Двухканальный преобразователь перемещения в код

 

(I и 670954

ОГ)ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Севе Советских

Свкиалистических

Республик (б1) дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.04.77 (21) 2474572/18-24 (51) М. Кл."6 0$С 9!04 с присоединением заявки № ио елвм иве „ет „„„- (43) Опубликовано 30.06.79. Бюллетень № 24 (53) УДК 681.325 (088.8) и иткс,пкы (45) Дата опубликования описания 30.06.79 (72) Авторы изобретения

К. С. Крищюнас, В. В. Л аурушка, В. П. Л аурутис и С. Б. Крищюнене

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявителт (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

ГесУдаРствеикый комитет (23) 11риоритет

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования.

Известны преобразователи перемещения, содержащие индуктосин с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками, генератор возбуждения, трансформатор опорного напряжения, усилители, фазочувствительные каскады и фильтры (1).

Известные преобразователи не обладают достаточной точностью.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является двухканальный преобразователь перемещения в код, содержащий две индуктивные измерительные цепи, первая из которых соединена с входамп усилителя-ограничителя, триггер, парафазный усилитель и ключ (2).

К недостаткам этого преобразователя относятся нелинейность кусочно-аналоговой характеристики преобразования, так как она формируется из половины синусоиды, из-за чего в краях линейных кусков характеристики нелинейность оказывается значительной, а такхке отсутствие сигнала, указывающего направление перемещения, что делает невозможным определение полного перемещения по числу дискретных импульсов.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности преобразователя, Поставленная цель достигается тем, что в двухканальный преобразователь перемещения в код ввсдсны индикаторы нулей, блок определения направления перемещения, 5 элементы И и ИЛИ, дополнительныс индуктивные измерительные цепи, ключи, индикаторы нуля, триггер и усилители-ограничители. Выход каждой индуктивной измерительной цепи соедпнсн с первым входом соответствующих ключей, второй вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом дополнительного триггера, а выход через индикатор нуля — с соответствующими входами одного из элементов ИЛИ и д..15 полнительного триггера. Выходы второй и дополнительных индуI TIII3HbIx измерительных цепей через соответствующис усилители-ограничителя подключены к входам блока определения направления перемещения, выходами подсоединенного к одним из входов элементов И, другие входы которых соединены с выходами индикаторов нуля. Выходы элементов И через последовательно соединенные другой элемент ИЛИ и трпг25 гер соединены с одним из входов парафазного усилителя, другие входы которого подключены к выходам ключей.

На фиг. 1 прсдставлена функциональная схема преобразователя, на фиг. 2 и 3—

30 эпюры, поясняющие работу преобразователя, 670954

Преобразователь содержит индуктивные измерительные цепи 1 — 4, две из которых (3, 4) дополнительные, ключи 5 — 8, парафазный усилитель 9, индикаторы 10 — 13 нулей, триггер дополнительный 14, первый элемент ИЛИ 15, усилители-ограничители

16 — 19, блок 20 определения направления перемещения, элементы И 21, 22, элемент

ИЛИ 23 и триггер 24.

Индуктивные измерительные цепи 1 — 4, содержащие также фазочувствительные выпрямители и фильтры пульсаций, выполнены в виде катушек индуктивности с сердечниками и общего грсоснчатого якоря, причем сердечники смещены друг относительно друга на одну позицию (шаг), Зависимости их выходных сигналов U< 4 от перемещения гребенчатого якоря l показаны на фиг. 2, а.

Ключи 5 — 8 переключают выходнои сигнал измерительных цепей l — 4 либо к парафазному усилителю 9, либо к индикаторам 10—

13, в зависимости от управляющих сигналов, получаемых из многофазного триггера

l4. 1!арафазный усилитель 9 имеет четыре одинаковых входа, а знак его коэффициента псредачи зависит от выходного сигнала тр иггср а 24.

Индикаторы 10 — 13 нулей выдают высокис потенциалы при переходе изменяющегося выходного сигнала измерительных цепей через нулсвыс уровни. Многофазный триггер l4 управляет работой ключей 5 — 8. Ыысокии потенциал имеет только тот выход многофазного триггера 14, на соответствующии вход которого был подан короткий импульс от индикатора нуля. 1 аким образом, с входом парафазного усилителя 9 соединяется та измерительная цепь, сигнал на выходе которои переходит через нулевой уровснь. Элемент ИЛИ 15 вырабатывает дискретный выходной сигнал V„, показанный на фиг. 2, в в виде коротких импульсов при поступлении импульсов с выходов индикаторов нулей, а тем самым при прохождении сигнала в любой измерительной цепи через нуль.

Усилители-ограничители lб — 19, блок 20 определения направления перемещения, элементы И 21, 22, элемент ИЛИ 23 и триггер 24 со счетным входом -выполняют функцию установления знака коэффициента усиления парафазного усилителя 9.!(ак видно из фиг. 2, а, характеристики преобразования

U 4= f (l) измерительных цепей имеют чередующиеся между собой положительные и отрицательные наклоны. Чтобы получить кусочно-линейную характеристику, показанную на фиг. 2, б, необходимо инвертировать отрицательные наклоны характеристик преобразования. Коэффициент усиления парафазного усилителя 9 должен менять знак на противоположный, при движении якоря направо — в точках а (фиг. 2, а), а при движении налево — в точках б. С этой целью усилители-ограничители 16 — 19 формируют

65 прямоугольные сигналы (фиг. 2,г) из выходных сигналов первой — четвертой измеритсльных цепей.

Используя эти сигналы U«, U,7-, U«U», блок 20 определения направления перемещения выдает высокий уровень элементу И

21 при перемещении гребенчатого якоря направо, а при движении якоря налево высокий уровень выдает второй элемент И 22.

Таким образом, на выходе элемента И 21 появляются короткие импульсы при переходе выходного сигнала псрвой измерительной цепи через нулевой уровень (точки а на фиг. 2, а) при движении якоря направо (фиг. 2, д), а на выходс элемента И 22— при движении якоря палево и переходе через нулевой уровснь выходного сигнала четвертой измерительной цепи (точки б на фиг. 2, а), как показано на фиг. 2, е. Элемент ИЛИ 23 пропускает на счетный вход триггсра 24 выходные импульсы элементов

И 21 и 22. Каждый поступивший импульс на вход триггера 24 меняет уровень его выходного сигнала и тем самым изменяет знак коэффициента усиления парафазного усилителя 9 (фиг. 2, ж, з). Как и требуется, при движении якоря направо знак коэффициента парафазного усилителя меняется в точках а, а при движении налево — в точках б.

Характеристика преобразования U„,=f(l) принимает вид, показанный на фиг. 2, б. В ней пунктирными линиями указаны участки, полученные путем инвертирования характеристик U 4=f(l).

Благодаря применению четырех измерительных цепей и описанной логической схемы управлсния кусочно-аналоговый сигнал

U„,, кроме информации о поло>кении якоря между позициями также несет информацию и о направлении перемещения, амплитуда которого прсвышает одну позицию. При перемещении направо этот сигнал имеет только положительную полярность, а при движении налево — отрицательную. Высокая линейность характеристики преобразования аналогового канала получается за счет того, что используются только начальные части характеристик синусоидальной формы.

Таким образом, совокупность сигналов Urea и U полностью отражает величину перемещения якоря.

Работает двухканальный преобразователь перемещения следующим образом.

В момент t, гребенчатый якорь, двигаясь направо, переходит границу первой позиции (шага). На выходе первого индикатора 10 нуля формируется короткий импульс (фиг. 3, в), запоминающийся многофазным триггером 14, на первом выходе которого (U 4, фиг. 3, з) появляется высокий уровень. Триггер переключает первый ключ 5 так, что выход измерительной цепи 1 соединяется с входом парафазного усилителя

9, а вход индикатора 10 нуля отключается.

Короткий импульс индикатора 10 нуля че670954

15

25

60 рез элемент ИЛИ 15 также подается на выход дискретного канала преобоазоватсля (фиг. 3, ж) и на вход элемента И 21. Так как направление движения якопя — направо, то на первом выходе блока 20 определения направления перемещения имеется высокий уровень (фиг. З,л!). Поэтому короткий импульс индикатора 10 нх.,7я через элементы И 21 (Лиг. 3, o) и ИЛИ 23 опрокидывает триггер 24 (фиг. 3, р), который устанавливает знак «+» коэффициенту парафазного усилителя 9 (фиг. 3, с).

В момент 1 выходной сигнал измсритсл(.— ной цепи 2 переходит через нуль, поэтому на выходе второго индикатора 11 нх4ля формируется короткий импхльс (фиг. 3, г), который через элемент ИЛИ 15 подается на дискретный выход преобразователя (фпг.

3, ж), а также на Второй вход многофазного триггера 14. Триггеп пепекл!Очается, на его втором выходе (U14,, фиг. 3, и) появлястся высокий уровень, а на первом и всех остальных — низкий (фиг. 3, 3, и, н).

Поэтому клю(5 переключается, т. е. выход измерительной цепи 1 отключается от входа парафазного усилителя 9. и сосдипяется с индикатором 10 н. ля, Пепекл(очается и ключ 6, соединя(О(ций измерительную цепь

2 с входом парафазного усилителя 9 и отключающий вход индикатора 11 нуля. Выходной сигнал кусочно-аналогового канала (фиг. 3, б) смешается к нулю. Больше никаких переключений не наблюдается до момента 4.

В моменты t;„4 происходят аналогичные перскл(очсния, а в момент, кроме аналогичных переключений, как и в моменты 4, 4, 6, еще и дополнительные переключения, а именно: выходной сигpBJI индикатора 10 нуля чеоез элементы И 21 (фиг. 3, о) и

ИЛИ 23 опрокидывает триггер 24 (фиг. 3, р), который меняст знак коэф(1(ициенту усиления папафазного усилителя 9 (фиг. 3, с) на « — ». Переключения в момент

4 аналогичны переключениям в момент 1.

В момент t7 движение якоря меняет направление, однако блок 20 определения направления перемещения это почувствует только в момент t< (фиг. З,л, 3, и). В моменты t>, 4,Г, болыпе никакие переключения не происходят благодаря тому, (то индикатор 11 нуля отключен ключо.;1 6 (фиг. 3, и). В моМЕНТ (,((ТОЛЬКО МЕНЯЮТСЯ Вь(ХО7НЬ(С УРОВНИ в обоих элементах И 21 и 22 (фиг. 3, 1(, и).

В момент /(1 направление движения меняется еще раз и это блок 20 определения направления перемещения почувствует в момент t», тогда меняются уровни на выходах элементов И 21 и 22 (фиг. 3, м, и). В моменты /», 1(5-, 1 6 происходят аналогичные переключения, как и в моменты t2, t;„(4, а в момент I!4 — переключения, как в момент 4.

Таким образом, полное перемещение мокет быть определено путем определения «оличества дискретных шагов (позиций) и прибавлением к результату величины псрсмещенпя в зоне одной позиции. определяемой по вь(ходпому кусочно-апа,!Оговох(1 сигналу. Дискретное число шагов определяется суммируя число импульсов, выданных при положительном кусоччо-аналоговом сигнале, считая Ilx положптсльпымп, с чпслом импульсов дискретного Выхода, вь(данHbIx прп отрицательной полярности кусочно-аналогового c((I.H373, считал пх отрпцатсльнымп.

Использован!!C Новых 3;ICi(CIITOB, HCIIHbIX ПО П!!Сд.!;IГасмо(1 СXCX(C, ВЫГО 1ПО ОТл((част п(7cд 7 а Гаc (1!11, I 3 хнаl!альн11й прсОб1эазоваTC.7b псрсх(с(цспl!H, THI:, ка(. IIIHcÉность кусоч1(о-аllа.(ОГОВОп:арактcpl(CTI(l и преобразован:(я повып(астся, Ilo знак кхсочно-аналогового сиг((ала можно определить направление псрсмсщенпя; в конечном счете повышается точность r,ðcoá(7330âà Tñля.

Формула пзобрстснпя

Двухканальнь(й(прсобразс гатсль псрсмещснllя В код, содсржап(НЙ две ппдуктllВпыс

ПЗХ(СР(1ТС,7Ы(ЫС ЦС ПП, I!Ct(ÂHЯ 113 КОТОП(IХ соединена с входом усилителя-ограничителя, триггер, парафазный усилитель и ключ. отличающийся тем, что, с целью повь(шснпя чуг>стг((тс.7! Ности и точности прсобра"-.оватсля, в него гвсдены индикаторы пулей, блок опрсделенпя направления псрсх!сп!сипя, 3,7съ(снт(! И и

ИЛИ, дополнптсльH(lc ппдуктпв ыс пзмсрптельнь(е цепи, кл(очп, индикаторы нх ля, триггер и усилители-ограничители, выход каж."Ой(индуктивной !!зх(срительно!! цепи сос,;!нсн с первым входом соответствуюкл(очсй, BTQPQII Hxo J I

Источники информации. принятые во внимание прп экспертизе

1. Авторское св детел(.ство СССР № 386418, кл. G 08С 9/04, 1971.

2. Лвторское свидетельство

¹ 395881, кл. G 08С 9/04, 1971.

670954

Риг 3

Редактор И. Грузова

Заказ 1301/17 Изд. ¹ 387 Тираж 727 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

1У

Ю2

/22

Составитель И. Назаркина

Техред А. Камышникова Корректор P. Беркович