преобразователь скорости перемещения в код

Формула изобретения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, блок питания, фазовращатель, кинематический вход которого является входом преобразователя, и формирователь фазовых импульсов, синхронизатор, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, и счетчик, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, в него введены регистр, формирователь прерываний и вычислитель, причем выход формирователя фазовых импульсов соединен с вторым входом синхронизатора, первый выход которого соединен с входом формирователя прерываний, выход которого соединен с первым входом вычислителя, второй выход синхронизатора соединен с входом разрешения записи регистра, выход которого соединен с вторым входом вычислителя, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, выход которого соединен с информационным входом регистра, а первый и второй выходы вычислителя являются соответственно выходами кода скорости и кода перемещения преобразователя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения скорости и перемещения, в частности в следящих электроприводах с фазовращателями и с системами ЧПУ.

Известно устройство для получения сигнала скорости с фазовращателя, которое содержит последовательно соединенные генератор, преобразователь выходного сигнала генератора в напряжении питания фазовращателя и фазовращатель, первый и второй компараторы, подключенные к выходу фазовращателя, первый триггер, подключенный первым входом к выходу первого компаратора, первый элемент И, подключенный первым входом к выходу второго компаратора, а выходом - к второму входу первого триггера, второй триггер, подключенный к второму входу первого элемента И, а первым входом - к выходу первого элемента И, третий и четвертый компараторы, подключенные входами к выходу преобразователя выходного сигнала генератора в напряжение питания фазовращателя, третий триггер, подключенный первым входом к выходу третьего компаратора, второй элемент И, подключенный первым входом к выходу четвертого компаратора, а выходом - к второму входу третьего триггера, четвертый триггер, первым входом подключенный к выходу второго элемента И, а выходом - к второму входу второго элемента И, третий элемент И, подключенный первым входом к выходу первого триггера, четвертый элемент И, подключенный первым входом к выходу третьего триггера, второй генератор, подключенный выходами к вторым входам третьего и четвертого элементов И, элемент сравнения, подключенный первым и вторым входами соответственно, к выходам третьего и четвертого элементов И, элемент задержки, подключенный к вторым входам второго и четвертого триггеров, датчик циклов, подключенный к входу элемента задержки и третьему входу элементов сравнения. Выход элемента сравнения является выходом устройства [1] .

Недостатком устройства является невысокая точность ввиду того, что скорость измеряется только в течение полупериодов напряжения питания и выходных сигналов фазовращателя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь скорости перемещения в код, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, блок питания, фазовращатель и формирователь фазовых импульсов, соединенный через делитель частоты с вторым входом синхронизатора, первым входом подключенного к выходу генератора импульсов, четыре элемента И, подключенные своими первыми входами попарно к двум выходам синхронизатора (первый - третий, второй - четвертый), вторые входы двух элементов И (первого и второго) подключены к выходу генератора импульсов, вторые входы двух оставшихся элементов И соединены с выходом формирователя управляющих сигналов, первый вход которого соединен с выходом формирователя фазовых импульсов, а второй вход - с выходом генератора импульсов выхода первого и третьего элементов И соединены с первым и вторым входами первого счетчика, выходы второго и четвертого элементов И соединены с первым и вторым входами второго счетчика, третьи входы первого и второго счетчика соединены с выходом формирователя констант, выходы первого и второго счетчиков соединены с первым и вторым входами коммутатора, третий вход которого соединен с третьим входом синхронизатора, выходом коммутатора является сигнал скорости, код перемещения образуется путем суммирования выходных кодов коммутатора [2] .

Недостатком устройства является сложность конструкции.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности работы преобразователя.

Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, блок питания, фазовращатель, кинематический вход которого является входом преобразователя, и формирователь фазовых импульсов, синхронизатор, подключенный первым входом к выходу генератора импульсов, а вторым входом к выходу формирователя фазовых импульсов, счетчик, введены регистр, формирователь прерываний и вычислитель. Первый выход синхронизатора соединен с входом формирователя прерываний, выход которого соединен с первым входом вычислителя, второй выход синхронизатора соединен с первым входом регистра, выходы которого соединен с вторыми входами вычислителя, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, выходы которого соединены с вторыми входами регистра. Выходы вычислителя являются выходами кода скорости и кода перемещения.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит последовательно включенные генератор 1 импульсов, блок 2 питания фазовращателя, угловой или линейный фазовращатель 3, ротор или подвижная часть которого получает соответственно угловое или линейное перемещение, формирователь 4 фазовых импульсов, синхронизатор 5, формирователь 6 прерываний, счетчик 7, регистр 8 и вычислитель 9.

Выходной сигнал генератора 1 представляет собой непрерывную последовательность импульсов высокой частоты и используется для получения напряжения питания фазовращателя, заполнения временных интервалов (периодов), выходного напряжения фазовращателя и синхронизации устройства.

Блок 2 формирует синусоидальное напряжение питания фазовращателя.

Формирователь 4 фазовых импульсов формирует сигналы прямоугольной формы из синусоидального выходного напряжения фазовращателя для выделения момента перехода этого напряжения через нуль (в преобразователе используется переход через нуль в одном направлении, например, и, "-" "в" "+").

Синхронизатор 5 служит для синхронизации выходного напряжения формирователя 4 фазных импульсов, фаза которого может плавно изменяться с импульсами генератора 1, для чего последний подключен к входу синхронизатора 5. Синхронизация осуществляется в паузах между импульсами, подаваемыми на вход счетчика 7.

Формирователь 6 прерываний служит для формирования сигнала для вычислителя 9 о необходимости обработки данных из регистра 8.

Счетчик 7 работает непрерывно, данные со счетчика 7 переписываются в регистр 8 в моменты окончания периода выходного напряжения фазовращателя, синхронизированные импульсами высокой частоты.

Вычислитель 9 служит для определения кода, пропорционального скорости, путем вычитания из разности между последующим и предыдущим измерениями кода, соответствующего нулевому перемещению и кода перемещения путем суммирования всех предыдущих кодов, пропорциональных скорости.

Преобразователь работает следующим образом.

С генератора 1 импульсы высокой частоты поступают на вход блока 2, формирующего напряжения фазовращателя 3. Выходное напряжение фазовращателя 3 при перемещении имеет изменяющийся фазовый сдвиг относительно напряжения питания. При этом частота выходного напряжения фазовращателя 3 будет (в зависимости от направления изменения фазы - в сторону опережения или отставания) выше или ниже частоты напряжения питания, а период выходного напряжения будет соответственно меньше или больше периода напряжения питания. Разность между периодом выходного напряжения и периодом напряжения питания соответствует приращению фазы выходного напряжения фазовращателя или перемещению движущейся части за период выходного напряжения, т. е. скорости перемещения подвижной части фазовращателя. Поскольку отношение частоты следования импульсов генератора 1 и частоты питания фазовращателя 3 постоянно и равно N_o, то код скорости перемещения формируется вычислителем путем вычитания из разности между последующим и предыдущими кодами счетчика, снятыми в моменты окончания, периода выходного напряжения фазовращателя кода N_o, так как разность между двумя кодами, последующим и предыдущим, соответствует периоду выходного напряжения фазовращателя.

Выделение моментов времени периода выходного напряжения фазовращателя происходит путем преобразования синусоидального напряжения в прямоугольные импульсы в формирователе 4 фазовых импульсов. Далее фронты этих импульсов синхронизируются в синхронизаторе 5 с импульсами генератора 1, причем синхронизация происходит в паузах между импульсами, подаваемыми на вход счетчика 7. По одному из фронтов, что соответствует периоду питающего напряжения, происходит запись в регистр 8 текущего кода, и формирователем 6 прерываний формируется сигнал о необходимости обработки данных вычислителем. Фронты синхронизируются в паузах между счетными импульсами для того, чтобы информация на счетчике 7 в это время не изменялась.

Вычислитель 9 работает по следующему алгоритму. При поступлении сигнала с формирователя 6 прерываний вычислитель переписывает содержимое регистра 8 (последующий код N_k+1) и анализирует происходит ли изменение старшего разряда, т. е. было ли переполнение счетчика.

Если переполнение не было, то код, пропорциональный скорости, N_vj = N_k+1 - -Nk - N_o, где N_k - предыдущий код.

Если переполнение было, то

N_vj = N_c + N_k+1 - N_k - N_o, где N_c - коэффициент пересчета счетчика, который должен удовлетворять условию

N_c > N_o. Код перемещения N_s= N_vj , т. е. определяется как алгебраическая сумма всех предыдущих значений кода, пропорционального скорости.

(56) 1. Авторское свидетельство СССР N 334582, кл. Н 03 М 7/50, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР N 1043700, кл. Н 03 М 7/50, 1982.