетный вход счетчика 14, на выходе которого формируется код, пропорциональный перемещению.

Поскольку при изготовлении квантованного элемента 1 возникает технологическая погрешность, нарастающая с увеличением его длины, то в процессе преобразования в выходном коде счетчика 14 также присутствует эта погрешность, зависящая от текущего положения квантованного элемента 1.

8 связи с тем, что изменение температуры окружающей среды на величину

А1. приводит к изменению длины 1 квантованного элемента 1 на велкчину где ф, — коэффициент линейного расширения квантованного элемента 1, в икфровом эквиваленте перемещения, сформированном на выходе блока 10 фор= мирования кода, присутствует погреш*нос-. ь g N пропорциональная А 1.

Дг я устранения отмеченног о нецос" татка напряжения с выходов преобразователя 15 температуры в напряженке и источника 16 опорного напряжения подаются на входы дифференциального усилителя 17, Величина опорного напряжения берется равной напряжению преобразователя 15 те: лературы в напряженке при той температуре t „при которой погрешность квантованного элемента 1 равна нулю. Поэтому прк температуре окружающей среды, равной напряжение на вьв."оде дифференц-иальногоо усилителя 17 равно IIyJIIo, следовательно, равно . .улю напря;.;ение на выходе ЦАП 18 и. соответственно,, код на выходах АЦЦ 19. Поэ-ому код.1 603 52 7 на выходе блока 9 суммирования-вычитания, являющемся выходом преобразователя, равен значению кода блока 10.

Увеличение или уменьшение тем- 5 пературы на величину Qt приведет к появлению напряжения V() положительной или отрицательной полярности соответственно, на выходе дифференциального усилителя 17, поступающего на 10 аналоговый вход ЦАП 18, на цифровые входы которого поступает код с выхода блока 10. При этом на выходе ЦАП 18 формируется напряжение

usaï " 1 х пропорциональное температуре окружающей среды и величине перемещения, т.е, пропорциональное погрешности Ql. Напряжение с выхода ПАП 18 поступает на вход двухполярного АЦП 19, на выходе которого формируется код, пропорциональный п orp ешно с ти 6 1.

30

45 нала определенного уровня используют постоянный сигнал, формирование

1 опорного аналогового сигнала осущест50

55 перемещения в код, содержащее квантованный элемент с чередующимися с шагом 4 квантования активными и пассивными участками, щелевые диафрагмы, При увеличении температуры длина

1 квантованного элемента 1 увеличио вается и на выходе дифференциального усилителя 17 формируется напряжение положительной полярности, При этом на выходе знакового разряда

АЦП 19 присутствует низкий уровень и коды, присутствующие на входах блока 9 суммирования-вычитания, суммируются.

При снижении температуры длина квантованного элемента 1 уменьшается и на выходе дифференщлального усилителя 17 появляется напряжение отрицательной полярности. При этом на выходе знакового разряда АЦП 19 присутствует высокий уровень и íà выходах блока 9 формируется разность кода, В связи с тем, что погрешность

gN на выходе блока i0 пропорциональна температуре и величине перемещения и код на выходе АЦП 19 также пропорщлонапен температуре и перемещеМ To a I

Технологическая погрешность, Возникающая при изготовлении квантованного элемент а 1, практически одинако- ва дпя каждого шага квантования. Поэтому, задавая соответствуюший коэффициент передачи ЦАП 18 или преобразователя 15 температуры з напряжение или устанавливая соответствующий коэффициент усиления дифференциального усилителя I7, с помощью тех же самых узлов обеспечивается компенсация технологической погрешности, Для этого поступают следующим образом. Если р еальный шаг квантованного элемента

1 больше идеального, то коэффициент передачи соответствующего блока, например, преобразователя 15, увеличивают, а если меньше, то уменьшают.

В результате этого на выходе АЦП 19 корректирующий код зависит не только от температуры, но и от технологической погрешности °

Таким образом, в данном случае одновременно исключается влияние на точность преобразования погрешности изготовления элемента 1 и изменение его длины под действием температуры окружающей среды.

Формула и з обр ет ения

1. Способ преобразования перемещения в код, основанный. на преобразовании перемещения в первый и второй аналоговые сигналы, сравнении их с сигналом определенного уровня, фор-! мировании по результатам сравнения первого и второго прямоугольных сигналов, формировании последовательности импульсных сигналов по фронтам первого и второго прямоугольных сигналов, формировании кода перемеще-. ния путем подсчета количества импульс. ных сигналов, формировании опорного аналогового сигнала и преобразовании его в аналоговый сигнал коррекции пропорционально перемещению, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения при сохранении точности преобразования за счет уменьшения влияния температуры окружающей среды, в качестве сигвляют в зависимости от температуры окружающей среды, аналоговый сигнал коррекции преобразуют в корректирующий код, на величину которого изменяют код перемещения.

2. Устройство для преобразования

Составитель Е.Ь ударина

Техред И,Дидык

Корректор Л. Пилипенко

Редактор Л.Пчолинская

Тираж 666

Подписное

Заказ 3393

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303,, Москва, H(-35„Раушская наб. д. 4/5

li

Производственно-издательский комбинат Г.атент, г. ужгород, ул. Гагарина, 101

7 1603 сдВинутые друг относительно друга на ве - личину И(К+1/4), где К - целое число, источник излучения, связанный через квантованный элемент и щелевые диа5 фрагмы с входами блоков чувствительныХ элементов, выходы которых соединены с входами соответствующих пороговых формирователей, выходы которых соединены с входами блока формирования импульсов,, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с цифровыми входами цифроаналогового преобразоватепя, источник опорног0 напряжения, отличающееся тем, что, с цепью расширения области применения прй сохраненьж точности устройства за счет уменьшения влияния температу-. ры окружающей среды, в него введены преобразователь температуры в напряжение, дифференциальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и блок суммирования-вычитания, первая группа входов которого подключена к выходам счетчика, выходы преобразователя температуры в напряжение и источника

1 опорного напряжения соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с аналоговым входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с второй группой входов блока суммированиявычитания, выходы которого являются выходами устройства.