Преобразователь перемещения в код

 

О Il И С А Н И Е >875423

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соввтских

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 240380 (21) 2898850/18-24 с присоединением заявки М (23 ) Приоритет

Опубликовано 23.1081 Бюллетень М 39

Дата опубликования описания 251091 (54)М. Кл.

G 08 С 9/04

9кударстаеей каиктвт

СССР вв аелаи кзабретенкй и открытий (53) УДК 681. .325(088.8) (72) Авторы изобретения

Г.И. Алкин и И.Г. Чернов

1 (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕИЕШЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к автомати-: ке и измерительной технике и может найти применение для измерения перемещения рабочих органов металлоре-. жущих станков и измерительных машин.

Известен преобразователь перемещения в код, содержащий синусно-косинусный широтно-импульсный преобразователь, выходные сигналы которого линейно изменяются по длительности в функции числа, пропорционального взаимному положению входных и выходных обмоток датчика (1 ).

Недостатком преобразователя является невысокая точность.

Известен преобразователь перемещения в код, содержащий генератор, синусно-косинусный широтно-.импульсный преобразователь, имеющий два входа, первый из которых подключен к генератору, выходы синусный, косинусный и опориьтх импульсов, синусно-косинусный амплитудно-импульсный преобразователь, синусный и KocHHóñíûé вт1ходы широтно-импульсного и амплитудно-импульсного преобразователей через формирователь импульсов питания подключены к двум входным обмоткам датчика перемещения типа.индуктосин, вы5 ход датчика перемещения подключен через полосовой усилитель к первому входу фазового детектора, выход которого подключен к управляему входу блока, ключей. Выход блока ключей подключен к второму входу широтно-импульсного преобразователя и к входу амплитудноимпульсного преобразователя. Выход опорных импульсов широтно-импульсного преобразователя подключен квторому входу фазового детектора и к неуправ-. ляемому входу блока ключей, выходы амплитудно-импульсного и широтно-импульсного преобразователей соединены с выходами блока индикации 1.2 ).

Однако введение синусно-косинусного амплитудно-импульсного преобразователя для увеличения разрешающей способности известного преобразова8754 теля перемещения в код усложняет этот преобразователь.

Кроме того, преобразователь выполнен по замкнутой, компенсационной схеме и имеет высокую статическую точ5 ность. А для повышения динамической точности в преобразователь необходимо дополнительно вводить сложное устройство.

Gem изобретения — повышение точности и упрощение преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий генератор, выход которого соединен с первым входом широтно-импульсного преобразователя, первый и второй выходы которого соединены со входами синусно-косинусного датчика перемещения, выход которого соединен через полосовой усилитель с первым входом фазового детектора, ВТо рой вход которого соединен с третьим выходом широтно-импульсного преобразователя, выход фазового детектора соединен с первым входом блока ключей, второй вход которого .соединен с выходом генератора, и счетчик, введен делитель частоты, третий выход широтно-импульсного преобразователя соединен со вторым его входом и через делитель частоты с третьим входом блока ключей, выход .которого соединен со входом счетчика.

На фиг. l приведена блок-схема преобразозателя перемещения в код; на фиг. 2 — временные диаграммы, по35 ясняющие принцип работы преобразователя.

Преобразователь перемещения в код содержит генератор 1 частоты >, ши40 ротно-импульсный преобразователь 2, синусно-косинусный датчик 3 перемещения типа индуктосин, полосовой усилитель 4, фазовый детектор 5, блок 6 ключей, счетчик 7 с индикатором, де- литель частоты 8.

Выход генератора 1 частоты 1 подключен к первому входу широтно-импульсного преобразователя 2, первый и второй (синусный и косинусный) выходы которого подключены к синусной и косинусной входным обмоткам датчика 3 перемещения, выход датчика 3 соединен со входом полосового усилителя

4, выход усилителя 4 подключен к первому входу фазового детектора 5, вы .ход которого подключен к первому входу блока 6 ключей, выход блока 6 клю-, 23 4 чей подключен к входу счетчика 7, третий выход опорных импульсов широтно-импульсного преобразователя 2 соединен с его вторым входом, входом де" лителя 8 частоты и вторым входом фазового детектора 5, выход делителя 8 частоты подключен к третьему (второму управляемому) вход блока 6 ключей, второй (неуправляемый) вход которого соединен с выходом генератора

Преобразователь перемещения в код работает следующим образом (фиг. 2).

От генератора 1 на первый вход синусно-косинусного широтно-импульсного преобразователя 2 поступают импульсы частотой fo . На выходе опорных импульсов широтно-импульсного преобразователя 2 формируются импульсы частотой fp/n (n — целое число >>1) постоянной ширины. Импульсы с выхода опорных импульсов поступают на второй вход широтно-импульсного преобразователя 2.

Ц этом случае, на синусном и косинусном выходах широтно-импульсного преобразователя 2 формируются импульсы частотой fo n ширина которых изменяется на 2/ о при поступлении импульса на второй вход широтно-импульсного преобразователя 2 (сигналы sin и cos фиг. 2). При этом первые гармоники последовательностей импульсов sin u cos имеют вид

U = А sin21(†. t.cos21< — t

fo . fo 1 в и и и

0 = А соз21(— t cos21t — t, то fî

4 Cos

Выходные сигналы s3n и cos широтноимпульсного преобразователя 2 поступают на входные обмотки датчика 3 перемещения. Напряжение с выходной обмотки датчика 3 поступает в полосовой усилитель 4, где происходит усиление и выделение сигнала, представляющего собой сумму двух сигналов разностей (- - — ) и суммарно(-» + †)

f fII fo п п и па частот. Сигнал (фиг. 2) на выходе no" лосового усилителя 4 имеет вид

О â€” (сов (zlt (- +1 t - ч )(f f

2 1

n n сОБ(2 (+ ) t + Ч )(n n

8sin(2 i1:-ф t + Ф) sin2II — t„ где  — амплитуда сигнала на выходе полосового усилителя 4, 875423 6 преобразователя составит

< — пространственный угол взаимного положения входных и выходных обмоток датчика 3 перемещения.

Сигнал с выхода полосового усилителя 4 поступает на один из входов фазового детектора 5. На второй вход фазового дете:тора 5 поступают импульсы с выхода опорных импульсов широтно-имиульсного преобразователя 2. 10

В фазовом детекторе 5 осуществляется детектирование и выделение с помощью фильтра нижних частот первой гармоники-сигнала, частота которого рав° Ю на У /n, а фаза соответствует взаимному положению входных и выходных обмоток датчика перемещения 3;

Сигнал с выхода фазового детекто-. ра 5 поступает на первый управляемый вход блока 6 ключей, на второй управляемый вход которого подаются импульсы с выхода делителя 8 частоты, который делит на и частоту импульсов Q /n, поступающих на его вход с выхода опорных импульсов широтно-импульсного преобразователя 2. На неуправляемый вход блока 6 ключей поступают импульсы с генератора l.

На выходе блока 6. ключей формируется пачка импульсов, которые подсчитываются в сумматоре 7. Начало пачки импульсов определяется передним фронтом опорного сигнала, поступаю.щего с выхода делителя 8 частоты, а окончание пачки импульсов определяет35 ся .моментом перехода через нуль синусоидального сигнала на выходе фазового детектора 5. Частота импульсов в пачке равна f> . Количество импульсов в пачке соответствует взаимному положению входных и выходной обмоток датчика 1 перемещения и пропорционально перемещению объекта.

В предлагаемом преобразователе исключены амплитудно-импульсный преоб- 45 разователь и формирователь импульсов питания датчика и введен делитель частоты с коэффициентом деления и, равным коэффициенту деления широтно-импульсного преобразователя, а выход SO опорных импульсов широтно-импульсного преобразователя соединены с его вторым входом.

В этом случае, если например, и

200, то разрешающая способность известного преобразователя составит

1 1

4п .800 периода датчика, а разрешающая способность предлагаемого

1 I п 40000 периода датчика при той же частоте питающего напряжения датчика.

Таким образом, структура предлагаемого преобразователя позволяет повысить точность за счет увеличения разрешающей способности преобразователя в несколько раз по сравнению с известным при одинаковых частотах запитки датчиков в обоих преобразователях, а также упростить в нем начало формирования пачки импульсов, производимое по фронту Сигнала, поступающего с выхода делителя частоты, а окончание, происходящее в момент перехода через ноль измерительного сигнала на выходе фазового детектора. Это позволяет формировать пачку импульсов, количество которых точно соответствует взаимному положению входных и выходной обмоток и датчика перемещения в данный момент при движении датчика с какой бы то ни было скоростью, что практически исключает динамическую погрешность преобразователя, а также обеспечивает повышение точности пре" образователя.

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий генератор, выход которого соединен с первым входом широтно-им-, пульсного преобразователя, первый и второй выход которого соединены со входами синусно-косинусного датчика перемещения, выход которого соединен через полосовой усилитель с первым входом фазового детектора, второй вход которого соединен с третьим выходом широтно-импульсного преобразователя, выход фазового детектора соединен с первым входом блока ключей, второй вход которого соединен с выходом генератора, и счетчик, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения преобразователя, в него введен делитель частоты, третий выход широтно-импульсного преобразователя соединен со вторым его входом и через делитель частоты с третьим входом блока ключей, выход которого соединен со входом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 536501, кл. G 08 С 9/00, 1975.

2. Патент США У 3789393, кл. 340-347, опублик. 1974 {прототип) .

875423

Закаэ 9341/76

Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужго од, ул. Проектная, 4

Составитель Е. Бударина

Редактор Н. Кончицкая Техред АьБабинец Корректор А. Гриценко