Устройство для многоканального ввода цифровой информации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соеэ Советских

Социалистических

Республик

«i>978135 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240681 (21) 3305125/18-24 с присоединением заявки ¹!

51) М. Кл.з

G 06 F 3/03 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 30.1Х82. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 3011.82 (53) УДК 681. 325 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.Г. Жуковский, Н.П. Смоленский и Н.Ф. Твердохлебов " 1.

/ т : г ь

1 ( (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ВВОДА

ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и предназначено для использования в систе:мах прямого уйравления от ЦВМ много координатными технологическими агрегатами.

Известно устройство для многоканального ввода цифровой информации в

ЦВМ о состоянии многокоординатного 1р станка. В этом устройстве ввода выполняется преобразование перемещения исполнительных органов по координатам в пропорциональное число импульсов, а затем преобразование числа импульсов в параллельный код, который вводится непосредственно в ЦВМ (1 ).

Недостатком данного устройства является низкая надежность работы,обусловленная необходимостью передачи число-импульсной информации по каналу связи интерферометр — схема синхронизации. Поэтому при потере каждого импульса информация о положении исполнительных органов по координатам искажается и в дальнейшем не восстанавливается.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для многоканального ввода цифровой информации, содержащее входы и выходы, генератор, подключенный выходом к первому делителю частоты, второй делитель частоты, соединенный через блок питания с входами фазовращателей по числу каналов, фазокодовые преобразователи по числу каналов, каждый из которых состоит из первого триггера, подключенного одним входом к выходу соответствующего фазовращателя, первого элемента И и включенных последовательно второго триггера, второго элемента И и счетчика (2).

В этом преобразователе угол-код необходимо применять сложные высокоточные измерительные редукторы, сложную схему синхронизации и двойное (по числу каналов отсчета количество фазовращателей и преобразователя

Фаза — код на каждую координату контролируемого объекта. Поэтому при использовании двухотсчетного преобра» зователя при построении устройства ввода в ЦВМ информации о состоянии многокоординатного объекта, такое устройство получается конструктивно сложнЫм, что является существенным недостатком, особенно при большом количестве координат объекта.

Цель изобретения — упрощение конструкции устройства ввода в ЦВМ ин978135 формации о состоянии многокоординат ного объекта.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для многоканального ввода цифровой информации, содержащее входы и выходы, генератор, 5 подключенный выходом к первому делителю частоты, второй делитель частоты, соединенный через блок питания с входами фазовращателей по числу каналов, фазокодовые преобразователи по1О числу каналов, каждый из которых состоит из первого триггера, подключенного одним входом к выходу соответствующего фазовращателя, первого элемента И и включенных последоваельно второго три гера, второго лемента И и счетчика, введены первый второй и третий элементы задержки, подключенные входами через второй делитель частоты к выходу перво- 2О го делителя частоты, соединенному с другими входами вторых элементов И фазокодовых преобразователей, каждый из которых содержит доголнительно третий элемент И, подключенный входами к соответствующему входу устройства и выходу второго делителя частоты, четвертый элемент И, входы которого соединены с вторым выходом и одним входом второго триггера, подключены через первый элемент И к выходам генератора и первого триггера, другой вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, и включенные последовательно пятый элемент И, соединенный входами с вторым 35 выходом второго триггера и выходом третьего элемента задержки, первый регистр, другой вход которого подключен к выходу счетчика, и второй регистр, соединенный выходом с выходом 4Q устройства, а другим входом — с выходом третьего элемента И, причем .другие входы счетчика и второго триг гера подключены к выходам соответственно второго и первого элементов за- 45 держки.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — временная диаграмма, поясняющая соотношение во время импульсов синхронизации ввода информации

B ЦВМ.

Устройство содержит первый формирователь 1, первый 2, второй З,и третий 4 элементы, задержки, генератор 5, первый б и второй 7 делители частоты, блок 8 питания фазовращателей и по числу каналов ввода (контролируемых координат объекта), фазовращатели 9 и блоки фазокодовых преобразователей 10 (преобразователей . 6О фаза — код), каждый из которых включает в себя последовательно соединенные второй формирователь 11, перый триггер 12, первый элемент И 13, торой триггер 14, второй элемент И 65

15, счетчик 16, первый (буферный) регистр 17, второй (выходной) регистр

18, выход которого связан с выходом устройства (входом ЦВМ), третий элемент И 19, четвертый элемент И 20, подключенный первым входом к инверсному выходу второго триггера 14 и пятый элемент И 21, Устройство работает следующим о6разом.

Выходные импульсы генератора 5 через первый б и второй 7 делители частоты поступают на вход блока 8 питания фазовращателей. В блоке 8 питания фазовращажелей формируются и уси ливаются синусоидальные напряжения питания, частота которых f„ равна частоте F „ выходных импульсов второго делителя 7 частоты, принятой в устройстве за опорную. Для обеспечения точности измерения в одну единицу дискретности перемещения, частота

F д Должна превышать максимальную скорость перемещения исполнительных органов vщ „, измеренную в единицах, дискретности (в с.).

Выходные напряжения блока 8 питания фазовращателей поступают на обмотки питания фазовращателей 9, которые через измерительные редукторы (не показаны) подключены к исполнинительным органам соответствующих координат. Х, У...Z Линейное или вращательное перемещение каждого исполнительного органа объекта преобразуется в пропорциональный сдвиг фазы выходного синусоидального напряжения соответствующего фазовращателя относительно сигналов опорной частоты

Этот сдвиг в пределах 0-360 преобразуется соответствующим блоком преобразователя 10 фаза — код в код,формируемый в принятой в устройстве системы счисления ЦВМ периодически, через интервал времени ьТ, считывает выходной код блока 10 и вычисляет код абсолютного положения S исполнительного органа по формуле

5 = + (n m + k) (1) где m — число единиц дискретности, соответствующее сдвигу фазы, равному 360

К вЂ” число единиц дискретности, соответствующее сдвигу фазы в пределах 0 — 360, т.е. )К (m-2;

n — число переходов сдвига фазы через значения, кратные 360

При ограничении допустимого перемещения исполнительного органа по координате за интервал bT величиной ьК = + (--- - 1), абсолютное значеm ние) ьк l несет информацию о факте перехода сдвига фазы выходного сигнала фазовращателя 9 через значение, кратное 360О а знак Ь К вЂ” о направлении

978135 этого перехода ° Так, если за интер вал д Т сдвиг фазы проходит значение, кратное 360 в ту или иную сторону, то разность предыдущего и текущего результатов измерения в пределах

0-360 (ьК) больше числа, т.е.

jnK l>--- (2) а знак разности дК совm

У

Падает с направлением перехода, т.е. положительному значению знака аК соответствует увеличение числа h íà 10

:единицу, а отрицательному значению знака дК соответствует уменьшение числа h на единицу.

В начале работы устройства испол;нительные органы объекта устанавлива- 15 ются в произвольное (в том числе и нулевое) положение, принятое за исходное. Это положение по каждой координате вводится в ЦВМ. При каждом считывании выходного кода К преобра.— эО зователя 10 фаза — код, ЦВМ вычитает его из предыдущего (первый раэ иэ исходного кода), сравнивает абсолютное значение аК с хранящимся в памяти ЦВМ числом - - и, если соблю- 25 дается условие (2), корректирует число и на единицу с учетом знака ьК, а затем формирует код абсолютного положения исполнительного органа по координате в соответствии с формулой (1). 30

Для обеспечения работоспособности устройства интервал считывания дТ должен удовлетворять условию

Ф вЂ” - (Ю-+ дТ

35 ч max где 8 — число координат объекта, t — время вычисления по формуле (1 ).

Формирование кода сдвига фазы в . 40 пределах 0-360О выполняется блоком

10 циклически с частотой f« При . этом в каждом цикле преобразования сигнал опорной частоты через время t<, определяемое элементом 4 за- 45 держки, поступает через первый форми.рователь 1 и открытый пятый элемент

И 21 на вход буферного регистра 17, осуществляя перезапись в него содержимого счетчика 16, в котором хранит- 5О ся результат предыдущего цикла преобразования. Через время t2 определяемое элементом 3 задержки и превышающее время t<,сигнал. опорной частоты поступает на установочный (второй) вход счетчика 17, сбрасывая его

5 в нулевое состояние. Через время определяемое элементом 2 задержки (t 3 > t <), сигнал опорной частоты поступает на второй вход второго триггера 14, который переключаясь, открывает второй элемент И 15 для прохожде.— ния на счетный вход счетчика 16 им-" пульсов заполнения. Импульсы заполнения поступают с выхода первого делителя 6 и имеют частоту в в раз превышующую 10„ . С приходом выходного сигнала фазовращателя 9 на выходе второго формирователя 11 формируется импульс, переключающий первый триггер 12, выходной сигнал которого открывает первый элемент И 13для прохождения выходных. импульсов генератора 5 на первый вход второго триггера 14. Второй триггер 14, переключаясь, запирает второй элемент И 15 и открывает. пятый элемент И 21. В результате в счетчике 16 накапливается число импульсов

К, соответствующее сдвигу фазы выходного напряжения фазовращателя 9 относительно сигнала опорной частоты.

Выходной сигнал первого элемента И

13 одновременно проходит через открытый четвертый элемент И 20 на второй вход первого триггера 12, устанавливая его в исходное состояние только при условии переключения второго триггера 14. Такая блокировка необходима для исключения искажения числа К при совпадении фронтов выход. ных импульсов генератора 5 и второго формирователя 11, синхронизация которых обеспечивает устойчивость показаний блока 10. Сигнал с инверсного выхода второго триггера 14 поступает на второй вход пятого элемента И 12 для блокировки перезаписи содержимого счетчика 16 в буферный регистр 17 в случае кратковременного пропадания сигнала в цепи фазовращатель 9 - второй. формирователь 11.

Вход в ЦВМ содержимого буферного регистра 17 через выходной регистр

18 (состоящий из набора элементов И) осуществляется сигналом считывания, поступающим из ЦВМ на вход третьего элемента И 19. Этот сигнал синхронизируется с сигналом опорной частоты, поступающим на другой вход третьего элемента И 19 и с выходным сигналом пятого элемента И 21. Такая синхронизация необходима для исключения искажения вводимой в ЦВМ информации в случае совпадения момента считывания

ЦВМ выходного кода блока преобразователя 10 фаза — код с сигналом перезаписи содержимого счетчика 16 в буфер- ный регистр 17 (фиг. 2). Длительность выходного сигнала пятого элемента И

21 определяется первым формирователем

1, а его задержка t„ относительного опорного сигнала — третьим элементом 4 задержки.

Таким образом, введение в состав предлагаемого устройства перечисленных блоков с указанными связями обеспечивает получение в ЦВМ информации об абслютном положении исполнительных органов многокоординатного объек- та, а конструкция устройства отличается по сравнению с известным существенной простотой.

Так, реализация предлагаемого устройства ввода в ЦВМ типа М-6000, 978135

М-7000, CN- 1 или СМ-2 состояния четырехкоординатного станка конструктивно представляет собой 4 блока типа интерфейсных одноплатных блоков НСВТ, подключаемых непосредственно в сопряжение 2К. При этом используются микросхемы серии К155 второй степени интеграции. Время вычисления абсолют ного положения каждого. исполнительного органа по координате в ЦВМ типа

М-6000 не превьыает 80 мкс. Предлагае-10 мое устройство предназначено для системы прямого управления от ЦВМ

М-6000 исполнительными органами намоточного станка.

Годовой технико-экономический эф- 15 фект ат внедрения системы составит

400,2 тыс.руб.

Формула изобретения

Устройство для многоканального ввода цифровой информации, содержащее входы и выходы„ генератор, подктуоченный выходом к первому делителю 25 частоты, второй делитель частоты, соединенный через блок питания с входами фазовращателей па числу каналов, фазокодовые преобразователи по числу каналов, каждый из которых состоит из первого триггера, подключенного одним входом к выходу соответствующего фазовращателя, первого элемента И и включенных последовательно второго триггера,второго элемента И и счетчика, а т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит

1 йервый, второй и третий элементы за t держки, подключенные входами через второй делитель частоты к выходу первого делителя частоты, соединенно«лу с другими входами вторых элементов И фазокодовых преобразователей, каждый из которых содержит дополнительно третий элемент И, подключенный входам-« к соответствующему входу устройства и выходу второго делителя частоты, четвертый элемент И, входы которого соединены с вторым выходом и одним входом второго триггера, подключенным через первый элемент И к выходам генератора и первого триггера, другой вход которого соединен с выходом .четвертого элемента И, и включенные последовательно пятый элемент И, соединенный вхо-дами:с вторым выходом второго триггера и выходом третьего элемента задержки, первый регистр, другой вход которого подключен к выходу счетчика, и второй регистр, соединенный выходом с выходом устройства, а другим входом - с выходом третьего элемента И, причем другие входы счетчика и второго триггера подключены к выходам соответственно второго и перaoro элементов задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3777126, кл. G 05 В 19/18, опублик. 1973.

2. Ахметжанов А,А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М., "Энергия", 1975, .

210 (прототип).

Согяал

pvumar3urru фЖУ

Рларл ый

Cuzrru

brxourrou

БКИИПИ Закаэ 9219/64

Тираж 731 Подписное

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