Устройство для интерполяции сигналов измерительных преобразователей

 

О Д И С А Н И Е пщ752139

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (221 Заявлено 06,06.77 (21) 2492368 18-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл."

6 01В 7 30

Государственный комитет (43) Спубликовано 30.07.80. Бюллетень ¹ 28 (53) УДК 531.717 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Авторы изобретения Я. А. Каружа, Л. И. Кулис, Б. И. Минцерис и П. P. Мураускас (71) Заявитель Вильнюсский филиал ордена Трудового Красного Знамени экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков! ! т ! (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕРПОЛЯЦИИ СИГНАЛОВ .Ф11!!, .

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к измерению линейных и угловых размеров и может использоваться, например, в линейных и круговых измерительных преобразователях перемещения рабочих органов станков с 1ПУ, а также координатно-измерительных машинах.

Известно устройство для интерполяции, построенное по компенсационной схеме, содержащее измерительный преобразователь перемещений, компенсационный преобразователь, фазовые детекторы, коммутатор, усилитель, двигатель, цифровой датчик угла (1).

Недостатком данного устройства является узкий частотный диапазон преобразования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для интерполяции сигналов измерительных преобразователей, содержащее двухфазный измерительный преобразователь перемещения, два блока выделения модуля сигналов, подключен!ныс к нему параллельно, сумматор, подключенный к выходам блоков выделения модуля сигналов, преобразователь амплитуда — постоянное напряжение, соединенный входами с входамп и выходами блоков выделения модуля сигналов, блок цифровой пнникации (2).

Недостатками такого устройства является необходимость наличия большого числа компараторов для обеспечения необходимой точности, сложность оперативного пзмснс5 пия коэффициента интерполяции.

Целью изобретения является повышение точности и разрешающей способности.

Цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными генератором импульсов счета, делителем частоты, амплитудно-импульсным модулятором, интегратором, тремя компараторами, первый из которых подключен входамп к выходам сумматора и интегратора, второй

15 и третий — к соответствующим выходам двухфазного измерительного преобразователя, инвертором, подключенным к выходу первого компаратора, тремя формирователями импульсов, первый из которых подключен к выходу первого компаратора, второй — к выходу инвертора, третий — к выходу делителя частоты, двумя двухвходовыми логическими элементами И, первые входы которых подключены к выходам псрвых

25 двух формирователей импульсов соответственно логическим элементом ИЛИ, подключенным к выходам первых двух логических элементов И, триггером, первый вход которого подключен к выходу лоп1чсского элс30 мента ИЛИ, а второй — к выходу третьего

752139 формирователя импульсов, блоком неравнозначности, соединенным двумя входами с выходами второго и третьего компараторов, а выходом — со вторыми входами первого и второго логических элементов И, делителем частоты с переменным коэффициентом деления, третьим логическим элементом И, соединенным входами с выходом триггера и выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, счетчиком импульсов, подключенным входом к выходу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а выходом — к блоку цифровой индикации.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 представлена временная диаграмма работы устройства.

Устройство состоит из измерительного преобразователя 1 перемещений, блоков 2, 3 выделения модуля сигналов, сумматора

4, компараторов 5, б и 7, формирователей

8, 9 и 10 импульсов, логических элементов

И 11, 12, 13, логического элемента 14 ИЛИ, интегратора 15, амплитудно-импульсного модулятора 16, делителя 17 частоты, генератора 18 импульсов счета, блока 19 неравнозначностн, инвертора 20, триггера 21, делителя 22 частоты с переме1шым коэффициентом деления, преобразователя 23 амплитуда сигнала — постоянное напряжение, счетчика 24 и блока 25 цифровой ш1дикации.

Устройство работает следующим образом.

Измерительный преобразователь 1 перемещений вырабатывает два сигнала вида

sin х и cos х. Эти сигналы поступают на блоки 2, 3 выделения модуля, на выходах которых образуются напряжсшгя вид»

sill х и cos х соответственно.

Полученные выражения суммируются в сумматоре 4, образуя треугольное напряжение, период которого в два раза меньше периода сигналов измерительного преобразователя 1 перемещений. Генератор 18 импульсов счета генерирует последовательность импульсов высокой частоты (фиг 2а), из этих импульсов делителем 22 частоты образуется сигнал типа меандр (фиг. 2o), который поступает па первый вход амплитудно-импульсного модулятора 16 и используется в качестве модулируемого. На другой вход модулятора 16 поступает постоянное напряжение с преобразователя 23, пропорциональное амплитуде сигнала измерительного преобразователя 1 перемещений.

Изменение амплитуды сигнала измерительного преобразователя 1 перемещений вызывает пропорциональное изменение IlocT05IIIного напряжения на выходе преобразователя 23 и в свою очередь модулирует по амплитуде меандр на выходе амплитудно-импульсного модулятора 16. Меандр интегрируется в интеграторе 15, на выходе которого получается треугольное напряжение

25 зо

55 ао

G5 высокой частоты (фиг. 4в). Амплитуда этого треугольного напряжения подбирается равной амплитуде треугольного напряжения, образуемого из сигналов измерительного преобразователя 1 перемещений на в ы ходе су м м а тор а 4.

При изменениях амплитуды сигналов на выходе измерительного преобразователя 1 перемещений будет сохраняться равенство амплитудных значений треугольных напряжений на выходах интегратора 15 и сумматора 4. Оба этих треугольных напряжения поступают на компаратор 5. На фиг. 2 в изображено треугольное напряжение высокой частоты, пунктиром показано мгновенное значение треугольного напряжения на выходе сумматора 4. При равенстве указанных напряжений компаратор 5 срабатывает и выдает импульсы (фиг. 2г), длительность которых зависит от измеряемой величины и не зависит от изменения амплитудного значения входного сигнала. Формирователь 8 импульсов формирует короткие импульсы (фиг. 2е). Формирователь 10 импульсов также формирует короткие импульсы (фиг. 2з) по переднему фронту меандра с делителем 18 частоты.

Об изменении положения измерительного преобразователя 1 перемещений 13 первой четверти периода информацию несет сдвиг фаз между опорным импульсом (фиг. 2з) и импульсов (фиг. 2е). При нахождении измеряемой величины во второй четверти периода информацию о положении несет сдвиг фаз между импульсом, сформированным формирователем 9 (фиг. 2ж) и опорным импульсом (фиг. 2 л) .

Таким образом, информацию о измсрясl3c;IlI lIlIIc в IlcP130A II т13ст1iсЙ lcTI3cj31 II несут импульсы фиг. 2е, а во второй и четвертой четвертях — фиг. 2 ж.

Для искл!очеIII151 нсОднозиа IllocTII QTc !ста, т. 0. для разли пгя между собой всех четырех четвертей используются блоки б, 7, 9, 11, 12, 14, 21. На выходе триггера 13 в конечном итоге образуются импульсы, длительность которых определяется фазой (временным расположением) коротких импульсов, несущих информ ацшо î поло5кснии измерительного преобразователя 1 перемещений, относительно опорного импульса в образуемых на выходе формирователя

10. В качестве примера, на фиг. 2к им показаны импульсы при нахождении измеряемой величины в первой и второй четвертях соответственно.

Измерение величины этой длительност11 осуществляется путем заполнения этой длительности импульсами высокой частоты с выхода делителя 22 частоты с переменным коэффициентом делителя. Делитель 22 делит импульсы с генератора 18 импульсов счета. Коэффициент деления делителя 22 и определяет коэффициент интерполяции всего устройства. Число импульсов подсчиты752139 вается счетчиком 24 и индицируется в цифровом виде в блоке 25. Таким образом осуществляется внутришаговое деление периода входного сигнала.

Формул а изобретения

Устройство для интерполяции сигналов измерительных преобразователей, содержащее двухфазный измерительный преобразователь перемещения, два блока выделения модуля сигналов, подключенные к нему параллельно, сумматор, подключенный к выходам блоков выделсния модуля сигналов, преобразователь амплитуда — постоянное напряжение, соединенный входами с входами и выходами блоков выделения модуля сигналов, блок цифровой индикации, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности, оно снабжено последовательно соединенными генератором импульсов счета, делителем частоты, амплитудно-импульсным модулятором, интегратором, тремя компараторами, первый из которых подключен входами к выходам сумматора и интегратора, второй и третий — к соответствующим выходам двухфазного измерительного преобразователя, иивертором, подключенным к ьыходу первого компаратора, тремя формирователями импульсов, первый из которы. . подключен к выходу первого компаратора, второй — к выходу инвертора, третий — к выходу делителя частоты, двумя двухвходовыми логическими элементами И, первые входы которых подключены к выходам первых двух формирователей импульсов соответственно, логическим элементом ИЛИ, подключенным к выходам первых двух логических элементов И, триггером, первый вход которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ, а второй — к выходу третьего формирователя импульсов, блоком неравнозиачности, соединенным двумя входами с выходами второго и третьего компараторов, а выходом — со вторыми входами первого и второго логических элементов И, делителем частоты с переменным коэффициентом деления, третьим логическим элементом И, соединенным входами с выходом триггера и выходом делителя частоты с пе2О ременным коэффициентом деления, счетчиком импульсов, подключенным входом к выходу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а выходом — к блоку цифровой индикации.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зверев A. E., Максимов В. П., Мясников В. А. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л., «Энергия», :1о 1974, с. 7б.

2. Патент ФРГ ¹ 1945206, кл. 42D 5!00, 1974 (прототип).

752139

Фиг. 2

Редактор Г. Улыбина

Заказ 1213/15 Изд. № 376 Тираж 810 Подписное

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

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Ю. Петраковский

Техред А. Камышникова

Корректоры: О. Иоанесян и P. Беркович