Преобразователь перемещения в код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 748479

Союз Советски к

Соцналистическык

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 22,05.78 (21) 2619585/18 — 24 (51)М. Кл.

G 08 С 9/04 с присоединением заявки.%

Гасудерстееииый комитет

СССР (28) Приоритет .

Опубликовано 15.07.80, Бюллетень Ле 26 по делам изобретеиий и открытий (53) УД К,681325 (088.8) Дата опубликования описания 15.07.80.--К. С. Крищюнас, В. В. Лаурушка, В. П. Лаурутис, Л. В. Буйвис и 3, И. Тураускас (72) Авторы изобретения

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования.

Известен преобразователь перемещения, который содержит две индуктивные измерительные цепи, парафазный усилитель, усилительограничитель, ключ, триггер и дифференцирующую цепь (1). Этот преобразователь позволяет получить дискретный сигнал в унитарном коде при перемещении якоря через границы позиций и аналоговый сигнал почти пилообразной формы, имеющий нулевой уровень при установке якоря на середину позиции.

Недостатками этого преобразователя являются нелинейность кусочно-аналоговой характеристики преобразования, получаемая потому, что она формируется из половины синусощы, из-за чего в краях линейных кусков характеристики нелинейность является значительной, а также отсутствие сигнала, указывающего направление перемещения, что делает невозможным определение полного перемещения по числу дискретных импульсов и аналоговому сигналу при перемещении, происходящем с изменяющимся направлением.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь перемещения в код, содержащий индуктивные, цепи, которые соединены через усилители-ограничители со входами блока определения направления и со входами соответствующих ключей, выходы которых соединены непосредственно со входами парафазного усилителя и через соответствующий индикатор нуля — со

10 входами элемента ИЛИ и многофазного триггера, выходы которого подключены к соответствующему ключу (2). -Известный преобразователь позволяет получить дискретный сигнал при переходе якоря

15 через середину позиции и аналоговый сигнал, линейно зависящий от перемещения в интервале одной позиции. Полное перемещение определяется путем определения суммы количества дискретных шагов (позиций) и величины перемещения в зоне одной позиции.

Недостатком этого преобразователя является сложность его электронной схемы и индуктивной системы измерительных катушек.

3 7

Пель изобретения - упрощение конструкции преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий три измерительные цепи, соединенные с одним из входов соответствующих трех ключей, один из выходов четвертого ключа соединен с одним из входов парафаэного усилителя, индикаторы нуля, триперы и элемент ИЛИ, введен усилитель. ко входам которого подключены выходы первого, второго и третьего ключей, выход усилителя соединен с одним из входов четвертого ключа, другой выход которого соединен с другим входом парафазного усилителя, выходы измерительных цепей через соответствующий индикатор нуля соединены со входами первого триггера, выходы которого соединены с другими входами соответствующих ключей и со входами элемента ИЛИ, выход которого через второй триггер соединен с другим входом четвертого ключа.

Дискретным выходом преобразователя является выход элемента ИЛИ.

На фиг. 1 представлена блок»схема преобразователя перемещения в код; на фиг. 2 и 3— эпюры, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь содержит три измерительные цепи 1,2,3, три ключа 4,5,6, индикаторы

7,8,9 нуля, триггер 10, элемент ИЛИ 11, усилитель 12, четвертый ключ !3, парафазный усилитель 14, триггер 15.

Индуктивные измерительные цепи 1,2,3, содержащие также фазочувствительные выпрямители и фильтры п>JIbcBIJJIH, выполнены в виде катушек индуктивности с сердечниками и общего гребенчатого якоря, причем сердечники смещены друг относительно друга таким образом, чтобы зависимости их выходных сигналов lj от перемещения гребенчатого якоря с имели вид, показанный на фиг. 2а.

Три ключа 4,5,6 подключают выходной сигнал измерительных цепей к усилителю 12, если на управляющие входы ключей 4,5,6 поступают управляющие сигналы из многофазного триггера 10. Индикаторы 7,8,9 нулей вьщают высокие потенциалы при переходе изменяющегося выходного сигнала измерительных цепей 1,2,3 через нулевые уровни. Триггер 10 управляет работой ключей 4,5,6 и элементом

ИЛИ 11. Высокий потенциал имее только тот выход триггера 10, на соответствующий вход которого не-был подан короткий импульс от индикаторов 7,8,9 нулей. Таким образом, со входом усилителя 12 соединяется та измери тельная цепь, сигнал на выходе которой переходит через нулевой уровень. Элемент ИЛИ 11 вырабатывает дискретный выходной сигнал U (см. фиг. 2в) в виде коротких импульсов при поступлении импульсов со входа тригге48479 4 ра 10, а тем самым при прохождении сигнала в любой измерительной пепи через нуль. Усилитель 12 предназначен для развязки выходных цепей трех ключей 4,5,6 и входа четвертого

5 ключа 13. Четвертый ключ 13 и триггер 15 со счетным входом выполняют функцию установления знака коэффициента усиления парафазного усилителя 14. Как видно из фиг. 2а, чтобы получить кусочно-линейную характеристику, показанную на фиг. 2б. надо инвертировать отрицательнь1е HBKJIoHbI при движении слева направо, а при противоположном движении надо инвертировать положительные наклоны. Таким образом, при движении якоря парафазный усилитель 14 должен менять знак коэффициента усиления после каждого дискрегного импульса 0 элемента ИЛИ 11. При движении якоря направо после поступления первого дискретного импульса 0о. (см. фиг. 2в) на выходе триггера 15 со счетным входом имеется нулевой уровень 1j (см. фиг. 2д), так как управляющий сигнал U 5 имеет нулевой уровень, четвертый ключ 13 переводит входной сигнал ко второму выходу, выходной сигнал третьей измерительной цепи 3 соединяется с инвертируюшим входом парафазного усилителя 14, Как видно из фиг. 2е, коэффициент усиления парафазного усилителя 13 имеет отрицательный знак, и отрицательный зо наклон характеристики инвертируегся в положительный. При поступлении следующего дискретного импульса LJq на выходе триггера 15 со счетным входом появляется сигнал U<5 (см. фиг, 2r) с положительным уровнем и переводит четвертый ключ 13 в предыдущее положение. Таким образом, на неинвертируюший вход парафазного усилителя !4 поступает сигнал с выхода второй измерительной цепи 2.

Коэффициент усиления парафазного усилителя

4О 14 имеет положительный знак (см. фиг, 2е), и характеристика преобразования имеет лоложительный наклон. При дальнейшем передви- ° жении направо осуществляется аналогичное переключение четвертого ключа 13. Если достигнувший точки а (см. фиг. 2а) якорь начинает двигаться влево, то в точке б изменяющийся выходной сигнал третьей измерительной цепи 3 равен нулю, однако триггер 10 не меняет своего состояния, так как индикатор нуля 9 выдает высокий потенциал на те же входы триггера 10 Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 11 дискретный сигнал Ug не появится и триггер 15 со счетным входом не меняет состояния (см. фиг. 2д). На выходе парафазного усилителя 14 будет сигнал отрицательной полярности. При дальнейшем передвижении якоря налево на выходе элемента ИЛИ 11 появится дискретный сигнал U, который меняет состояние триггера 15 (фиг. 2g).

5 и чезвер ый ключ13, переклн.чаясь на второй выход, ем самым подкпючаег выходной сигнал Ul первой измерительной цепи 1 к инвер ируюгцему входу парафазного усилителя 14.

Коэффициент усиления парафазного усилителя

l4 имеет отрицательный знак (— ) (см. фиг.2ж).

Таким образом, характеристика преобразования будет иметь отрицательные наклоны. При дальнейшем передвижении якоря налево осуществляются аналогичные переключения четвертогд ключа 13. кусочно-аналоговый сигнал Ul,» кроме информации о положении якоря между позициями, также несет информацию и о направлении перемещения, амплитуда которого превыщает одну позицию. При передвижении направо этот сигнал имеет только положительную полярность, а при движении налево — отрицательную. Высокая линейность характеристики преобразования аналогового сигнала получается за счет того, что используются только начальные части характеристики синусоидальной формы.

Таким образом, совокупность сигналов Uy и U<> полностью отражает величину перемещения якоря.

В моменз времени tl гребенчатый якорь, двигаясь направо, переходи1 границу первой позиции. На выходе первого индикатора 7 нуля формируется короткий импульс U,(см. фиг.Зв), зо который запоминаегся многофазным триггером

10, на выходе которого появляется высокий уровень Ulo (см. фиг. Зж). Триггер 10 переключает первый ключ 4, и выход первой измерительной цепи 1 соединяется через уси35 литель 12 со входом четвертого ключа 13. Выходной импульс U1 „триггера 10 также подается на вход элемента ИЛИ 11. Выход элемента ИЛИ 11 является дискретным выходом преобразователя (фиг. Зе) Выходной сигнал UII элемента ИЛИ также соединяекя со входом триггера 15. Так как якорь перемещается направо, в момент времени t, триггер 1э меняет состояние, и на его выходе появляется высокий положительный сигнал (фиг. Зк), 45 который переключает четвертый ключ 13 к первому выходу, и выходной сигнал первой измерительной цепи 1 соединяется с неинвертирующим входом парафазного усилителя 14.

Коэффициент усиления парафазного усилителя

50 имеет положительный знак (+К) (см. фиг. Зл).

В момент времени t> выходной сигнал третьей измерительной цепи 3 переходит нулевой уровень, поэтому на выходе третьего индикатора

9 нуля формируется короткий импульс

55 (см. фиг. Зд), который поступает на вход многофазного триггера 10. Триггер 10 переключается, и на его трегьем выходе появляется высокий уровень (з (см. фиг. Зи), а на

l05

79 6 первом и втором — низкий (см. фиг. Зж, Зз).

Поэтому первый ключ 4 отключает первую измерительную цепь 1 от входа четвертого ключа 13. Высокий уровень О,о> (см. фиг. Зи) переключает третий ключ 6, и третья измерительная цепь 3 через усилитель 12 соединяется со входом четвертого ключа 13. Выходной сигнал кусочно-аналогового канала смещается к нулю (см. фиг. Зб). Кроме того, выходной сигнал Цоь триггера 10 поступает на вход элемента ИЛИ, и на выходе его появляется короткий импульс 0 (см. фиг. Зе), который опрокидывает триггер 15 в противоположное состояние, в котором выходной сигнал триггера 15 имеет нулевой уровень Ul5 (см. фиг. Зк). При этом ключ 13 переключается и через второй выход соединяет третью измерительную цепь 3 с инвертирующим входом парафазного усилителя 14. Коэффициент усиле. ния парафазного усилителя имеет отрицательный знак (— ) (см. фиг. Зл) .. В момент вре мени t> происходят переключения, аналогичные переключениям момента Ф, и вторая измерительная цепь 2 подключается к входу четвертого ключа 13, а коэффициент усиления парафазного усилителя имеет положительный знак (+) (см. фиг. Зл) ..

В момент времени t5 якорь меняет направление движения, и в момент 1- выходной сигнал первой измерительной цепи 1 переходит через нуль, а на выходе первого индикатора 7 нуля появигся короткий импульс (фиг. Зв), который, однако, не опрокидывает три1гер 10 в другое состояние (фиг. Зж).

Таким образом первая измерительная цепь 1 не отключается от входа четвертого ключа 13 и коэффициент усиления парафазного усилителя 14 не меняет знак (— ) (фиг, Зл) . В момент времени 17 якорь еще раз меняет направление движения. В момент времени выходной сигнал первой измерительной цепи 1 опять переходит через нуль (см. фиг. За), однако триггер 10 не меняет своего состояния (см. фиг. Зж) и на выходе элемента ИЛИ ll не появляется дискретный импульс Ц (см. фиг. Зе) . Таким образом, первая измерительная цепь 1 не отключается от входа четвертого ключа 13, и коэффициент усиления парафазного усилителя 14 не меняет своего знака (см. фиг. Зл), От момента времени цо момента времени 11 якорь двигался в интервале четвертой позиции (см. фиг. За). На кусочно-аналоговый выход преобразователя была подключена первая измерительная цепь 1 (см. фиг. Зб). В момент времени 1.!! изменяю. щийся сигнал переходит нуль во второй измерительной цепи 2 (см. фиг. 3a) и происходят переключения, аналогичные переключениям момента t p . В моменты времени 117, Ф.,5

748479 происходят аналогичные переключения, как и в момент и, „. Таким образом, полное перемещение может быть определено путем определения количества дискретных шагов (позиций) и прибавления к результату величины перемещения в зоне одной позиции, определяемой по выходному кусочно-аналоговому сигналу, Причем дискретное число импульсов определяется путем, суммирования числа импульсов, выданных при положительном кусочно-аналоговом сигнале, считая их положительными, с чйслом импульсов дискретного выхода, выданных при отрицательной полярности кусочно-аналогового сигнала, считая их отрица="телй1ыми.

Использование новых элементов, соединенных по предлагаемой схеме, выгодно отличает пред4 лагаемый преобразователь перемещения, так как упрощается конструкция преобразователя и повышается надежность преобразователя, Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий три измерительные цепи, соединенные с одним из входов соответствующих трех ключей, один из выходов четвертого ключа соединен с одним из входов парафазного усилителя, индикаторы нуля, триггеры и элемент

ИЛИ, отличающийся тем,что, с целью упрощения преобразователя, s него введен усилитель, ко входам которого подключены выходы первого, второго и третьего ключей, выход усилителя соединен с одним из о входов четвертого ключа, друтой выход которого соединен с другим входом парафазного усилителя, выходы измерительных цепей через соответствующий индикатор нуля соединены со входами первого триг ера, выходы которого соединены с другими входами соответствую. щих ключей и со входами элемента ИЛИ, выход которого через второй триггер соединен с другим входом четвертого ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР У 395881, кл. G 08 С 9/04, 1971. ,2. Авторское свидетельство СССР по заявке

У 247572/18 — 24, кл. G 08 С 9/09 от 18.04.77 с положительным решением от 20.10,77 (прототип) .

748479

Ш .- а,рай

Р апра6о аде<; е

signK

Ри

1 а

t p .9 д

t е

>toz ч i 4io

ЦНИИПИ Заказ 4244/39 Тираж 682 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4