Преобразователь перемещения в код

 

Союз Советсинх

Соцналнстныескнк

Республик (6() Дополнительное к авт. свид-ay-(22) Заявлено 29.01.76 (21) 2321054/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.06.77. Бюллетень № 21

2 (51) М. Кл.

G 08 С 9!00

Гасударственный комнтет

Савета Инннстраа СССР пе делам нэееретеннй н еткрытнй

{53) УДК

681325 (088.8) (45) Дата опубликования описания 1504,78 (72} Авторы изобретения

A. Н. Латышев, В. А. Чеканов, Ю. А, Фузеев и М. В. Ма (7l) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к автоматике и иэмерй тельной технике и может найти применение для измерения перемещения рабочих органов металлорежущих станков.

Известны преобразователи перемещения в цифровой код, в которых использованы в качестве

5 датчика перемещения СКВТ и индуктосины (т ) .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь перемещения в код, содержащий генератор импульсов, выход

19 которого соедннетт со входом первого делителя частоты,первые два выхода которого через соответствующие импульсные усилители соединены со входами датчика пере лтещения, выход которого через последовательно соединенные фильтр нижних

l5 частот и усилитель - формирователь подключен к первому входу фазоимпульсного сравнивающего устройства, первый выход которого соединен с вычитаюшим входом реверсивного счетчика, с управляющим входом первого вентиля непосредственно и со входом второго вентиля через инвертор. Второй выход фазоим«ульсного сравниваюшего устройства соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика. у«равлнющими входами третьего и четвер1«го ве«п<лей. Выходы четных вентилей через первый блок сложения соединены со входом второготделйтеля частоты, первый выход которого соединен со вторым входом фазоимпульсного сравнивающего устройства. Выходы нечетных вентилей через второй блок сложения соединены со входом реверсивнотЪ счетчика, выходы которого подключены к блоку индикации. Информационные входы четных вентилей подключены соответственно к третьему н четвертому выходам первого делителя частоты. Информапиоштые входы нечетных вентилей обьединены н подключены к пятому выходу первого делителя частоты (2) .

С генератора импульсов импульсы поступают на вход первого делителя частоты, с выхода которого два ортогональных импульсных сигнала через импульсные усилители поступают на синусную и косинусные обмотки индуктосина. Индуктосин работает в фазовом режил1е, который описывается выражением: т1 =яь<пьть.совф tlJc06йэт of è

561208

cos ыс — величина первой гармоники наа входе синуснои обмотки индуктосина. р — текущий угол поворота ротора индуктосина относительно статора.

Согласно приведенному выражению фаза первой гармоники на выхощгой обмотке определяется углом поворота ротора датчика. Сигнал с выходной обмотки датчика проходит через фильтр нижних, частот, где происходит выделение .рвой гармоники, и поступает иа вход усилителя - формирователя, формирующего импульс, временное положение которого определяется фазой первой гармоники. Сигнал с выхода усилителя формирователя постуйает на вход фазо импульснои следящей системы, состоящей из фазоимпульсного сравнивающего устройства, инвертора, двух вентилей, схемы сложения и второго делителя частоты, и отрабатывается ею.

Импульсы, формируемые этой системой прн отработке, подсчитываются реверсивным счетчиком управляющим индикатором.

Низкая помехоустойчивость преобразователей подобного типа затрудняет внедрение и практическое их использование в промышленности. На объекте (например, на металлорежущем станке) вследствие работы силовой электромеханики уровень помехи достаточно высок, а датчик перемещений обычно выполнен отдельно от прибора и соединен с ним кабелем. В датчике и в соединяющем кабеле наводится помеха, переводящая усилитель - формирователь в режим насыщения. Особен. но в тяжелом, с этой точки зрения, режиме работает преобразователь с индуктосином, выходное напряжение которого составляет всего несколько десятков миллнвольт. В результат действия помехи, на вход фазоимнульсной следящей системы с усилителя-формирователя импульсы не поступают. 1

Отсутствие сигнала на входе фазоимпульсной следящей системы воспринимается еюкак перемещение в определенном направлении и отрабатывается ею. В зависимости от длительности помехи возможны два случая. Если за время действия помехи следящая система отрабатывает перемещение меняна одного шага датчика (например, для большннс гва линейных нндуктосинов 2 мм), то после помехи происходит отработка в обратном направлении до точного значения перемещения.

Если за время действия помехи следящая система отрабатывает перемещ ние больше одного шага, то после помехи восстанавливаются значения только младых цифр перемещения (в пределах шага). В большинстве случаев параметры помехи таковы, что она приводит к сбоям в старших разрядах пе1х;мещеннн

Ълью изобре гения является повышение помехоустойчивости преобразователя перемещения s код.

Постаялснная цель достигается тем, что в предложенный преобразователь введены дополнительный блок сложения и счетчик, счетный вход которого соединен с выходом второго блока сложения.

Установочный в од счетчика и вход дополнитель4 ного блока сложения подключены ко второму выходу второго делителя час?<пы. Выход счетчика соединен с другим входом дополнительног0 блока сложения.

Прн этом ol раничнвается максимальная величи. на отработки перемещения фазонмпульсной следящей системы за один период сигнала запиткой.

Схема преобразователя перемещения в цифровой код приведена на чертеже.

1О

Он содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты; импульсные усилители 3,4, датчик 5 перемещения, фильтр 6 инжирах частот, усилитель - формирователь 7, сравнивающее устройство 8, вентиль 9, реверсивный счетчик 10, инвертор 11, вентили 12 — 14, блок сложения 15, делитель частоты 16, 15 блок сложения 17, блок индикации 18, счетчик 19 и блок сложения 20.

Выход генератора импульсов 1 соединен со входом первого делителя частоты 2, первый и второй выходы которого через усилители 3 и 4 подключены

20 ко входам датчика перемещения 5, выход которого через фильтр нижних частот 6 и усилитель - формирователь 7 подключен к первому входу фаэоимпульсного сравнивающего устройства 8. Первый выход устройства 8 подключен к управляющим входам вентиля 9 и счетчика 10 н через инвертор 11 ко входу вентиля 12. Второй выход устройства 8 подключен к управляющим входам вентилей 13,14 и счетчика 10. Вторые входы вентилей 9,12 — 14 подключены к третьему, четвертому и пятому выходам делителя частоты 2, причем входы вентилей 9,14 объединены. Выходы вентилей 12,13 через блок сложения 15 подключены к счетному входу делителя частоты 16, первый выход которого подключен ко второму входу устройства 8. Выходы вентилей 9,14 через блоки сложения 17 подключены к счетному входу счетчика 10, выходами соединенного с устройством индикации 18. Выход блока сложения 17 подключен к счетному входу счегчи4О ка 19, установочный вход которого соединен со вторым выходом делителя частоты 16 и входом блока сложения 20, второй вход которого соединен с выходом счетчика 19. Выход блока сложения 20 подключен к третьему входу фазонмпульсной сле45 дящей системы (ФИСС).

Преобразователь работает следующим образом.

На вход делителя частоты 2 поступает сигнал с генератора 1. С первого н второго выходов делителя частоты 2 импульсные сигналы, имеющие форму меандра и сдвинутые один относительно другого на четверть периода, через импульсные усилители 3,4 поступают на синусно - косинусные обмотки датчика перемещения 5. Фаза первой гармоники на выходе датчика определяется перемещением ротора датчика относительно статора. Выделение первой гармоники осуществляется фильтром нижних частот 6. Далее происходит усилепне первой гармоники и формировашк импульса в момент перехода синусоиды через 0 (усилитель - формирователь).

11мпульсный сигнал с вь х лю усиликля - формирователя 7 поступает íà вход устройс1на 8. k01opoc в

561208 совокупности с элеменэами !. 2, 13,) 5 и 16 образует ФИСС.

Фаэоимиульсное сравнивающее устройство 8 (фнг,:.>1 формирует два импульсных си3 нала, длительностэ> которых равны относительному временному сдвигу двух входных сигналов, иоступаюа3их на первый н второй входы. Если первым приходит импульс на второй вход, то сигнал формируется на первом выходе, если приходит импульс.на первый вход, то сигнал формируется на втором выходе. 1О

При одновременном приходе импульсов сигналы не формируются. Сброс устройства 8 в исходное состояние осуществляется сигналом со второго выхода делителя 16, поступающим на третий выход устройства 8 через блок сложения 20.

ФИСС работает следующим образом.

С л у ч а и 1. Допустим, сигналы на первый н второй выходы устройства 8 пришли одновременно. В этом случае через инвертор 11 сигналом с первого выхода устройства 8 открывается вентиль 12 и закрывается вентиль 13. Частотно импульсныи сигнал с четвертого выхода делителя частоты 2 проходит через вентиль 12 и блок сложения 15 на вход делителя частоты 16. Коэффициент деления делителя частоты 16 таков, что импульсы zs на его первом выходе следуют с периодами сигналов запитки и поэтому, если не было перемещения, ротора датчика относительно статора, сигналы на вхоДе устройства 8 постоянно приходят в одной фазе. Сигнал со второго выхода делителя 16, сбра- ЗО сывающий устройство 8 в исходное состояние, сдвинут относительно сигнала на первом выходе на полпериода.

С л у ч. а и 2, Если произошло перемещение ротора датчика и сигнал на второй вход устройства 8 приходит раньше, чем на первый вход, то импульс>ы на первом выходе через ннвертор 11 закрывают вентиль 12 и на вход делителя 16 импульсы не поступают. Одновременно сигнал пер- 4О вого вы1сода устройства 8 Открывает вентиль 9, н на вход реверсивного счетчика 10 поступают импульсы.

С л у ч а и 3. 11ри перемещении ротора датчика в противоположном направлении сигнал со второго 45 выхода устройства 8 открывает вентили 13 и 14.

Через венп ль13 на вход делителя 16 поступает удвоенная частота с третьего выхода делителя 2.

Число импульсов, прошедших через вентиль 14 (как и во втором случае), определяется величиной перемещения, но импульсы на вход счетчика 10 поступают с обратным знаком. Число, зафиксированное в счетчике 10, выводится на блок индикации 18. Помеха, наводящаяся в выходной обмогке датчика 5 и соединительном кабеле между этим, датчиком и фильтром 6 имеет сложный спектр и высокий уровень. Она проходит через фильтр 6 и вводит усилитель - формирователь 7 в насыщение.

В результате на время действия помехи импульсы на выходе усилителя - формирователя 7 отсут6О ствуют, чттэ приводит к вк чн»3> иэ>>с> в раб> т1 ФИ(С, как в случае 2. При этс м импульсы»> !хмеще>эвя с выхода блока сложения 17 подсчи3»>ваю> ч счетчиком 19, импульс переполнения котс рсяо чс e блок сложения 20 сбрасывает уст!>ойсп>с> 8 в исход>и>е ос гояние

Таким образом, вечнчнна иеремеи1еиия, с граба тываемая за один период сигналов эаииткн, >ч раиичивается емкостью счетчика !9, а это ириводиэ к тому, что перемещение, зафиксированное и сче3чи ке 10 за время действия помехи, оказывается мсиь ше одного шага датчика. 11о окончании дейсгии» помехи ФИСС отрабатывает системы в обраэи. M направлении. При этом число в сче1чике 1О 3>сссэ:>навливается до исходного значения. Установка счеэчика 19 в исходное положение осуществляется o >новременно со сбросом устройства 8 снг3>алс>м о второго выхода делителя !6.

Введение дополнительного счетчика и блока сложения в преобразователь перемещения в í»<1>!>о. вой код позволяет уменьшить величину ие!>вмещения, отрабатываемого ФИСС за од>ш иер>и>д сигналов запиткн датчика. 11ри эгом леремец1еине. отработанное системой за время действия помех>3. не превосходит одного шага датчика и после дейст вия помехи позволяет системе восстановить первоначальное значение.

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содсрясащнй генератор импульсов, выход которого соедиФ иен со входом первого делителя частоты, нерв»гс, два выхода которого через соответствувицие им. пульсные усилители соединены со входами да>чика перемещения, выход которого через последс>в>тельно соединенные фильтр нижних частот и усилитель - формирователь подключен к 3>ервому в соду фазоимпульсного сравнивающего устройства, первый выход которого соединен с вычитающим Вхо. дом реверсивного счетчика, с управляющим входом первого вентиля непосредственно н со входом вгорого вентиля через инвертор, второй выход фаэоимпульсного сравнивающего устройства соединен . суммирующим входом реверсивного счетчика, с управляющими входами третьего и четвертого вентилей, выходы четных вентилей через первый блок сложения соединены со входом второго пе;333>е;»3 частоты, первый выход которого соединен со Bioрым входом фазоимпульсного сравнивающего ус>ройства, выходы нечетных вентилей >k ðåэ вп>ро>3 блок сложения соединены со входом реверсивн и <> счетчика, выходы которого подключен»> к б»окс индикации, информационные входы четных иси>в лей подключены соответственно к трет»ему и и Iвертому выходам первого деэ>и еэ>н чвс>о>ы, ви формационные входы нечеэиых ввитвлей об»си>3»» ны и подключень> к ияэому вых>1ду иври> < «;>и >лэс" ля частоты, о т л и ч а ю щ и и с н тем, ч>о,». ll >ьи>, Составитель H. Пазаркнна

Техред р, длатырев

Редактор Л. Утехина

Корректор С.Шекмар тираж 77 8 Подписное

ППИИПИ Госуда1ктвашюго комитета Совета Ыи п1стров СССР

I по делам изобретений н открьпнй

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

Заказ 1577/153

Филиал 011П "Патент™, г. Ужгород, ул. Проектная,4 повьннения помехоустойчивости преобразователя, в него введены дополнительный блок сложения и счетчик, счетньп1 вход которого соединен с выходом второго блока сложения, а установочный вход счетчика и вход допозп1ительного блока сложения подключены ко второму выходу второго делителя частоты; выход счетчика соединен с другим входом дополнительного блока сложения.

Источники информации, прина ма но внимало прн экспертизе:

1. Руководство по установке, применении, и уходу, запасные части. Инспектор 26--16 "01ivet t .

2. "Устройство пифровой инднкащш " Техническое описание ВЯМ 3.440.000,1 О.