Перетворювач швидкості переміщення в код

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения скорости и перемещения, в частности, в следя щих электроприводах с фазовращателями и с системами ЧПУ. Известно устройство для получения сигнала скорости с фазовращателя [1], которое содержит последовательно соединенные генератор, преобразователь выходного сигнала генератора в напряжение 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 - ко второму входу первого триггера, второй триггер, подключенный ко 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 - ко 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, че твертый 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 ко вторым входам второго и четвертого триггеров, датчик циклов, подключенный к входу элемента задержки и третьему входу элементов сравнения. Выход элемента сравнения является выходом устройства. 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 [2], содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, блок питания, фазовращатель и формирователь фазовых импульсов, соединенный через делитель частоты со 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 оставши хся элементов И соединены с выходом формирователя управляющих сигналов, первый вход которого соединен с выходом формирователя фазовых импульсов, а второй вход - с выходом генератора импульсов, выходы 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 счетчика 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. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования преобразователя скорости перемещения в код путем обеспечения запоминания содержимого счетчика в момент времени, соответствующий периоду выходного напряжения фазовращателя, за счет чего достигается упрощение конструкции и повышение надежности работы изделий. Поставленная задача решается 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, и счетчик, введены, согласно изобретению, регистр, формирователь прерывания и вычислитель, причем выход генератора импульсов соединен со вторым входом синхронизатора, первый выход которого соединен со входом формирователя прерываний, выход которого соединен с первым входом вычислителя, второй выход синхронизатора соединен с входом разрешения записи регистра, выход которого соединен со вторым входом вычислителя выход генератора импульсов соединен со входом счетчика, выход которого соединен с информационным входом регистра. Первый и второй выходы вычислителя являются соответственно выходами кода скорости и кода перемещения преобразователя. На чертеже показана блок-схема преобразователя скорости перемещения в код. 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, из "-" 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 па узах 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 предыдущи х 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 будет иметь 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 соответствуе т 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 No, то код скорости перемещения формируется вычислителем путем вычитания из разности между последующим и предыдущими кодами счетчика, снятыми с момента окончания, периода выходного напряжения фазовращателя кода No, т.к. разность между двумя кодами, последующим и предыдущим, будет соответствовать 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 прерываний 6 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 Nk+1) и анализирует, происходило ли изменение старшего разряда, т.е. было ли переполнение счетчика. Если переполнения не было, то код, пропорциональный скорости Nvj=Nk+1-Nk-N 0, где Nk - предыдущий код, Если переполнение было, то Nvj=Nc+Nk+1-Nk-N0 , где Nc - коэффициент пересчета счетчика, который должен удовлетворять условию Nc > N0. n Код перемещения Ns = åN vj j= 1 кода, пропорционального скорости. , т.е. определяется как алгебраическая сумма всех предыдущих значений,