Преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительных системах линейных и круговых перемещений . Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства за счет определения направления перемещения - достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, со- . держащий синусно-косинусный датчик 1, компаратор 2, формирователь 7 треугольного напряжения, АЦП 12, ПЗУ 13, введены формирователь 11 опорных напряжений и второй компаратор 3. Введение формирователя опорных напряжений для аналого-цифрового преобразователя позволяет повысить точность преобразования за счет исключения влияния изменения амплитуд выходных сигналов датчика 1, т.к. опорные напряжения формируются из сигналов датчика. Введение второго компаратора 3 обеспечивает возможность определять направления перемещения, что расширяет функциональные возможности преобразователя перемещений в код. 2 ил. (Q (Л СО О О СО . / .2 иг.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 M 1/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дыха

Яви. 2 иг.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3984189/24-24 (22) 02. 12.85 (46) 07.05.87. Бюл. ¹ 17 (71) Вильнюсскии филиал Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (72) В.Ю.Каваляускас, Л.И.Кулис, Б.И.Минцерис и В.А.Опульскис (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 843158, кл. G 08 С 9/06, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1005132, кл. G 08 С 9/06 1984. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В

КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительных системах линейных и круговых перемещений. Цель изобретения — повышение точности и расширение функцио„„80„„1309 1 A 1 нальных возможностей устройства за счет определения направления перемещения — достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, со-. держащий синус но-коси нус ный датчик 1, компаратор 2, формирователь 7 треугольного напряжения, АЦП 12, ПЗУ 13, введены формирователь 11 опорных напряжений и второй компаратор 3.

Введение формирователя опорных напряжений для аналого-цифрового преобразователя позволяет повысить точность преобразования за счет исключения влияния изменения амплитуд выходных сигналов датчика 1, т.к. опорные напряжения формируются из сигналов датчика. Введение второго компаратора

3 обеспечивает возможность определять направления перемещения, что расширяет функциональные возможности преобразователя перемещений в код, 2 ил.! 13093

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительных системах линейных и угловых перемещений. 5

Цель изобретения — повышение точности преобразования и расширение-функциональных возможностей за счет определения награвления перемещения.

На фиг. 1 представлена структур- !О ная схема преобразователя; на фиг,2— временная диаграмма его работы.

Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1, первый компаратор 2, второй компаратор 3, выпрямители 4 и 5 и элемент 6 вычитания, составляющие формирователь 7 тре" угольного напряжения, выпрямители 8 и 9 и элемент 10 суммирования, составляющие формирователь 11 опорного 20 напряжения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 13.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещении измеряемого объекта (не показан) датчик 1 с квадратурным выходом вырабатывает два ортогональных сигнала (фиг. 2а, кривые

I и II). Эти сигналы поступают на 30 формирователь 7 треугольного напряжения, в котором осуществляется преобразование ортогональных сигналов датчика 1 в треугольный сигнал. Например, при осуществлении двухполу- 35 периодного выпрямления каждого из сигналов датчика 1 в выпрямителях 4 и 5 (на их выходах образуются сигналы I sin M и Icos О и последующего вычитания в элементе б вычитания, 40 т.е. на выходе формирователя 7 треугольного напряжения, образуется сигнал lsin ÃI — I cos M I (фиг. 2а, кривая

III) . Эта функция представляет собой треугольное напряжение с линейностью 2Х.

Полученное треугольное напряжение поступает на аналого-цифровой преобразователь 12, на опорные входы которого подается постоянное опорное нап- gp ряжение, пропорциональное амплитуде выходных сигналов датчика 1.

Такое опорное напряжение в блоке

11 может быть получено, например, при осуществлении двухполупериодного вып- 55 рямления каждого из сигналов датчика

1. При этом образованные сигналы

l s in ч I u I c os p I складываются в элементе 10 суммирования, на его выходе

11 2 (а значит и на выходе блока 11) полу. чается напряжение I sin y (+ 1cosy I, пропорциональное амплитуде сигналов датчика t. Это опорное напряжение с прямого и инверсного выходов сумматора 10 поступает на опорные входы

АЦП 12, где происходит преобразование аналогового треугольного напряжения в цифровую форму в виде двоичного кода. Цифровые выходы АЦП 12 (числа разрядов) соединены с ПЗУ 13, причем эти цифровые выходы используются как адреса ПЗУ, где хранятся значения сигналов, соответствующих

"1" и "0" двухбитового слова. Изменение цифрового кода на выходе АЦП управляет адресами ПЗУ так, что на

его двух выходах при перемещении "1" образуются две последовательности прямоугольных сигналов со скважностью два (типа "меандр"), сдвинутых на

90 о эл, град. На выходах компараторов

2 и 3 образуются прямоугольные сигналы, сдвинутые на четверть периода (фиг. 2а, кривые II и III). Сигналы после компараторов поступают на пи (n-1)-й адресные входы. ПЗУ обеспечивает однозначное определение перемещения в восходящих и ниспадающих ветвях треугольного аналогового напряжения, подаваемого на АЦП 12.

Пример. Предполагают, что в

АЦП имеется три разряда (m = 3). При таком количестве разрядов на его выходе образуется восемь значений (2З = 8). Это значит, что опорное напряжение должно делиться на восемь частей. Уравнение работы АЦП в данном случае приобретает вид (sing) — Icos< = + K Е(г), где fly)- закон, по которому изменяется опорное напряжение (в данном случае f(

4 4 — всего четыре значе3

4 ния) .

Решая уравнение

csin tp I - Icos g (= + K(I sin +

+ Icos fl), 3 13093 можно определить углы (в пределах одного периода), на которых происходит изменение значений разрядов АЦП.

Если на выходе АЦП образуется восемь значений (2 = 8), а в периоде имеет- 5 ся четыре линейных участка — восходящие и нисходящие ветви треугольного напряжения, всего за период получается 8 х 4 = 32 значения.

В предлагаемом преобразователе fO комбинация единиц и нулей в выходных двух разрядах ПЗУ может быть выбрана с учетом коррекции любой нелинейности как входного аналогового напряжения, так и опорного. Нелинейность обоих f5 сигналов в укаэанном примере учтена и скомпенсирована. Поэтому в предлагаемом устройстве воэможность осуществления коррекции погрешностей аналоговых сигналов повышает точность20 измерений.

Таким образом, при занесении значений сигналов в ПЗУ (при его программировании) легко учитывается любая нелинейность аналогового сигнала, . 25 может быть также и любая другая методическая погрешность, т.е. возможность коррекции с помощью ПЗУ обеспечивает повышение точности, которое особенно важно в прецизионных пре- 3О образователях перемещений, где разрешающая способность достигает долей микрометров.

Кроме того, осуществляя комбинации по адресным входам ПЗУ, можно получить любой коэффициент интерполяции (в том числе, отличный от кратного выражению 2, где m — число разрядов АЦП). Это расширяет функциональные возможности по получению це- 4р лочисленных дискрет, удобных для

11 4 отсчета и индикации. Чем больше избыточность кода АЦП, тем более точно можно осуществлять коррекцию, Использование двух сигналов (с выходов компараторов 2 и 3) в ПЗУ позволяет обеспечить фиксацию направления перемещения.

Формула из обр ет е ни я

Преобразователь перемещения в код, содержащий синусно-косинусный датчик, выходы которого подключены к формирователю треугольного напряжения, выход которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, первый компгратор, постоянное запоминающее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расшире ния функциональных возможностей преобразователя, в него введены второй компаратор и формирователь опорного напряжения, один выход синусно-косинусного датчика соединен с первым входом формирователя опорного напряжения и через первый компаратор с входом (и-1) старшего разряда постоянного запоминающего устройства, другой выход синусно-косинусного датчика соединен с вторым входом формирователя опорного напряжения и через второй компаратор с входом и старшего разряда постоянного запоминающего устройства, остальные входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, прямой и инверсный выходы формирователя опорного напряжения подключены к опорным входам аналого-цифрового преобразователя.

1309311

Составитель М.Сидорова

7expep, M..Õîäàíè÷ Корректор M. Демчик

Редактор Н.Рогулич

Тираж 902 Подписное

SHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1804/56

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4