Способ преобразования перемещения в код и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в робототехнических системах. Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещения в код. С этой целью в способе преобразования перемещения в код, основанном на преобразовании перемещения квантованного элемента 1 в два аналоговых сигнала, сдвинутых друг относительно друга на φ/2 на выходах блоков 4, 8 фотоприемников, сравнении их с сигналом соответствующего уровня, формировании по результатам сравнения на выходах пороговых формирователей 12-1, 12-2 двух сигналов прямоугольной формы, формировании в блоке 13 импульсов по фронтам этих сигналов и их подсчете счетчиков 16, в результате чего формируется выходной код, сравнение осуществляют с опорным напряжением, полученным в результате преобразования с помощью цифроаналогового преобразователя 17 выходного кода в опорные напряжения положительной (на выходе преобразователя 17) и отрицательной (на выходе инвертирующего усилителя) полярности, в зависимости от значений (нулевое или единичное) сигналов прямоугольной формы на выходах пороговых формирователей 12.1, 12.2 сравнение осуществляют с опорным напряжением положительной или отрицательной полярности соответственно, которые поступают через коммутаторы 20, 21. Таким образом в процессе преобразования исключается влияние погрешностей, возникающих при изготовлении квантованного элемента 1. 2 ил.

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 H 03 M 1/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4392917/24-24 (22) 17.03.88 (46) 23.11.89. Бюп. У 43 (71) Институт радиофизики и электроники АН АрмССР (72) А.П.Чибухчян (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 604020, кл . Н 03 M 1/30, 1976.

Преснухин Л.Н, и др. Фотоэлектрические преобразователи информации.

M.: Машиностроение, 1974, с. 178-183, рис. 93.

„„SU „„15241 А 1

2 (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕИЕЩЕНИЯ В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в робототехнических системах. Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещения в код. С этой целью в способе преобразования перемещения в код, основанном на преобразовнии" перемещения квантованного элемента 1 в два аналоговых сигнала, 1524176

10 !

5 сдвинутых друг относительно друга на /2 на выходах блоков 4, 8 фотоприемников, сравнении их с сигналом соответствующего уровня, формировании по результатам сравнения .на выходах пороговых формирователей 12.1, 12.2 двух сигналов прямоугольной формы, формировании в блоке !3 импульсов по фронтам этих сигналов и их подсчете счетчиком 16, в результате чего формируется выходной код, сравнение осуществляют с опорным напряжением, полученным в результате преобразования с помощью цифроаналогового преобразователя 17 выходного кода в опорные

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками, в робототехнических системах.

Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещения в код.

На фиг.! приведена структурная схема устройства преобразования перемещения в код; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие способ преобразования н принцип работы устройства.

Устройство для преобразования перемещения в код, используемое для однонаправленного перемещения, содержит квантованный элемент 1 с равномерно чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, щелевые диафрагмы 40

2, исто чник 3 излучения, блок 4 фотоприемников, содержащий фотоприемники

5 и 6 и дифференциальный усилитель 7, блок 8 фотоприемников, содержащий фотоприемники 9 и 10 и дифференциальный 45 усилитель 11, пороговые формирователи

12,1 и 12.2, блок 13 формирования импульсов, содержащий формирователи 14.1

14.2 фронтов и элемент 15 ИЛИ, счетчик 16, цифроаналоговый преобразова- 50 тель (ЦАП) 17, источник 18 напряжения, инвертирующий усилитель !9 и коммутаторы 20 и 21„

УстройсTBo преобразования перемещения в код работает следующим обра55

9ом, В исходном (крайнем правом положении) квантованного элемента 1 счетчик напряжения положительной (на выходе преобразователя 17) и отрицательной (на выходе инвертирующего усилителя) полярности, в зависимости от значений (нулевое или единичное) сигналов прямоугольной формы на выходах пороговых формирователей 12.1, .12.2 сравнение осуществляют с опорным напряжением положительной или отрицательной полярности соответственно, которые поступают через коммутаторы 20, 21.

Таким образом в процессе преобразования исключается влияние погрешностей, возникающих при изготовлении квантованного элемента 1. 2 ил .

16 устанавливается в нулевое состояние. Сброс счетчика 16 в нуль может производиться как при помощи импульса, сформированного на выхоце дополнительного фотоприемника, размещенного напротив специальной к:ели — маркера (не показаны), так и подачей внешнего импульса, "Сброс

При перемещении квантованного элемента 1 относительно неподвижных щелевых диафрагм 2 излучение источника

3 излучения, модулированного сопряжением квантованного элемента 1 и щелевыми диафрагмами 2, попадает на фотоприемники 5, 6, 9 и 10, на выходах которых формируются сигналы треугольной формы. Так как щелевые диафрагмы

2 перец фотоприемниками 5, 6, 9 и 10 сдвинуты друг относительно друга на

1/4 W, где V - шаг дорожки квантованного элемента 1, то сигналы треугольной формы сдвинуты друг относительно друга на Т/2. Таким образом, на выходах фотоприемников 5, 6 и 9, 10 генерируются противофаэные сигналы, поступающие на входы дифференциальных усилителей 7 и 11 соответственно, на выходах которых формируются симметричные относительно нуля аналоговые сигналы (фиг.2а, б), также сдвинутые друг относительно друга на t>/2. Эти .сигналы поступают на первые входы пороговых формирователей 12.1, 12.2, выходы которых соединены с входами блока 13 формирования импульсов. В связи с тем, что в исходном состоянии при неподвижном квантованном элементе 1 на выходах формирователей 14.1, 24176 6 весь диапазон измерения L линейно возрастает от 0 до U „(фиг. 2 е).

Так, в случае перемещения квантован.5 ного элемента 1 на величину Е/2 выходное напряжение ЦАП 17 будет UoI, /2.

При этом погрешность Ь1„ квантованного элемента 1 равна а 1/2. Следоватально, начальные фазы сигналов (фиг.2 ж) сдвинуты относительно сигде порогового формирователя 12.2 (фиг.2 г) коммутатор 21 пропускает на второй вход формирователя 12.1 напряжение U положительной полярности

25 с выхода ЦАП 17. При единичном значении прямоугольного сигнала на выходе формирователя 12.2 коммутатор 21 пропускает напряжение отрицательной полярности с выхода инвертирующего усилителя 19.

По результатам сравнения аналогового сигнала с напряжениями U< и U (фиг.2 ж) формируется первый сигнал прямоугольной формы (фиг.2 э), KQK видно из диаграмм (фиг.2 ж, 3) погрешность dl/2 не приводит к погрешности воспроизведения уровней квантования и, следовательно, к погрешности преобразователя н целом.

40 На диаграмме (фиг.2 ж) величины напряжений U< н U< для двух периодон аналогового сигнала показаны неизменными, так как выходное напряжение

ЦАП 17 при перемещении квантонанного 45 элемента 1 на 2 У изменяется крайне незначительно, Так, н случае использования квантованного элемента I c шагом квантования 40 мкм и длиной 1 м напряжение на выходе ЦАП 17 изменяется на П „ /125000.

Аналогичным образом формируется второй сигнал прямоугольной формы.

Таким образом, устраняется влияние погрешности кнантонанного элемента 1 на точность преобразования.

Формула и з О б р е т е Н и я

1. Способ преобразования переме5 15

14.2 фронтон и элемента ИЛИ 15 импульсы не формируются и счетчик 16 находится в нулевом состоянии, то вь ходное напряжение UAII 17

Пц п Uon Nsx где UoÄ вЂ” напряжение источника 18 напряжения;

- код на цифровых входах

ЦАП 17.

Следовательно, нулевое напряжение присутствует также на выходе инвертирующего усилителя 19.

Таким образом, в начале перемещения нулевые потенциалы с выходон ЦАП

17 и инвертирующего усилителя 19 через коммутаторы 20 и 21, управляемые уровнями с выходов пороговых формирователей 12.1, 12.2, поступают на вторые входы этих формирователей.

Величина напряжения U источника

on

18 определяется по формуле

4 h l

U ---- U

Ой w 1 э где U — амплитуда сигналов на выходах дифференциальных уси лителей 7 и II

d1 — максимальная погрешность квантонанного элемента I.

Так, например, если погрешность 61 квантованного элемента 1 длиною 1 м и с шагом квантования V -= -40 мкм, равна 5 мкм (dl = 5 мкм), .а амплитуда U сигналов равна 2 В, то величину опорного напряжения необходимо выбрать равной U /2, т.е. 1 В.

Таким образом, н начале диапазона измерения аналоговые сигналы (фиг.2а, б) сравниваются с нулевым уровнем и на выходах пороговых формирователей

12.1, 12.2 формируются сдвинутые друг относительно друга на s /2 сигналы прямоугольной формы (фиг.2в, г), поступающие на входы блока 13 формирования импульсов. На выходах формирователей 14.1, 14.2 фронтов по переднему и заднему фронтам формируются кратковременные импульсы, поступающие ,на входы элемента ИЛИ 15, на выходе которого формируется последовательность счетных импульсов (фиг.2 д).

Таким образом, за один период сигнала формируются четыре счетных импульса. Импульсы с выхода блока 13 поступают на счетный нход счетчика 16, код на выходах которого является цифровым эквивалентом перемещения. При этом выходное напряжение. ЦАП 17 при перемещении кнантонанного элемента 1 на налов в начале диапазона измерения на величину, пропорциональную а1/2.

Прямое U, и инвертированное U напряжения (фиг.2 ж) с выходов ЦАП 17 и инвертирующего усилителя 19 поступают на входы коммутаторов 20 и 21, выходы которых соединены с вторыми входами пороговых формирователей 12 . 1, l2.2 соответственно. При нулевом значении прямоугольного сигнала на выхощения в код, основанный на преобразовании перемещения н первый и второй.

1524) 76 аналоговые сигналы, сдвинутые друг относительно друга на I>/2, сравнении этих сигналов с сигналом соответствующего уровня, формировании по результатам сравнения первого и второго сигналов прямоугольной формы, формировании импульсов по фронтам сигналов прямоугольной формы, формировании выходного кода путем подсчета количест- 10 ва импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в нем выходной код преобразуют в опорные напряжения положительной и отрицательной полярнос- 1 ти, сравнение первого аналогового сигнала осуществляют с опорным напряжением положительной полярности при одном значении второго сигнала прямоугольной формы и с опорным напряже- 20 нием отрицательной полярности при другом значении второго сигнала прямоугольной формы, а сравнение второго аналогового сигнала осуществляют с опорным напря*ением положительной по- 25 лярности при одном значении первого сигнала прямоугольной формы и с опорным напряжением отрицательной полярности при другом значении первого сигнала прямоугольной формы. 30

2. Устройство для преобразования перемещения в код, содержащее квантованный элемент с шагом W квантования, щелевые диафрагмы, сдвинутые од- 35 на относительной другой на величину

W (К+! /4), где К вЂ” целое число, источник излучения, оптически связанный через квантованный элемент и щелевые диафрагмы с входами блоков фотоприемников, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго пороговых формирователей, выхоДы пороговых формирователей соединены с входами блока формирования импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены цифроаналоговый преобразователь, инвертирующий усилитель, два коммутатора и источник напряжения, выходы счетчика соединены с цифровыми входами цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого подключен к выходу источника напряжения, выход цифроаналогового преобразователя соедийен с первыми информационными входами коммутаторов и с входом инвертирующего усипйтеля, выход которого соединен с вторыми информационными входами коммутаторов, выход первого порогового формирователя соединен с управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с вторым входом второго порогового формирователя, выход второго порогового формирователя соединен с управляющим входом второго коммутатора, выход которого соединен с вторым входом первого порогового формирователя.

1524! 76

V>I1

Составитель Е.Бударииа

Редактор О.Головач Техред А.Кравчук Корректор О,Кравцова

Заказ 7054/56 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101