SU978174A1 - Displacement to code conversion device - Google Patents
Displacement to code conversion device Download PDFInfo
- Publication number
- SU978174A1 SU978174A1 SU813304392A SU3304392A SU978174A1 SU 978174 A1 SU978174 A1 SU 978174A1 SU 813304392 A SU813304392 A SU 813304392A SU 3304392 A SU3304392 A SU 3304392A SU 978174 A1 SU978174 A1 SU 978174A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- inputs
- outputs
- code
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
Устройство дл преобразовани перемещени в код относитс к преобразовател м неэлектрических величин в дискретный электрический сигнал и может найти применение в многоканальных системах сбора информации, в устройствах цифровой индикации положени элементов управл емого объекта., в замкнутых системах числового програмного управлени (ЧПУ) станками дл управлени положением подвижных элементов станка.A device for converting movement into a code is related to converters of non-electric values into a discrete electric signal and can be used in multichannel data acquisition systems, in digital devices for indicating the position of elements of a controlled object. In closed numerical control systems (CNC) machine tools for position control movable elements of the machine.
Известно счетно-решающее устройство , содержащее два цифроаналоговых положительных устройства, на входы которых поступают аналоговые выходт ные сигналы синусно-косинусного датчика (индуктосин, сельсин, вращающийс трансформатор) и компенсационные сигналы, представленные в двоичном коде и выбираемые из двух посто нных запоминаюиуих устройстзв.A calculating device is known, which contains two digital-analogue positive devices whose inputs receive analog output signals of a sine-cosine sensor (inductosyn, selsyn, rotating transformer) and compensation signals presented in binary code and selected from two permanent memories of their devices.
Разностное устройство вырабатывает сигнал ошибки, который анализируетс схемой управлени счетчиком, JlBVM уровн м мплитуды сигна га ошкбки соответствуют два фиксированных значени Гдискретности , которые обуславливают состо ние реверсивного счетчика. Выход счетчика вл етс адресом вы борки компенсационных сигналов, записанных в посто нных запоминающих устройствах . Работа устройства .осуществл етс до обеспечени равенства нулю сигнала ошибки, при этом на выходе счетчика устанавливаетс электрический эквивалент механического перемещени подвижных частей датчика друг относительно друга, выраженный в дво10 ичном коде Ц.The differential device generates an error signal, which is analyzed by the control circuit of the counter, the JlBVM levels of the signal amplitude of the error signal correspond to two fixed values of the resolution that cause the state of the reversible counter. The output of the counter is the address of a sample of compensation signals recorded in the persistent storage devices. The operation of the device is carried out until the error signal is equal to zero, and the electrical equivalent of the mechanical movement of the moving parts of the sensor relative to each other, expressed in the dual code Ts, is established at the output of the counter.
Недостатком устройства вл етс его сравнительно низкое быстродействие , обусловленное тем, что данное устройство вл етс аналого-цифровым The disadvantage of the device is its relatively low speed, due to the fact that this device is analog-to-digital
15 преобразователем след щего типа и предполагает невысокие скорости и ускорени измер емых величин перемещений 2 .15 is of the follower type and implies low speeds and accelerations of the measured values of displacements 2.
Известно устройство аналого-цифро20 вого преобразовател тригонометрических функций, содержащее два цифроаналоговых множительных устройства, выходы которых соединены со входами аналого-цифрового интегрирующего устройства, выход которого через преобразователь цифровых сигналов соединен со входами цифроаналоговых множительных устройств ГЗ .A device for analog-to-digital converter of trigonometric functions is known. It contains two digital-analogue multiplying devices, the outputs of which are connected to the inputs of the analog-digital integrating device, the output of which is connected to the inputs of digital-analogue multiplying devices GZ through the converter of digital signals.
Данное устройство имеет кроме вы30 хода по перемещению выход по скорости , однако быстродействие устройства ограничено, так как его можно отнести к аналого-цифровым преобразова тел м с двойным интегрированием Г2. Кроме того. Преобразовани по опре- . делению измер емой величины осуществ л ютс не реверсивными счетчиками,ка в устройстве 13, а последовательннчми регистрами сдвига. Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому вл етс уст ройство дл преобразовани перемещений в код, содержащее датчик, выходы которого через блок усилителей соединены с первыми входа1ми цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены соответственно с первы и вторым входами блокё1ми выбора знака , распределитель сигналов, первый выход которого через фильтр соединен со входом датчика, второй,выход - с первым входом анализатора рассогласовани (компаратора), выход которого соединен со вторым входом блока выбора дискретности, третий выход распределител сигналов соединен с первым входом блока выбора дискретности , выход которого соединен со входом реверсивного счетчика и первым , входом синусно-косинусного цифро вого преобразовател , четвертый выход распределител импульсов соединен со вторым входом синусно-косинус ного преобразовател , первый и второй входы которого соединены со вторыми входами соответствующих цифроаналоговых преобразователей, а трети выход соединен; с третьим входом блок выбора знака ( коммутатора квадрантов ), выход которого соединен с первым входом анализатора рассогласовани 4 . По сравнению с устройствами след щего типа и устройствами, работающими по принципу двойного интегрировани , быстродействие известного устройства выше за счет реализуемой в устройстве динамическойпрограммы. Однако это увеличение быстродействи достигаетс за счет снижени точности измерени из-за увеличени дискретности . Поэтому необходимость изме рени с высокой точностью накладывает существенные ограничени на допус тимые скорости и ускорени измер еNBdx перемещений. Кроме того, дл всех вышеперечисленных устройств, имеющих в канале отработки рассогласовани реверсивный счетчик или регистр сдвига, характерна относительно низка помехозащищенность и, следовательно, низка надежность, особенно дл систем циф,)овой индикации в цеховых услови х . Цель изобретени - повышение быстродействи , точности и надежности устройства дл преобразовани перемещений в код. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл преобразовани перемещени в код, содержащее датчик , первый и второй выходы которого соединены с первым rt вторым входами блока усилителей соответственно, распределитель , первый выход которого через фильтр соединен с входом датчика , первый и второй цифроаналоговые преобразователи, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, введены регистр последовательных приближений , формирователь выходного кода, определитель квадрантов, дешифратор, первый и второй посто нные запоминающие блоки, коммутатор и блок выборки и хранени , первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, выходы которого соедине.ны с первыми входами цифроаналоговых преобразователей; выходы которых соединены с первым и вторым входами компаратора, выход которого соединен с первым входом регистра последовательных приближений , первый выход которого сое .динен с первым входом формировател выходного кода и с первыми входами посто нных запоминающих блоков, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих цифроаналоговых преобразователей, второй выход регистра последовательных приближений соединен с вторым входом формировател выходного кода и входом распределител , второй выход которого соединен с первым входом определител квадрантов и первым входом блока выборки и хранени , первый и второй выход блока усилителей соединен со вторыми и третьими входами блока выборки и хранени и определител квадрантов соответственно , выход определител квадрантов соединен с третьим входом коммутатора квадрантов и с входом детиифратора , первый выход которого соединен с третьим входом формировател выходного кода, а второй выход соединен с вторыми входами посто нных запоминак цих блоков, третий и четвертый выходы распределител соединены со вторым и третьим входами регистра последовательных приближений соответственно . На фиг. 1 изображена структурна схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма работы распределител ; на фиг. 3 - определитель квадрантов; на фиг. 4 - коммутатор квадрантов; на фиг. 5 - диаграммы, по сн ющие принцип адресации посто нных запоминающих устройств. Предлагаемое устройство содержит распределитель 1, фильтр 2, датчик 3, блок 4 усилителей, блок 5 выборкиIn addition to the displacement output, this device has a speed output, however, the device performance is limited, since it can be attributed to analog-digital conversion of bodies with double integration of G2. Besides. Convert by definition. the division of the measured value is performed not by reversible counters, as in the device 13, but by successive shift registers. The closest technical solution to the present invention is a device for converting movements into a code containing a sensor, the outputs of which are connected through the amplifier unit to the first inputs of digital-to-analog converters, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the sign selector, signal distributor, first output which through the filter is connected to the sensor input, the second, output to the first input of the error analyzer (comparator), the output of which is connected to the second input of the block Discreteness, the third output of the signal distributor is connected to the first input of the discrete selection block, the output of which is connected to the input of the reversible counter and the first input of the sine-cosine digital converter, the fourth output of the pulse distributor is connected to the second input of the sine-cosine converter, the first and second the inputs of which are connected to the second inputs of the corresponding digital-to-analog converters, and a third of the output is connected; with the third input is a block for selecting a sign (quad switch), the output of which is connected to the first input of the error analyzer 4. Compared to devices of the next type and devices that operate on the principle of double integration, the speed of the known device is higher due to the dynamic program implemented in the device. However, this increase in speed is achieved by decreasing the measurement accuracy due to the increase in discreteness. Therefore, the need for measurement with high accuracy imposes significant limitations on the permissible speeds and accelerations of the eNBdx displacements. In addition, for all the above devices that have a reversible counter or shift register in the error channel, a relatively low noise immunity and, therefore, low reliability, especially for digital display systems in shop conditions, is characteristic. The purpose of the invention is to increase the speed, accuracy and reliability of the device for converting movements into code. The goal is achieved by the fact that in a device for converting movement into a code containing a sensor, the first and second outputs of which are connected to the first rt second inputs of the amplifier unit, respectively, a distributor, the first output of which is connected through the filter to the sensor input, the first and second digital-to-analogue converters, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the comparator, a register of successive approximations, an output code generator, a quadrant identifier, a decoder, the first are entered and a second permanent memory blocks, and the sampling switch storing unit and first and second outputs which are respectively connected to first and second inputs of the switch, which outputs soedine.ny to the first inputs of digital-analog converters; the outputs of which are connected to the first and second inputs of the comparator, the output of which is connected to the first input of the register of successive approximations, the first output of which is connected to the first input of the output code generator and to the first inputs of permanent storage units whose outputs are connected to the second inputs of the corresponding digital-analogue converters , the second output of the register of successive approximations is connected to the second input of the output code generator and the input of the distributor, the second output of which is connected to the first m input of the quadrant determinant and the first input of the sampling and storage unit, the first and second output of the amplifier unit are connected to the second and third inputs of the sampling and storage unit and the quadrant determinant, respectively, the output of the quadrant determinant is connected to the third input of the quadrant switch and to the input of the detifrator, the first output of which connected to the third input of the output code generator, and the second output is connected to the second inputs of the permanent memories, the third and fourth outputs of the distributor are connected to volts ring and the third input register of successive approximations respectively. FIG. 1 shows a block diagram of the device; in fig. 2 is a diagram of the operation of the distributor; in fig. 3 - quadrant determinant; in fig. 4 - quad switch; in fig. 5 - diagrams explaining the principle of addressing permanent storage devices. The proposed device contains a distributor 1, filter 2, sensor 3, block 4 amplifiers, block 5 sample
и хранени , коммутатор 6 квадрантов, определитель 7 квадрантов, дешифратор 8, цифроаналоговые преобразователи (UAnj 9 и 10, посто нные запоминающие блоки (ПЗБ) 11 и 12, компаратор 13, регистр 14 последовательных приближений (РПП), формирователь . 15 выходного кода.and storage, a switch 6 quadrants, a determinant of 7 quadrants, a decoder 8, digital-to-analog converters (UAnj 9 and 10, permanent storage units (SDB) 11 and 12, a comparator 13, a register of 14 successive approximations (DFS), a driver. 15 of the output code.
Выходы датчика 3 соединены со входами блока 4 усилителей, первый выход которого соединен с первыми входами блока 5 выборки и хранени и определител 7 квадрантов, второй выход блока 4 усилителей соединен со. вторыми входами блока 5 выборки и хранени и определител квадрантов 7, выход которого соединен с третьим входом коммутатора 6 квадрантов и со входом дешифратора 8. Первый выход дешифратора В соединен с третьим входом преобразовател 15 выходного кода, а второй выход соединен со вторыми входами ПЗУ 11 и ПЗУ 12. Первый и второй входы коммутатора б квадрантов соединены ,с соответствующими выходами блока 5 выборки хранени , а первый и второй выходы соединены со . ответственно с первыми входами ЦАП 9 и 10, выходы которых соединены с первым и вторым входами компаратора 13. Выход компаратора соединен с первым входом РПП 14, первый выход которого соединен с первым входом выходного формировател 15 кода, а также с первыми входами ПЗБ 11 и 12, выходы которых соединены соответственно со вторыми входами ЦАП 9 и 10. Второй выход РПП 14 соединен со вторым входом формировател 15 выходного кода и входом распределител 1, первый выход распределител через фильтр 2 соединен со входом датчика 3, второй выход распределител 1 соединен с первым входом определител 7 квадрантов и первым входом блока 5 выборки и хранени ,, третий и четвёртый выходы распределител 1 соединены соответственно со вторым и третьим входами РПП 14.The outputs of the sensor 3 are connected to the inputs of the amplifier unit 4, the first output of which is connected to the first inputs of the sampling and storage unit 5 and the determinant of 7 quadrants, the second output of the amplifier unit 4 is connected to. the second inputs of sampling and storage unit 5 and quadrant determinant 7, the output of which is connected to the third input of quad switch 6 and to the input of the decoder 8. The first output of the decoder B is connected to the third input of the output code converter 15, and the second output is connected to the second inputs of the ROM 11 and ROM 12. The first and second inputs of quad switch b are connected to the corresponding outputs of the storage sample block 5, and the first and second outputs are connected to. responsibly with the first inputs of the DAC 9 and 10, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the comparator 13. The output of the comparator is connected to the first input of the BCP 14, the first output of which is connected to the first input of the output driver 15, and also to the first inputs of the OTL 11 and 12 The outputs of which are connected respectively to the second inputs of the DAC 9 and 10. The second output of the switchboard 14 is connected to the second input of the output code generator 15 and the input of the distributor 1, the first output of the distributor through the filter 2 is connected to the input of the sensor 3, the second output of the distributor 1 is connected to the first input of the determinant 7 quadrants and the first input of the sampling and storage unit 5, the third and fourth outputs of the distributor 1 are connected respectively to the second and third inputs of the switchboard 14.
Определитель 7 квадрантов (фиг.З) состоит из двух компараторов 16 и 17 Коммутатор 6 квадрантов (фиг. 4) содержит операционные усилители 18, 19 и ключи 20, 21.The determinant of 7 quadrants (fig. 3) consists of two comparators 16 and 17. The switch 6 of quadrants (fig. 4) contains operational amplifiers 18, 19 and switches 20, 21.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Рассмотрим работу устройства на примере работы с датчиком типа кругювой .индуктосин (фиг. 2).Consider the operation of the device on the example of working with a sensor of the type circle. Inductosin (Fig. 2).
Импульсный сигнал частоты распределител 1 (фиг. 2а) фильтром 2 преобразуетс в синусоидальный сигнгш. (фиг. 2б). Этим сигналом запитываетс роторна обмотка датчика 3. Со статорных обмоток датчика снимаютс информационные сигнгшы U ebK t и , (фиг. 2в и 2г), промодулированные по амплитуде по законам синуса и косинуса в функции от угла поворотаThe pulse signal of the frequency of the distributor 1 (Fig. 2a) is converted by the filter 2 into a sinusoidal signal. (Fig. 2b). This signal energizes the rotor winding of sensor 3. The information signals U ebK t and (Fig. 2c and 2d), modulated in amplitude according to the sine and cosine laws as functions of the angle of rotation, are removed from the stator windings of the sensor.
Ujb,,. Urn sinpe-srn(2Jft-90° (1) UebW2 и„, cospe.sin(2 ft-90), (2)Ujb ,,. Urn sinpe-srn (2Jft-90 ° (1) UebW2 and „, cospe.sin (2 ft-90), (2)
где p - число пар полюсов обмоткиwhere p is the number of pairs of winding poles
ротора или коэффициент электрической редукции; 9 - механический угол поворотаrotor or electrical reduction ratio; 9 - mechanical angle of rotation
ротора относительно статора. В частности,дл кругового индуктосина р 180, и шаг датчика равен 2. Дл датчика типа индуктосин сигналы статорных обмоток сдвинуты по фазе на 90° относительно сигнала обмотки ротора. Эти сигналы через блок 4 усилителей поступают в блок 5 выборки и хранени и определитель 7 квадрантов. В блоке 5 выборки и хранени , состо щем из двух типовых схем выборки и хранени , запоминаютс мгновенные значени амплитуд сигналов (1) и (2) в моменты времениrotor relative to the stator. In particular, for circular inductosine, p is 180, and the sensor pitch is 2. For a sensor inductosin-type, the stator winding signals are out of phase by 90 ° relative to the rotor winding signal. These signals through the block 4 amplifiers enter the block 5 of sampling and storage and the determinant of 7 quadrants. In block 5 of sampling and storage, consisting of two typical schemes of sampling and storage, the instantaneous values of the amplitudes of the signals (1) and (2) are recorded at time points
t -т- + 2к 5 (к 0,1) по сигналу Т1 от распределител 1 (фиг.2д).t -t- + 2k 5 (to 0.1) on the signal T1 from the distributor 1 (fig.2d).
Целью преобразовани выходных сигналов датчика вл етс определение oL-электрического эквивалента угла р и представление его в двоичном коде. Два старших разр да искового кода указывают на Hcwep четверти шага датчика (номер квадранта), в котором расположен измер емый угол р®..The purpose of converting the sensor output signals is to determine the oL-electric equivalent of the angle p and represent it in binary code. The two most significant bits of the claim code indicate the Hcwep quarter of a sensor step (quadrant number) in which the measured angle p® is located.
Определитель 7 квадрантов (фиг.З) совместно с дешифратором 3 служитThe determinant of 7 quadrants (fig.Z) together with the decoder 3 serves
45 дл определени номера квадранта.Определитель 7 квадрантов состоит иэ двух компараторов 16 и 17, стробируемых с71гналом распределител 1, и фактически вл етс анализатором фазы45 for determining the quadrant number. The distributor of 7 quadrants consists of two comparators 16 and 17, gated with a signal of distributor 1, and in fact is a phase analyzer
50 выходных сигналов датчика Ue(,ni7 Первому квадранту соответствует выходной код определител квадрантов 7 00, второму - код 01. третьему - код 11 и четвертому - код50 output signals of the Ue sensor (, ni7 The first quadrant corresponds to the output code of the quadrant 7 00, the second is code 01. The third is code 11 and the fourth is code
55 10 (в старшем разр де анализируетс фаза сигнала Cl, в младшем фаза сигнала 2 согласно таблицы)155 10 (in the higher order the phase of the signal Cl is analyzed, in the lowest the phase of signal 2 according to the table) 1
0101
0101
код определител квадрантов в двоичный код номера квадранта.the code of determinants of quadrants in the binary code of the number of the quadrant.
Этот код поступает на первый вход формировател 15.This code is fed to the first input of the shaper 15.
Блоки 6, 8-14 определ ют младшиеBlocks 6, 8-14 determine the lower
разр ды искомого двоичного кода путем анализа мгновенных значений амплитуд сигналов (1 ) и (2). Как видно и дальнейшего рассмотрени работы устройства, анализируемые амплитуды дрлжны быть преобразованы в сигналы положительной пол рности независимо от номера квадранта. Очевидно г что информаци о сигналах датчика при этом не тер етс , так как их фаза уж проанализирована определителем квадрантов 7.bits of the desired binary code by analyzing the instantaneous values of the amplitudes of the signals (1) and (2). As you can see, and further examine the operation of the device, the analyzed amplitudes should be converted to positive polarity signals regardless of the quadrant number. Obviously, the information about the sensor signals is not lost in this case, since their phase has already been analyzed by the determinant of quadrants 7.
На фиг. 4 изображена схема коммутатора квадрантов 6, состо щего из двух операционных усилителей 18 и 19 включенных в режиме инвертора, и дву ключей 20 и 21, управление которыми осуществл етс выходным кодом определителл 7 квадрантов (см. таблицу).FIG. 4 shows a circuit of quad switch 6, consisting of two operational amplifiers 18 and 19 switched on in inverter mode, and two switches 20 and 21, which are controlled by the output code of 7 quadrants (see table).
С учетом времени срабатывани коммутатора б квадрантов распределитель 1 выдает сигнал 12 Разрешить преобразование в РПП 14 (фиг. 2а). С йто.,го момента начинаетс работа РПП 14 от тактовых импульсов ТЗ распределител 1 с частотой F (фиг. 2ж). РПП 14 работает по динамической программе 2 и выдает п-разр дный испытательный двоичный код где п - ра1эр дность ЦАП 9 и 10. Этот код совместно с кодом квадранта позвол ет однозначно представить любой угол ( внутри шага датчика 1фиг. 5а). В ПЗБ 11 и 12 хран тс соответственно со sot и sinoL в пределах 1 и П квадрантов , представленные в двоичном кодеМсовd и шагом квантовани 2(ф11г. 5б). Значени NcosoL и Msind одинаковые соответственно дл I и II и II и IV квадрантов. Поэтому дешифратор 8 обеспечивает эквивалентность адресации чеек ПЗБ в этих квадрантах . При этом I и м I квадранту ставитс в соответствие код О, а II И IV - код 1 (см. таблицу), и адрес выборки чеек ПЗБ вл етс (п +1) разр дным словом.Taking into account the response time of the switch b quadrants, the distributor 1 generates a signal 12 Allow conversion to RPF 14 (Fig. 2a). From this moment, the work of RPP 14 starts from the clock pulses of the TK of the distributor 1 with the frequency F (Fig. 2g). RPP 14 operates according to the dynamic program 2 and issues an n-bit test binary code where the frequency of the DAC is 9 and 10. This code, together with the quadrant code, makes it possible to uniquely represent any angle (inside the sensor step 1fig. 5a). PZB 11 and 12 are stored, respectively, with sot and sinoL within 1 and P quadrants, represented in binary code Msob and quantization step 2 (11g. 5b). The values of NcosoL and Msind are the same for the I and II and II and IV quadrants respectively. Therefore, the decoder 8 ensures the equivalence of addressing the cells of the PZB in these quadrants. In this case, the I and m I quadrants correspond to the code O, and II and IV correspond to the code 1 (see table), and the address of the sample of the PZB cells is (n + 1) bit word.
На выходах ЦАП 9 и 10 формируютс напр жени The outputs of the DAC 9 and 10 are formed voltage
(3)(3)
- Uyf, sin р dcos oL- Uyf, sin p dcos oL
иand
вЫ«1YOU «1
Продолжение таблицыTable continuation
Компаратор 13 анализирует разность сигналов (3) и (4)Comparator 13 analyzes the difference of signals (3) and (4)
iS pecosot-и,„со8рв5 по(., (pe-ot)(5-)iS pecosot-i, „co8pb5 by (., (pe-ot) (5-)
В зависимости от знака (плюс, минус) и соответствующего значени компаратора Д (9 .или 1) РПП 14 фиксирует О или 1 в разр де, которшй анализируетс в данном такте динамической программы.Depending on the sign (plus, minus) and the corresponding value of the comparator D (9. Or 1), the RPF 14 captures O or 1 in the bit that is analyzed in a given tact of the dynamic program.
По окончании динамической програколы регистра последовательных приближений на его выходе устанавливаетс двоичный эквивалент абсолютного значени угла внутри квадранта с точностью до единицы младшего разр да входного кода ЦАП и обеспечиваетс условиеUpon completion of the dynamic program of the register of successive approximations, a binary equivalent of the absolute value of the angle inside the quadrant is established at its output with an accuracy of one of the least significant bit of the input DAC code and the condition
(. . (б)(.. (b)
По сигналу Конец преобразовани ,By signal End Conversion,
5 поступающему на третий вход формировател 15, в последнем фиксируетс код квадранта, поступающий с выхода дешифратора 8, и значение угла внутри квадранта. В результате в выходном регистре хранитс двоичный эквивалент абсолютного значени измер емого угла внутри шага датчика. По сигналу Конец преобразовани в РПП 14 также осуществл етс возврат к5 arriving at the third input of the imaging unit 15, in the latter the quadrant code, coming from the output of the decoder 8, and the angle value inside the quadrant are fixed. As a result, a binary equivalent of the absolute value of the measured angle within the sensor pitch is stored in the output register. Signal End of Conversion to PFR 14 also returns to
5 началу цикла, а распределитель 1 прекращает выдачу тактовых импульсов ТЗ на вход РПП 14 (фиг. 2ж).5 the beginning of the cycle, and the distributor 1 stops the issuance of TK clock pulses to the input of the PDP 14 (Fig. 2g).
Из анализа уравнени И) следует, что дл выполнени этого услови воFrom the analysis of the equation I) it follows that to fulfill this condition in
Q всех четырех квадрантах необходимо, чтобы оба входных напр жени на компараторе бьши положительной пол рноети . Дл этого достаточно управл ть ключами коммутатора б квсшрантов укас занным выше способом.Q of all four quadrants requires that both input voltages on the comparator have a positive polarity. To do this, it is sufficient to manage the switch keys of the six shifts using the method described above.
В качестве РПП 14 можно вз ть типовую микросхему. Пусть ротор датчика 3 переместилс относительно статора на такую величину, что соотнсшение фаз сигналов на статорных обмоткак соответствует III квадранту. По сигналу распределител 1 Т1 в блоке 5 выборки и хранени запоминаютс мгновенные значени U sinpO и U icospe ртрицательной пол рности, на компа 5 раторах 16 и 17 (фиг. 3) устанавливаетс код 11 управлени коммутатором б квадрантов, подключающий входы ЦАП 9 и 10 к выходам операционных усилителей 18 и 19. Дешифратор 8 осуществл ет преобразование кода 11 в О (нсмер II1 квадранта) и устанавливает его на первом входе выходного регистра 15, а также осуществл ет преобразование кода 10 в О дл формировани двух старших разр дов адреса выборки ПЗБ 11 и 12.Это код остаетс посто нным на прот жении всего цикла измерени . По сигна-г лу Т2 Разрешить преобразование РПП 14 вырабатывает в первом такте работы п-разр дный испытательный код 011...1, при этом адрес выборки ПЗБ 11 и 12 0011...1. По этому адресу из ПЗБ 11 и 12 выбираютс с точность до единицы младшего разр да значени cos 45° и sin 45°. В следующем такте РПП 14 вырабатывает код Д01...1, адрес выборки ПЗВ 11 и 12 - ОД01...1. На (п+1-ом) такте работы РПП 14 выполн етс условие (5) и по сигналу KoHet; преобразовани искомый код фиксируетс в формирователе 15.As RPP 14, a typical microcircuit can be taken. Let the rotor of the sensor 3 move relative to the stator by such a value that the phase correlation of the signals on the stator winding corresponds to the third quadrant. The instantaneous values of U sinpO and U icospe of negative polarity are stored on the signal of the distributor 1 T1 in block 5 of the sample and storage, the computer 5 of the controllers 16 and 17 (Fig. 3) sets the quadrant control switch 11 code 11, which connects the inputs of the DAC 9 and 10 to the outputs of the operational amplifiers 18 and 19. The decoder 8 converts code 11 to O (quadrant II) and sets it at the first input of output register 15, and also converts code 10 to O to form the two most significant bits of the sample address of the OTL 11 sample and 12.This code remains are constant throughout the entire measurement cycle. On a T2 signal, allow the conversion of the RPP 14, in the first cycle of operation, the n-bit test code 011 ... 1 is generated, with the sample address of the PZB 11 and 12 0011 ... 1. At this address, the PZB 11 and 12 are selected with an accuracy of one of the youngest bits of a cos 45 ° and sin 45 °. In the next cycle, the RPP 14 generates the code D01 ... 1, the sampling address of ELVs 11 and 12 - OD01 ... 1. On the (n + 1st) cycle of operation of the PAD 14, the condition (5) is fulfilled also by the signal KoHet; the conversion the desired code is fixed in the driver 15.
Анализ структурной схемы и работы функциональных частей устройства подтверждает , что введение блока выборки и хранени , регистра последовательных приближений г выходного регистра, двух посто нных запоминающих устройств, дешифратора, определител квадрантов и новых св зей позвол ет достичь поставленную цель.Analysis of the structural scheme and operation of the functional parts of the device confirms that the introduction of the sampling and storage unit, the register of successive approximations of the output register, two permanent memory devices, the decoder, the quadrant determinant, and the new connections allow one to achieve the goal.
.Так как частота F тактовых импульсов РПП может значительно превышать частоту f питающего напр жени датчика , то отработка любого рассогласовани в пределах одного шага датчика завершаетс за один период частоты f, что значительно повышает быстродействие устройства по сравнению с прототипом.Since the frequency F of the clock pulses of the FAR can significantly exceed the frequency f of the supply voltage of the sensor, the processing of any error within one sensor step is completed in one period of frequency f, which significantly increases the speed of the device compared to the prototype.
В конце каждого цикла измерени , равного -J-, в исходном регистре 15 хранитс в двоичном коде абсолютное значение угла внутри шага датчика, . причем код квадранта формируетс определителем 7 квадрантов и дешифратором 8.At the end of each measurement cycle, equal to -J-, in the source register 15, the absolute value of the angle within the sensor step, is stored in binary code. moreover, the quadrant code is formed by the determinant of 7 quadrants and the decoder 8.
Важной характеристикой измерительных систем вл етс врем установлени при скачкообразном изменении измер емой величины.An important characteristic of measuring systems is the settling time with a jump-like change in the measured quantity.
Выберем в качестве примера датчик типа круговой индуктосин.Типова частота f 10 кГц, шаг датчика в 2. .Let us take as an example a sensor of the circular inductosin type. The type frequency is f 10 kHz, the sensor step is 2..
Пусть минимальное 3jia4eHHe дискретности равно 3,6. Рассмотрим врем установлени при скачке рассогласовани , равном 1/4 шага датчика {& - 0,5 1000л). Построив дл этого рассогласовани график, аналогичный приведенному в прототипе, можно сделать вывод, что динамическа программа , реализуема в устройстве С4, обеспечивает врем установлени за 86 периодов частоты f, т.е. за 8,6 мс.Let the minimal 3jia4eHHe discreteness is 3.6. Consider the settling time at a step difference of 1/4 sensor {& - 0,5 1000l). By plotting for this mismatch a graph similar to that shown in the prototype, it can be concluded that the dynamic program implemented in the C4 device provides the establishment time for 86 periods of the frequency f, i.e. for 8.6 ms.
Динамическа программа, реализуема в предлагаемом устройстве,.обеспечивает врем установлени за 100 МКС.A dynamic program, implemented in the proposed device, provides the establishment time for 100 ISS.
При движении с посто нной скоростью точность измерени в предлагаемом устройстве значительно выше,чем в прототипе, так как дискретность измерени остаетс минимальной в то врем , как в прототипе она измен етс в зависимости от величины скорости .When moving at a constant speed, the measurement accuracy in the proposed device is significantly higher than in the prototype, since the measurement resolution remains minimal while in the prototype it varies depending on the magnitude of the speed.
При движении с посто нным ускорением точность в предлагаемом устройстве также значительно вьше, чем в прототипе . При ускоренном движении устройство 4 вынуждено в каждом цикле измерени определ ть все большую величину перемещени . При этом блок выбора дискретности к моменту окончани очередного цикла измерени уреличивает компенсационную величину на и, Эта величина не равна значению перемещени в предыдущем цикле измерени . Поэтому в момент измерени по вл етс дополнительна динамическа When driving with constant acceleration, the accuracy in the proposed device is also significantly better than in the prototype. With the accelerated movement, the device 4 is forced to determine in each measurement cycle an increasing amount of movement. In this case, the discreteness selection unit at the time of the end of the next measurement cycle increases the compensation value by and, This value is not equal to the displacement value in the previous measurement cycle. Therefore, at the time of measurement, an additional dynamic
погрешность, обусловленна отставанием компенсационной величины от измер емой .the error due to the lag of the compensation value from the measured.
В предлагаемом устройстве эта погрешность минимальна.In the proposed device, this error is minimal.
Повышенна помехозащищенность предлагаемого устройства по сравнению с прототипом обусловлена тем, что в каждом цикле измерени определ етс не приращение перемещени , а абсолютное значение положени внутри шага,The increased noise immunity of the proposed device as compared with the prototype is due to the fact that in each measurement cycle it is not the increment of displacement that is determined, but the absolute value of the position within the step,
что исключает потерю информации при воздействии дестабилизирующих фак торов (изменение зазора в датчиках типа индуктосин при вибраци х, пульсации питающего напр жени иwhich eliminates the loss of information under the influence of destabilizing factors (the change in the gap in sensors of the type of inductosin during vibrations, the pulsation of the supply voltage and
т.д.). Повышенна помехозащищенность предлагаемого устройства обеспечйвает его более высокую надежность по сравнению с прототипом.etc.). The increased noise immunity of the proposed device ensures its higher reliability compared to the prototype.
Предлагаемое устройство обеспечивает возможность вывода и11формации в последовательном коде, без дополнительных аппаратурных, затрат, так как РПП 14 позвол ет по окончанииThe proposed device provides the possibility of outputting and 11 formations in a sequential code, without additional hardware, costs, since RPT 14 allows, upon completion of
каждого такта динамической программы передавать по каналу св зи с внешними устройствами последовательный код, начина со старшего разр да.При этом врем передачи по каналу св зиTo transmit each cycle of a dynamic program through a communication channel with external devices a serial code, starting with the highest bit. At the same time, the transmission time over the communication channel
остаетс таким же, как и при передаче параллельного кода, но значительно уменьшаетс количество линий св зи . Вывод информации в последовательном коде особенно целесообразен в многоканальных системах сбора и обработки информации, в которых информаци с каждого датчика обрабатываетс своим устройством, а затем выходы этих устройств объедин ютс в общую шину. liMeHHo в этом случае-получаетс наибольший экономический эффект.remains the same as when transmitting a parallel code, but the number of communication lines is significantly reduced. The output of information in a sequential code is especially useful in multichannel systems for collecting and processing information, in which information from each sensor is processed by its device, and then the outputs of these devices are combined into a common bus. liMeHHo in this case, the greatest economic effect is obtained.
Одним из наиболее перспективных применений предлагаемого устройства вл етс создание на его основе многоканальной системысбора и обработки инДюрмации, в которой одно предлагаемое устройство последовательно обрабатывает сигналы с нескольких датчиков.One of the most promising applications of the proposed device is the creation on its basis of a multi-channel system for the collection and processing of induction, in which one proposed device sequentially processes signals from several sensors.
При переключении на следующий канал величина рассогласовани может достигать значени шага датчика. При этом быстродействие подобной системы построенной на базе устройства, выбранных в качестве аналогов и прототипа , не удовлетвор ет большому классу задач, встречающихс , например, при управлении станками. Это приводит к необходимости-усложнени многоканальной системы за счет аналоговой или цифровой пам - и (хранение информации от i-датчика в (1-1)-ом цикле измерени ) либо к необходимости проектировани только одно-, в крайнем случае, двухкоординатных измерительных систем.When switching to the next channel, the error value can reach the value of the sensor step. At the same time, the speed of such a system built on the basis of a device selected as analogues and a prototype does not satisfy a large class of tasks encountered, for example, when controlling machine tools. This leads to the necessity of complicating the multichannel system through analog or digital memory (storing information from the i-sensor in the (1-1) -th measurement cycle) or the need to design only one, as a last resort, two-coordinate measurement systems.
Кроме того, аналогова пам ть приводит к снижению точности измерени , а цифрова пам ть - к снижению быстродействи .In addition, analog memory reduces measurement accuracy, and digital memory lowers performance.
Возможность измерени любого рассогласовани в пределах одного шага датчика за один период частоты f позвол ет создать на основе предлагаемого устройства быстродействующую многоканальную систему сбора и обработки информации без цифровой или аналоговой пам ти. Обработка сигналов с нескольких датчиков одним уст .ройством даст значительный экономический эффект.The ability to measure any discrepancy within one sensor step over a single frequency period f makes it possible to create, on the basis of the device proposed, a high-speed multi-channel information collection and processing system without digital or analog memory. Processing signals from several sensors with one device will give a significant economic effect.
Оценим экономическую эффективност предлагаемого устройства дл конкретной области применени - в замкнутых системах ЧПУ положением .подвижных элементов станков с датчикги«1и типа индуктивности ..Let us estimate the economic efficiency of the proposed device for a particular application - in closed CNC systems by the position of the movable elements of machines with sensors of the “1 and inductance type.”
Дл большинства приводов, примен емых в станках с ЧПУ, частота изменени сигналов управлени не более 1 кГц.For most drives used in CNC machines, the frequency of change of control signals is no more than 1 kHz.
Таким образом, при быстродействии предлагаемого устройства преобразовани перемещений в код, равном 100 МКС, возмонсно реализовать многоканальную систему, последовательно обрабатывающую информацию с преобразователей перемещений. Среднее число координат в станках с устройствами ЧПУ равно четырем. При стоимости предлагаемого устройства 1,5 тыс.руб экономический эффект от применени Thus, at the speed of the proposed device for converting movements into a code equal to 100 ISS, it is possible to implement a multichannel system that sequentially processes information from displacement transducers. The average number of coordinates in machines with CNC devices is four. At a cost of the proposed device of 1.5 thousand rubles, the economic effect from the use of
одного устройства преобразовани пе земещений в код вместо четырех в устройстве ЧПУ составит пор дка 3600 руб.one device for converting earthquakes into code instead of four in the CNC device will be about 3600 rubles.
. Экономический эффект от повышени . The economic effect of the increase
надежности обеспечиваетс за счет повышени помехозащищенности предлагаемого устройства, например, в системах цифровой индикации в цехонлх услови х , что снижает веро тность выrtycKa бракованной продукции.reliability is ensured by increasing the noise immunity of the proposed device, for example, in digital indication systems under general conditions, which reduces the likelihood of defective products.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813304392A SU978174A1 (en) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Displacement to code conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813304392A SU978174A1 (en) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Displacement to code conversion device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU978174A1 true SU978174A1 (en) | 1982-11-30 |
Family
ID=20964254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU813304392A SU978174A1 (en) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Displacement to code conversion device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU978174A1 (en) |
-
1981
- 1981-04-21 SU SU813304392A patent/SU978174A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4390865A (en) | Apparatus for digital position measurements by a cyclic position transducer | |
CN101709983B (en) | On-line actual error compensation system of sine and cosine encoder | |
US4511884A (en) | Programmable limit switch system using a resolver-to-digital angle converter | |
US4933674A (en) | Method and apparatus for correcting resolver errors | |
EP0047764B1 (en) | A device for position measurement | |
EP0154654A1 (en) | Device for detecting position of rotor of motor | |
US20060060764A1 (en) | Encoder with absolute signal processing and incremental signal output and method of using such an encoder | |
EP0213904A2 (en) | Interpolation method and encoder | |
JPS60165512A (en) | Digital rotational angle detector | |
JPH0368812A (en) | Method of interpolation of position measuring signal | |
US4268786A (en) | Position pickup for numerically controlled machine tools | |
SU978174A1 (en) | Displacement to code conversion device | |
US5034745A (en) | Data acquisition with vernier control | |
US3720866A (en) | Method and system for determination of rotor angle of synchromechanism | |
JPH10132605A (en) | Position detector | |
JP2609845B2 (en) | Insertion circuit using decoder | |
EP0455984A1 (en) | Coordinate measuring machine with improved interpolation circuit | |
US6642684B1 (en) | System and method for controlling a positioning device, in particular for a device pertaining to a tool machine, and a phase blending device | |
RU2115229C1 (en) | Analog-to-digital angle converter | |
SU991468A1 (en) | Analog value to code multi-channel converter | |
SU942101A1 (en) | Shaft angular position-to-code converter | |
EP0379589A1 (en) | Interpolation circuit of an encoder | |
SU1495994A1 (en) | Multichannel displacement-to-code converter | |
SU520607A1 (en) | Angle Code Transducer | |
SU1035617A1 (en) | Reversible coordinate converter |