Преобразователь перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, для высокоточных измерений перемещений. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости путем увеличения гистерезиса компараторов. В преобразователе перемещений , содержащем синус-косинусный датчик перемещений, выход которого подключены к двум идентичным каналам преобразования, реверсивный счетный блок, подключенный к выходам каналов преобразования, каждый канал преобразования содержит два компаратора, две схемы выделения фронта импульса, две схемы выделения среза импульса, две схемы ИЛИ и триггер. Преобразователь позволяет уменьшить влияние шумов на точность отсчета фазы сигнала и повысить помехоустойчивость к шумовым выбросам. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

193 Al (I9) (я)5 G 01 В 7/00

ГОСУ

ВЕД (ГОС (21) (22) (46) (71) ски вен (72) ски (56) бир

Ма (54) (57) ной но т .из е вса ру е ни, пе е тичн из о ло с ро а ре ен сч тн яв я зо

АРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

МСТВО СССР

АТЕНТ СССР) ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

911150/28

2,01.91

7.02,93. Бюл, М 5 нститут электроники АН БССР и Минопытный завод Научно-производстого объединения "НИИТавтопром"

А.В.Романов, Е.Г.Паперко, С.П,Елени С.В.Самойленко

Лазерные интерферометры. — Новосик, 1978, с. 22 — 27, Фотоэлектрические преобразователи рмации/Под ред. Л,Н.Преснухина. M,: иностроение, 1974,с, 179-180.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительтехнике, в частности, для высокоточных

Изобретение относится к измерительехнике и может быть использовано для рения перемещений подвижных узлов ниах, приборах, измерительном инстнте.

Известен преобразователь перемещесодержащий синус-косинусный датчик мещений, подключенный к двум иденым каналам преобразования, каждый торых содержит нормалиэатор сигнаустройствами автоматического регулиния усиления и симметрирования, ераторный компаратор и реверсивный

ый блок.

Недостатком данного преобразователя ется сложность и ограниченный диапарабочих частот.

Наиболее близким к изобретению по нической сущности является преобраэоель перемещений, содержащий синусинусный датчик перемещений, выходы измерений перемещений, Целью изобретения является повышение помехоустойчивости путем увеличения гистереэиса компараторов. В преобразователе перемещений, содержащем синус-косинусный датчик перемещений, выход которого подключены к двум идентичным каналам преобразования, реверсивный счетный блок, подключенный к выходам каналов преобразования, каждый канал преобразования содержит два компаратора, две схемы выделения фронта импульса, две схемы выделения среза импульса, две схемы ИЛИ и триггер. Преобразователь позволяет уменьшить влияние шумов на точность отсчета фазы сигнала и повысить помехоустойчивость к шумовым выбросам. 1 ил. которого подключены к двум идентичным каналам преобразования, каждый из которых содержит компаратор, нижний и верхний пороги срабатывания которого расположены симметрйчно относительно нуля, реверсивный счетный блок, подключенный к выходам каналов преобразования.

Недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость, обусловленная малой величиной гистерезиса комп араторов.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости путем увеличения гистерезиса компараторов.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь, содержащий синус-косинусный датчик перемещений, выходы которого подключены к двум идентичным каналам преобразования, каждый из которых содержит компаратор, вход которого является входом канала преобразования, 1793193 реверсивный счетный блок, подключенный к выходам каналов преобразования, снабжен вторым компаратором, двумя схемами выделения фронта импульса, двумя схемами выделения среза импульса, двумя схемами ИЛИ и триггером, установленными а каждом канале преобразования, входы триггера соединены с выходами схем ИЛИ, а выход является выходом канала преобразования, выход первого кбмпараторэ соединен со входами первых схем выделения фронта и среза импульса, вход второго компаратора объединен со входом первого компаратора и подключен ко входу каналу преобразования, выход — ко входам вторых схем выделения фронта и среза импульса, входы первой схемы или соединены с выходами схем выделения фронта импульса, входы второй схемы ИЛИ вЂ”.с выходами схем выделения среза импульса, а нижний порог переключения первого компаратора и верхний порог переключения второго компараа тора равны нулю.

Введение в устройство новых элементов и связей между ними позволяет повысить помехоустойчивость преобразования.

В известном устройстве нижний и верхний пороги переключения компаратора каждого канала расположены симметрично относительно нуля и имеют, как правило, величину, равную 0,010®(U> — амплитуда сигнала) при гистерезисе 0,020m. Увеличение гистерезиса до оптимальной с точки зрения помехоустойчивости по отношению к шумовым выбросам величины приводит к увеличению влияния на точность определения фазы сигнала среднеквадратического уровня шумов и изменения амплитуды сигнала.

В предлагаемом устройстве благодаря тому, что нижний порог переключения первого компаратора и верхний порог второго компаратора равны нулю, на выходе каждого канала формируется прямоугольный сигнал, фронты которого соответствуют точкам перехода синусоидальных сигналов через О, т,е. точкам минимального влияния среднеквадратического значения шумов на точность отсчета, Кроме того, гистерезис компараторов может быть установлен исхо-дя из максимальной помехоустойчивости к шумовым выбросам. Если же амплитуда шумового выброса превысит величину гистерезиса, то это вызовет двойное срабатывание компаратора и благодаря включению в устройство схем выделения фронта и среза импульса, схем ИЛИ и триггера на выходе канала сформируется импульс помехи, который в соответствии с логикой работы реверсивного счетного блока не будет учтен в результате измерения.

50 (фиг.2б, в), Верхний порог 01в первого компаратора 2 и нижний порог U2> второго компаратора 3 равны О, поэтому срез импульсов на выходе первого компаратора и фронт импульсов на выходе второго компаратора соответствувют переходом синусоидального сигнала датчика 1 через О. Нижний порог

0 компарэтора 2 и верхний порог U2e компараторэ 3 равны друг другу по модулю и величина их определяется требованием по помехоустойчивости компараторов к шумовым выбросам. Сигнал с выхода компаратора 2 поступает на входы схем выделения

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.3 — вариант реализации компара5 торов.

Устройство содержит синус-косинусный датчик перемещений 1, первый 2 и второй 3 регенераторные компараторы, первую 4 и вторую 5 схемы выделения фрон10 та импульса, первую 6 и вторую 7 схемы . выделения среза импульса, две схемы ИЛИ

8 и 9, триггер 10, реверсивный счетный блок

11, два идентйчных канала 12 и 13 преобразования информации.

Выводы синус-косинусного датчика перемещений 1 подключены к двум идентичным каналам преобразования 12 и 13, К . входной шине канала преобразования 12 подключены входы компараторов 2 и 3.

20 Нижний порог одного компаратора и верхний порог другого компаратора равны О.

Выход первого компарэтора 2 соединен с входами первых схем выделения фронта 4 и среза 6 импульса. Выход второго компара25 тора 3 соединен с входами вторых схем выделения фронта 5 и среза 7импульса. Входы первой схемы ИЛИ 8 соединены с выходами схем 4 и 6 выделения фронта импульса. Входы второй схемы ИЛИ 9 соединены с выхо30 дами схем 5 и 7 выделения среза импульса.

Выходы схем ИЛИ 8 и 9 соединены с входами триггера t0.. Выход триггера 10 является выходом канала преобразования 12, к которому подключен один из входов реверсивного счетного блока 11. Другой вход блока"

11 подключен к выходу канала 13.

Преобразователь перемещений работа- " ет следующим образом.

Синус-косимусный датчик перемеще40 ний вырабатывает два квадратурных сигнала, один из которых (фиг.2,a) поступает в первый какал преобразования 12 на входы компараторов 2 и 3, другой — во второй ка нал преобразования 13. Каналы преобразо45 вания 12 и 13 идентичны. На выходах компэраторов 2 и 3 формируются последовательности прямоугольных импульсов

1793193 фро т ком а схем 5 сяк р выхо о дя схе

Фо

Пре жащий. ний, вы идентич дый из тор, вхо преобр блок, по образов а 4 и среза 6 импульсов, а с выхода ратора 3 — на входы соответствующих и 7. На выходах схем 4 — 7 формируютоткие импульсы, причем импульсы с в схем 4 и 5 выделения фронта, прой- 5 му ИЛИ 8. подаются на один вход ра 10 (фиг.2, г), а импульсы с выходов и 7 выделения среза, пройдя схему, подаются на другой вход триггера 10 . В результате на входы триггера 10 t0 менно поступают парные импульсы, го выходе формируется последовасть прямоугольных импульсов, фронт которых соответствует точкам перенусоидального сигнала через О, т.к. 1-5 чкам соответствуют первые импульрах. да выброс превышает величину гисса или же происходит реверс датчина входы триггера поп ременно 20 ают одиночные импульсы, соответсте двойному срабатыванию одного из аторов, На выходе триггера 10 форся импульс помехи (или импульс рекоторый в соответствии с логикой 25 реверсивного счетного блока 11, не

1 чтен в результате измерения. ал 13 работает идентично каналу 12, и м е р. Синус-косинусный датчик 1 авляет собой фотоэлектрический 30

ый датчик перемещения, на выхоорого формируются два сдвинутых один относительно другого гармох сигнала — синусоидальный и косильный. Эти сигналы поступают в 35 ентичных канала преобразования; канал 12, другой — в канал 13. К шине канала 12 подключены два атора, выполненные на стандартной еме К1401СА1 счетверенных ком- 40 ов. Верхний порог компаратора 2 и порог компаратора 3 равны "OB". реализации показан на фиг.3, где в ратной связи компараторов введен ичем полярности включения диодов 45 вого и второго компараторов протины. Гистерезисы компараторов 2 и триг е схем 6

ИЛИ (фиг.,д) попе е анае тель о и сре хода и этим о сыв а

К г терез ка 1, посту вующ комп р миру т ве са . работ будет

К н

Пр пред растр в дах к т на 90 ничес и нусои а два и один входн и компа микро х парат р нижни

Приме цепи о диод, пр для пе вополо рмула изобретения бразователь перемещений, содеринус-косинусный датчик перемещеоды которого подключены к двум

ым каналам преобразования, кажоторых содержит первый компара.которого является входом канала зования, реверсивный счетный ключенный к выходам каналов прения, отличающийся тем, что, г

3 равны и задаются соотношением резисторов Ri u Rz. Величина гистерезиса определяется требованием максимальной помехоустойчивости и имеет величину

0,40®, что более чем на порядок выше, чем в прототипе, Сигнал с выхода компаратора

2 поступает на входы схем выделения фронта 4 и среза 6 импульса, а с выхода компаратора 3 — на входы соответствующих схем

5 и 7. Схемы 4 и 5 выделения фронтов импульсов могут представлять собой дифференцирующие цепочки, а схемы 6 и T выделвния среза — последовательно включенные инвертор и цепь дифференцирования, Короткие. импульсы с выходов схем 4 и

5 поступают на входы схем 8, с выходов схем

6 и 7 — на входы схемы 9, В качестве схем 8 и 9 могут использоваться микросхемы К555

ЛЕ1 (ИЛИ+! Е). Импульсы с выхода схемы 8 поступают на один из входов триггера l0 (микросхема К555 ТМ2), а с выхода схемы 9 — на другой вход триггера, В результате при движении считывающей головки фотоэлектрического растрового датчика 1 на выходе

1риггера 10 канала преобразования 12 формируется последовательность импульсов, фронт и среза которых соответствует переходу гармонического сигнала через О. На выходе канала 13 последовательность сдвинута на 90 . Выходы каналов 12 и 13 подключены к реверсивному счетному блоку 11.

Блок 11 может представлять собой стандартный учетверитель с реверсивным счетчиком, Число импульсов, накопленное в блоке

11, характеризует величину перемещения.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить влияние шумов на точность отсчета фазы сигнала и более чем на порядок повысить помехоустойчивость по отношению к шумовым выбросам.

Предлага тся ис1 <ользовать устройство в растровых преобразователях линейных перемещений. Увеличение помехоустойчивости позволяет уменьшить вероятность ложного срабатывания устройства формирования импульсов и снизить ошибку регистрации результата измерений. с целью повышения помехоустойчивости путем увеличения гистерезиса компараторов, . он снабжен в каждом канале вторым компаратором, двумя схемами выделения фронта импульса, двумя схемами выделения среза импульса, двумя схемами ИЛИ и триггером, установленными в каждом канале преобразования, входы триггера соединены с выходами схем ИЛИ, а выход является выходом канала и реобразования, выход первого ком1793193 гм

Фиг.2 тель А.Ром ц (, Техред М.Моргентал Корректор 3, Салко

Редактор Б. Федотов

Заказ 493 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 паратора соединен с входами первых схем выделения фронта и среза импульса, вход второго компаратора обьединен с входом первого компаратора и подключен к входу канала преобразования, выход — к входам вторых схеМ выделения фронта и среза импульса, входы первой схемы

ИЛИ соединены с выходами схем выделения фронта импульса, входы второй схемы ИЛИ вЂ” с выходами схем выделения среза импульса, а нижний порог переключения первого компаратора и верхний порог переключения второго компаратора равны нулю.