SU1136314A1 - Method of encoding displacement - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, основанный на формировании синусного и косинусного напр жений переменного тока, модулированных по амплитуде соответственно в функции синуса и косинуса перемещени , формировании противофазных им напр жений, формировании первого и второго низкочастотных сигналов типа меандр, сдвинутых по фазе один относительно другого на 90, формировании первого суммарно-разностного .сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напр жений с синусным и противофазным синусному напр жени ми за один полупериод первого низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напр жений с синусным и противофазным синусному напр жени ми за другой полупериод первого низкочастотного сигнала, формировании второго суммарно-разностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напр жений .с косинусным и противофазным косинусному напр жени ми за один полупёриод второго низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напр жений с косинусным и противофазным кocинycнo fy напр жени ми за другой полупериод вто рого низкочастотного сигнала, детектировании первого и второго сумгчарноразностных сигналов и их суммировании выделении низкочастотной гармонической составл ющей из полученного пос ле суммировани  сигнала, сравнении ее по фазе с первым или вторым низкоСО частотным сигналом и формировании кода перемещени  по разности $аз а со сравниваемых сигналов, отличающ и и с   тем, что, с целью повышени  точности преобразовани , ограни- чнйают по амплитуде опорные и противо фазные опорным напр жени .A METHOD FOR CONVERSION OF MOVEMENT TO CODE based on the formation of sinus and cosine AC voltages, modulated in amplitude respectively as a function of the sine and cosine of displacement, the formation of antiphase voltages, the formation of the first and second low-frequency signals of the meander type, shifted in phase one relative to another 90, the formation of the first total-differential signal, proportional to the sum of the reference and antiphase reference voltages with a sinus and antiphase sinus voltage for one half period of the first low frequency signal and the difference between the reference and antiphase reference voltages with sinus and antiphase sinus voltages behind the other half of the first low frequency signal, the formation of the second total difference signal proportional to the sum of the reference and antiphase reference voltages with cosine and antiphase cosine voltage for one half-period of the second low-frequency signal and the difference of the reference and antiphase reference voltages with cosine and anti phase voltage across the second half-period of the second low-frequency signal, detecting the first and second sum-difference signals, and their summing, extracting the low-frequency harmonic component from the received after summing the signal, comparing it in phase with the first or second low-frequency signal and shaping the displacement code by the difference of $ a s with the compared signals, which is also distinguished by the fact that, in order to increase the accuracy of the conversion, the reference and antiphase support are limited in amplitude rny voltage

Description

11 Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  св зи аналоговых источникор информации с цифровым вычислительным устройством. Известен способ преобразовани  перемещени  в код, при котором модулируют опорное синусоидальное напр жение в функции синуса и косинуса перемещени , модулированное синусоидельное и косинусоидальное напр жени  дополнительно модулируют низкочастотными многофазными пр моугольными напр жени ми типа меандр и полученные напр жени  суммируют, детектируют и из детектированного напр жени  выдел ют низкочастотную гармоническую составл ющую, которую сравнивают по фазе с одним из низкочастотных пр моугольных напр жений, по разности фаз сравниваемых напр жений формируют код перемещени  И . Недостатком такого способа преобразовани   вл етс  наличие погреш- ности, вызванной детектированием сигнапов малого уровн . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ преобразовани  перемещени  в код основанньй ца формировании синусного и косинусного напр жений переменного тока, модулированных по амплитуде соответственно в функции синуса и косинуса перемещени , формировании противофазных им напр жений, формироваНИИ первого и второго низкочастотных сигналов типа меандр, сдвинутых по фазе один относительного другого на 90 , формировании первого суммарноразностного сигнала, пропорционально го сумме опорного и противофазного опорному напр жений с синусным и противофазным синусному напр жени ми за один полупериод первого низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазногоопорному напр жений с синусным и противофазным синусному напр жени ми за другой полупериод пер вого низкочастотного сигнала, формировании второго суммарно-разност ного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напр жений с косинусным и противофазным коси1 усному напр жени ми за,один полупер1 од второго низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напр жений с косинусным и противофазным косинусному 142 напр жени ми за другой полупериод второго низкочастотного сигнала, детек- тировсШЙи первого и второго суммарно- . разностных сигналов и их суммировании , выделении низкочастотной составл ющей из полученного после суммировани  сигнала, сравнении ее по фазе с первым или вторым низкочастотным сигналом и формировании кода перемещени  по разности фаз сравниваемых сигналов 2 . Недостатком известного способа  вл етс  невысока  точность, вызванна  погрешностью детектировани  сигналов , близких к синусоидальным, Цель .изобретени  - повышение точности преобразовани  перемещени  в код. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу преобразовани  перемещени  в код, основанному на формировании -синусного и косинусного напр жений переменного тока, модулированных по амплитуде соответственно в функции синуса и косинуса перемещени , формировании противофазных им напр жений, формировании первого и второго низкочастотных сигналов типа меандр, сдвинутых по фазе один относительно другого на 90°, формировании первого суммарно-разностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напр жений с синусным и противофазным синусному напр жени ми за один полупериод первого низкочастотного сигнала и разности опорного и .противофазного опорному напр жений с синусным и противофазным синусному напр жени ми за другой полупериод первого низкочастотного сигнала, формировании второго суммарно-разностного сигнала , пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напр жений с косинусным и противофазным косинусному напр жени ми за один полупериод второго низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напр жений с косинус- ным и противофазным косинусному напр жени ми за другой полупериод второго низкочастотного сигнала, детектировании первого и второго суммарноразностных сигналов и их суммировании , выделении низкочастотной гармонической составл ющей из полученного после суммировани  сигнала, сравнении ее по фазе с: первым или вторым низкочастотным сигналом и формировании кода перемещени  по разности фаз сравниваемых сигналов, ограничивают по амплитуде опорные и противофазные опорным напр жени . В результате происходит процесс переноса измерительной информации в другой частотный спектр, при котором огибающа  модулирует экстремальные значени  напр жени  несущей частоты только одного знака. Это позвол ет существенно упростить процесс детектировани  и свести его к простой фильтрации несущей, причем последн   операци  практически не внос т искажений, так как ее осуществл ют над сигналом, форма которого соответствуе . двухполупериодному выпр млению . На фиг.1 представлено устройство реализующее предлагаемый способ; на фиг.2 - временна  диаграмма, по сн юща  способ. Устройство фиг.1) содержит источ ник питани , подключенный к входной обмотке 2 индуктосина, выходные синусна  и косинусна  обмотки 3 которого подключены к смесител м 4 и 5, измерительный блок6, содержащий формирователь опорного низкочастотного сигнала типа меандр и подклю- ченньй к фазовращателю 7, выходы сме сителей 5 и 4 подключены через соответствующие детекторы 8 и 9 к сумматору 10, выход которого через фильтр 15 подключен к. измерительному блоку 6. Выход источника 1 через ограничитель 12 и инвертор 13 подключен к смесител м 5 и 4. Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. В источнике 1 формируют квазиси- нусоидальное напр жение U. пиг переменного тока (фиг.2а) и направл ют его в обмотку..2 индуктосина. На выходах двух обмоток 3 индуктосина получают соответственно выходные си :напы Ugyx, , UBWX (фиг.26,в) и Ugyx Ugt,,j( (не показаны). В данном положении индуктосина сигналы , Ugyx2 синфазны переменному напр жению ,,- (фиг.2а), а сигналы и Ugjji противофазны Переменное напр жение, напра л ют в ограничитель 12 (фиг.1), гд преобразуют в последовательнос пр моугольных импульсов Uf, (фиг.2д со скважностью два, которую направ1 14 л ют в инвертор 13 (фиг.1). На выходе последнего получают инверсную последовательность U, (фиг.2е) импульсов . Равенство амплитуд исходной Ufj и инверсной Uf, последовательностей импульсов обеспечиваетс  тем, что ограничитель 12 и инвертор 13 представл ет собой однотипные ключевые элементы, работающие в одинаковом режиме . В измерительном блоке 6 (фиг.1) формируют последовательность низко меандр частотных сигналов типа Uunpj (фиг.2г),направл ют эту после- г довательность в фазовращатель 7 Ифиг.О, где получают другую последовательность сигналов типа меандр lUhn (не показана), сдвинутую относительно Uupp, на четверть периода этого сигнала. Исходную и инверсную последовательности импульсов U и U направл ют в смесители 4 и 5. Одновременно в смеситель 4 направл ют выходные сигналы Ugy,, U g,,, индуктосина и низкочастотньп4 сигнал U(jnpi , а в смеситель 5 выходные сигналы (, Ugt,(;(2 индуктосина и низкочастотный сигнал Unj. В смесител х 4 и 5 в течение одного полупериода , соответствукщего ка;«дому смесителю низкочастотного сигнала, исходную и инверсную последовательности импульсов и и Up (фиг.2д,е) суммируют соответственно с выходными сигналами, например, Ug. и Ugt,,j(jj (фиг.26,в) и получают последовательность суммарных импульсных сигналов Затем в течение другого полупериода этого эе низкочастотного сигнала последовательности Uj, , Un суммируют соответственно с противофазными им выходными сигналами Ug и УВЫХЛ и получают разностные сигналы и pjj .фиг..2ж|. Кажда  из полученных последовательностей суммарно- разностных импульсных сигналов U,, и Uj.,,2 (и аналогичным образом полученные в смесителе 5 последовательности не показанные на фиг.2) представл ет собой амплитудно- модулированный сигнал, глубина модул ции которого пропорциональна амплитуде ВЫХОДНЫХ сигналов индуктосина. Общий сигнал (фиг.2ж), составл енный из сигналов U представл ет собой уровень посто нного напр жени , величина которого в общем случае пропорциональна амплитудам U импульсов исходной и ин- версной последовательностей переменно го напр жени . В идеальном случае величина уровн  равна и. Дл  детектировани  огибающей сигналы и (фиг.2ж) с выходов смесителей 4 и 5 фиг. направл ют соответственно всдетекторы 9 и 8. В-детекторах отфильтровывают пульсации несущей частоты к получают в детекторе 9 низкочастотные пр моугольные сигнапы Otf, (фиг.2и), а в детекторе 8 (фиг. Г) - низкочастотный пр моугольный сигнал С фиг.2к), сдвинутый по фазе Относительно 0 на четверть периода этих сигналов. Амплитуды сигналов UK- и Ug- пропорциональны амплитудам выходных сигналов Ugy и Ugi,/X2 соответственно, а частота их следовани  равна частоте низкочастотного сигнала блока 6. Сигналы Ug и -2 суммируют в сумматоре 10 (фиг.1) . При этом на выходе сумматора 10 получают сигнал Uj (фиг.2л) слож1ной . формы. При помощи фильтра 11 (фиг.1) из сигнала Uy выдел ют первую гармоническую составл ющую, Полученный синусоидальный сигнал (не показан) направл ют дл  отсчета в измерительный блок 6, где производ тс  сравнение его по фазе с исходным низкочастотным сигналом и преобразование разности фаз сравниваемых сигналов в код. Благодар  операци м ограничени  по амплитуде опорного и противофаз- ного опорному напр жений уменьшаетс  погрешность детектировани  сигналов, что приводит к повышению точности способа преобразовани  перемещени  в код в целом. Экономический эффект от испол1}ЗОвани  изобретени  определ етс  его техническим преимуществом.11 The invention relates to automation and computing and can be used to communicate an analog information source with a digital computing device. A known method for converting a displacement into a code in which the reference sinusoidal voltage is modulated as a function of the sine and cosine of the displacement, the modulated sinusoidal and cosine voltage is further modulated by low-frequency multiphase square voltage of the meander type and the resulting voltages are summed, detected and from the detected voltage a low-frequency harmonic component, which is compared in phase with one of the low-frequency rectangular voltages, is distinguished by the phase difference compared voltages is formed and the movement code. The disadvantage of this method of conversion is the presence of an error caused by the detection of small level signals. The closest in technical essence to the invention is a method of transforming a movement into a base code, forming an AC sinus and cosine voltage, modulated in amplitude, respectively, as a function of the sine and cosine moving, shaping the antiphase voltage, forming the first and second low-frequency signals of the meander type. phase-shifted one relative to another by 90, forming the first total difference signal proportional to the sum of the reference and antiphase the reference voltage with sinus and antiphase sinus voltage for one half period of the first low frequency signal and the difference between the reference and antiphase bearing voltage with sinus and antiphase sinus voltage for another half period of the first low frequency signal, forming the second sum differential signal proportional to the sum the reference and antiphase reference voltages with cosine and antiphase kosi1 voltages per, one half cycle of the second low-frequency signal and the difference of the reference and an antiphase reference voltage with a cosine and an antiphase cosine voltage 142 for another half-period of the second low-frequency signal, detecting the first and second total-. the difference signals and their summation, extracting the low frequency component from the signal obtained after summing, comparing it in phase with the first or second low frequency signal and forming the movement code for the phase difference of the compared signals 2. The disadvantage of this method is the low accuracy caused by the error in detecting signals close to sinusoidal. The purpose of the invention is to improve the accuracy of converting movement into code. This goal is achieved by the fact that according to the method of converting the displacement into a code based on the formation of the AC sinus and cosine voltages, modulated in amplitude respectively as a function of the sine and cosine of the displacements, the formation of the first and second low-frequency signals of the meander type phase-shifted 90 ° relative to each other, forming the first total-difference signal proportional to the sum of the reference and antiphase reference voltages with a sinus and antiphase sinus voltage for one half cycle of the first low frequency signal and the difference between the reference and opposite phase voltage with sinus and antiphase sinus voltage behind the other half period of the first low frequency signal, forming the second total differential signal proportional to the sum of the fundamental and antiphase reference voltage with cosine and antiphase cosine voltage for one half period of the second low-frequency signal and the difference of the reference and antiphase the reference voltage with the cosine and antiphase cosine voltages behind another half-period of the second low-frequency signal, detecting the first and second sum-difference signals and summing them, extracting the low-frequency harmonic component from the signal obtained after summing the signal, comparing it in phase with: first or the second low-frequency signal and the formation of a movement code for the phase difference of the compared signals limit the reference and antiphase reference voltages in amplitude. As a result, the process of transferring the measurement information to another frequency spectrum occurs, in which the envelope modulates the extreme values of the voltage of the carrier frequency of only one sign. This makes it possible to significantly simplify the detection process and reduce it to a simple carrier filtering, and the latter operation practically does not introduce distortions, since it is carried out over a signal whose shape is appropriate. full wave rectification. Figure 1 shows the device that implements the proposed method; Fig. 2 is a timing diagram explaining the method. The device of FIG. 1) contains a power supply connected to the input winding 2 of the inductosin, the output sine and cosine winding 3 of which is connected to the mixers 4 and 5, the measuring unit 6 containing the meander reference low frequency signal shaper and connected to the phase shifter 7, the outputs of the mixers 5 and 4 are connected through the corresponding detectors 8 and 9 to the adder 10, the output of which through the filter 15 is connected to the measuring unit 6. The output of the source 1 through the limiter 12 and the inverter 13 is connected to the mixers 5 and 4. The device Alizing way works as follows. In the source 1, a quasi-sinusoidal voltage U. AC alternating current (Fig. 2a) is formed and sent to the winding. 2 inductosin. The outputs of the two windings 3 inductosin receive, respectively, output b: napy Ugyx,, UBWX (Fig.26, c) and Ugyx Ugt ,, j ((not shown). In this position of the inductosyn, signals Ugyx2 are in phase with alternating voltage, - ( Fig. 2a), and the signals and Ugjji are anti-phase AC voltage, are directed to the limiter 12 (Fig. 1), where they are converted into a series of square-wave Uf, (Fig. 2d with a duty cycle of two, which are sent to the inverter 13 (Fig. 1). The output of the latter is the inverse sequence U, (Fig. 2e) of the pulses. Equality of the amplitudes of the original Ufj and inv Uc of the pulse sequence is ensured by the fact that the limiter 12 and the inverter 13 are the same type key elements operating in the same mode. In the measuring unit 6 (Fig. 1) they form a low square waveform of frequency signals of the type Uunpj (Fig. 2d), This sequence is used in the phase shifter 7 Ifig.O, where they receive another sequence of signals such as a meander lUhn (not shown) shifted relative to Uupp by a quarter of the period of this signal. The initial and inverse sequences of pulses U and U are sent to mixers 4 and 5. At the same time, output signals Ugy ,, U g ,,, inductosin and low-frequency 4 signal U (jnpi, and output signals 5, U (; (2 inductosin and low-frequency signal Unj. In mixers 4 and 5 for one half-period corresponding to ka; home for the mixer of the low-frequency signal, the initial and inverse sequences of pulses and Up (fig.2d, e) summarize respectively the output signals , for example, Ug. and Ugt ,, j (jj (Fig.26, c) and get Total impulse signals Then, during the other half period of this low frequency signal, the sequences Uj,, Un are summed up respectively with the antiphase output signals Ug and OUF and receive difference signals and pjj. Fig. 2g |. Each of the resulting sequences of total difference pulse signals, U ,, and Uj. ,, 2 (and similarly obtained sequences in mixer 5 not shown in FIG. 2) is an amplitude modulated signal whose modulation depth is proportional to the amplitude Output signals ude Inductosyn. The common signal (Fig. 2g), made up of signals U, is a constant voltage level, the value of which is generally proportional to the amplitudes U of the pulses of the original and inverse sequences of the alternating voltage. In the ideal case, the level value is equal to and. To detect the envelope signals and (Fig. 2g) from the outputs of mixers 4 and 5 of FIG. respectively, all detectors 9 and 8 are directed. In the detectors, carrier frequency pulsations are filtered to receive low frequency rectangular signals Otf in detector 9 (FIG. 2i), and low frequency square signal C of FIG. 2k in detector 8 (FIG. D) ), phase shifted relative to 0 by a quarter period of these signals. The amplitudes of the signals UK- and Ug- are proportional to the amplitudes of the output signals Ugy and Ugi, / X2, respectively, and their frequency is equal to the frequency of the low-frequency signal of block 6. Signals Ug and -2 are summed in adder 10 (Fig. 1). At the same time, at the output of the adder 10, a signal Uj (FIG. 2l) is obtained complexly. forms. Using filter 11 (Fig. 1), the first harmonic component is extracted from the signal Uy. The resulting sinusoidal signal (not shown) is sent to the measurement unit 6 for reference, where it is compared in phase with the original low-frequency signal and the phase difference is converted. compared signals in the code. Due to the amplitude operations of the reference and antiphase reference voltages, the error in signal detection is reduced, which leads to an increase in the accuracy of the method for converting movement into the code as a whole. The economic effect of the use of the invention of the invention is determined by its technical advantage.

аbut

и,and,

пит.Pete.

вьп,sup,

б vAAAZb vAAAZ

Обш,Obsh,

ЛL

ATWATW

ГШGSh

Un.Un.

ПППSPT

UnUn

/ЛЛЛЛЛЛЛЛ -/УУУУУЛ/ LLLLLLL - / UUUUUL

.K.K

1one

ПППSPT

ППPP

Umn.Umn.

ЧЛЛДЛАЛА/HOLLALS /

Umn,Umn,

1one

Claims (1)

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, основанный на формировании синусного и косинусного напряжений переменного тока, модулированных по амплитуде соответственно в функции синуса и косинуса перемещения, формировании противофазных им напряжений, формировании первого и второго низкочастотных сигналов типа меандр, сдвинутых по фазе один относительно другого на 90°, формировании первого суммарно—разностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напряжений с синусным и противо фазным синусному напряжениями за один полупериод первого низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напряжений с синусным и противофазным синусному напряжениями за другой полупериод первого низкочастотного сигнала, формировании второго суммарно—разностного сигнала, пропорционального сумме опорного и противофазного опорному напряжений с косинусным и противофазным косинусному напряжениями за один полупёриод второго низкочастотного сигнала и разности опорного и противофазного опорному напряжений с косинусным и противофазным косинусному напряжениями за другой полупериод второго низкочастотного сигнала, детектировании первого и второго суммарноразностных сигналов и их суммировании выделении низкочастотной гармонической составляющей из полученного после суммирования сигнала, сравнении ее по фазе с первым или вторым низкочастотным сигналом и формировании кода перемещения по разности $аз сравниваемых сигналов, о т л и чающий с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, ограничивают по амплитуде⁰опорные и противогазные опорным напряжения.METHOD OF CONVERTING MOVEMENT TO CODE, based on the formation of sine and cosine AC voltages, modulated in amplitude as a function of the sine and cosine of movement, the formation of antiphase voltages, the formation of the first and second low-frequency signals such as a meander, 90 ° phase-shifted relative to each other , the formation of the first total differential signal proportional to the sum of the reference and antiphase reference voltages with sinus and antiphase sinus voltage for one half-period of the first low-frequency signal and the difference between the reference and antiphase reference voltages with sine and antiphase sine voltages for the other half-period of the first low-frequency signal, the formation of a second total-difference signal proportional to the sum of the reference and antiphase reference voltages with cosine and antiphase cosine ones the second low-frequency signal and the difference between the reference and antiphase reference voltages with cosine and antiphase co sine voltage for another half-period of the second low-frequency signal, detecting the first and second total-difference signals and summing them up, extracting the low-frequency harmonic component from the signal obtained after summing, comparing it in phase with the first or second low-frequency signal and generating a code for moving the difference of the basics of the compared signals, о The reason is that, in order to increase the conversion accuracy, the reference and anti-gas reference voltages are limited in amplitude to ⁰ . 1 1136314 21 1136314 2