Преобразователь перемещения в код

положения соединены с информационными входами блока формирования кода точного отсчета, отличающийся тем, что в преобразователь дополнительно введены вычислительный блок,усилитель считывания и блок управления, содержащий счетчик операций, дешифратор операций, семь элементов И, два элемента НЕ, генератор синхроимпульсов, формирователь одиночных импульсов, генератор одиночных импульсов и три одновибратора, при этом информационные выходы счетчика операций подключены к соответствующим информационным входам Дешифратора операций, а первый, второй и третий выходы дешифратора операций подключены соответственно ко входу первого элемента НЕ, первым входам четвертого и пятого Элементов И, выход первого элемента НЕ связан с первым входом первого элемента И,выход которого подключен к первому управляющему выходу блока управления, второй вход первого элемента И и первый вход второго элемента И объединены и подключены к выходу первого одновибратора, вход которого соединен с выходом второго одновибратора, связанного своим входом с выходом третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу третьего одновибратора, вход которого связан как с выходом шестого элемента И, так и с Шиной Сброс, первый вход шестого элемента И соединен с первым входом блока управления,второй и третий входы шестого элемента И подключены соответственно к выходу второго элемента НЕ и к выходу генератора одиночных импульсов, вход которого соединен с выходом формирователя одиночных импульсов и со входом второго элемента НЕ, вход формирователя одиночных импульсов связан со входом запуска устройства, второй вход третьего элемента И ПОДКЛЮЧЕН К ВЫХОДУ генератора СИНХРОИМПУЛЬСОВ, а ВЬГХОД ЭТОГО элемента СВЯЗЗН СО ВТОРЬТМ управляющим выходом блока управления и вторыми входами второго, четвертого и пятого элементов И, выходы которых соответственно подключены к пятому, четвертому и третьему управляющим выходам блока управления, первый и второй входы седьмого элемента И соответственно соединены со вторым и третьим управляющими входами блока управления, а выход седьмого элемента И связан со счетным входом счетчика операций блока управления,кроме того, подвижный элемент индукционного датчика положения вьшолнен в виде катушки индуктивности формирования кода грубого отсчета, подключенной к усилителю считыванияи группы дополнительных малогабаритных катушек индуктивности формирования кода точного отсчета, расположенных по концентрической окружности с центром, совпадающим с Центром катушки индуктивности формирования кода грубого отсчета, а неподвижный элемент выполнен в виде мнотовитковых прямоугольных рамочных катушек индуктивности, вмонтированных в неподвижную диэлектрическую пластину с шагом вдоль продольной оси Перемещения, равным диаметру концентрической окружности, первые выводы катушек подключены к соответствующим выводам токоограничивающих резисторов, другие выводы резисторов объединены и подключены к первому выводу источника питания, второй вывод которого соединен с шинойнулевого потенциала, катушки индуктивности подвижного первичного электромагнитного преобразователя снабжены миниатюрными ферритовыми сердечниками, первые выводы катушек индуктивности формирования кода точного отсчета объединены и подключены к шине нулевого потенциала, а вторые - связаны с соответствующими информационными входами блока формирования кода точного отсчета, блок формирования кода грубого отсчета содержит группу ключей коммутации, выходы которых подключены ко вторым выводам соответствующих прямоугольных рамочных катушек индуктивности неподвижного элемента индукционного датчика положения, входы ключей коммутации связаны с соответствующими выходами дешифратора номера ключа коммутации, а информационные входы Дешифратора номера ключа коммутации подключены к соответствующим информационным выходам счетчика грубого отсчета, являющихся одновременно информационными выходами блока формирования кода грубого отсчета, узел одноканальной фазоимпульсной селекции сигнала, включающий последовательно соединенные усилитель-Формирователь, амплитудный дискриминатор, формировагель и два одновибратора, элемент И-НЕ, первым входом соединенный с выходом второго одновибратора, второй вход элемента И-НЕ связан с выходом элемента НЕ, выход элемента И-НЕ подключен к единичному установочному входу триггера фазы, прямой выход которого соединен с входом третьего одновибратора, выход которого связан со вторьпи управляющим входом блока управления, стробируемый вход Дешифратора номера ключа коммутации и вход элемента НЕ объединены и подключены к первому управляющему выходу блока управления,счетный вход счетчика грубого отсчета связан с третьим управляющим выходом блока управления, при этом выход усилителя считывания подключен к усилителю-формирователю блока формирования кода грубого отсчета, первый и второй управляющие входы блока формироваНИЯ КОДЗ ТОЧНОГО ОТСЧТЗ ПОДКПЮЧВНЫ СООТВЕТСТВСННО К ПЯТОМ) И ЧСТВВРТОМУ УПРЗВЛЯЮЩИМ выходам блока управления, второй управляющий выход - к третьему управляющему входу блока управления, а первый управляющий выход - к первому управляющему входу вычислительного блока, информационные входы которого соответственно связаны с информационнымивыходами блока формирования кода грубого отсчета и информационными выходами блока формирования кода точного отсчета, управляющий выход вычислительного блока подключен к первому управляющему входу блока управления, второй управляющий выход блока управления связан со вторым управляющим входом вычислительного блока, информационные выходы которого являются информационными выходами преобразователя перемещения в код.2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования кода точного отсчета выполнен из группы предварительных усилителей информационных сигнштов, подключенных к информационным входам блока формирования кода точного отсчета, аналогового мультиплексора, информационные входы которого связаны с выходами группы предварительНЫХ усилителей, ВЫХОД ЗНВЛОГОВОГО МУЛЬТИППСКСОРЗ ПОДКЛЮЧВН К входу двухканального фазоимпульсного селектора, содержащего два элемента И, элемент НЕ, последовательно соединенные усилитель-формирователь, вход которого соединен с выходом аналогового мультиплексора, амплитудный дискриминатор, первый и второй одновибраторы, при этом первый вход первого элемента И соединен с первым управляющим входом блока формирования кода точного отсчета и со входом элемента НЕ, второй вход первого элемента И связан о выходом второго одновибратора, подключенным также к первому входу второго элемента И, второй вход которого связан с выходом элемента НЕ, выходы первого и второго элементов И являются выходами двухканального фазоимпульсного селектора и Подключены соответственно к первому и второму счетчикам формирования кода точного отсчета, информационные выходы которых являются информационными выходами блока формирования кода точного отсчета,информационные выходы третьего счетчика подключены соответственно к адресным входам аналогового мультиплексора и информационным входам Дешифратора, выход которого связан с первым входом третьего элемента И, первым управляющим выходом блока формирования кода точного отсчета и входом третьего одновибратора, выход которого соединен со вторым управляющим выходом блока формирования кода точного отсчета, второй вход третьего элемента И соединен со вторым управляющим входом блока формирования кода точного отсчета,а ВЫХОД ТРЕТЬЕГО ЭЛСМБНТЭ. И ПОДКЛЮЧЕН К СЧОТНОМУ входу третьего счетчика.3. Преобразователь по п.1 отличающийся тем, что вычислительный блок содержит микропроцессор, мультиплексор, счетчик, дешифратор, элемент И и элемент НЕ, при этом первый управляющий вход вычислительного блока связан со входом элемента НЕ и с первым управЛЯЮЩИМ ВХОДОМ микропроцессора, ВЫХОД ЭЛЕМЕНТ НЕ ПОДКЛЮЧЕН К первому ВХОДУ элемента И, третий вход которого связан со вторым управляющим входом вычислительного блока, выход элемента И подключен к счетному входу счетчика, информационные выходы которого подключены к адресным входам микропроцессора, к соответствующим информационным входам мультиплексора и к информационным входам Дешифратора, соответствующие информационные входы мультиплексора подключены к информационным входам вычислительного блока, а информационные выходы мультиплексора - к информационным входам микропроцессора, управляющий выход Дешифратора подключен ко второму входу элемента И и второму управляющему входу микропроцессора, управляющий выход которого связан с управляющим выходом вычислительного блока, а информационные выходы микропроцессора соединены с информационными выходами вычислительного блока.Предлагаемое устройство относится к области автоматики, измерительной и вычислительной техники. Оно может найти применение в промышленных роботах, станках с числовым программным управлением для целей кодирования положения рабочего органа и инструмента, в производстве поплавковых уровнемеров с цифровым выходом, а также в качестве функционального узла устройства определения положения педали аксельратора, рулевого колеса, положения ветровых дверных стекол и ходовых колес автомобиля, положения шасси самолета во время взлета и посадки, кодирования угла наклона антенн, направляющихпусковьш установок ракет и т.п.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является преобразователь перемещения в код 1. Он содержит блок считывания, блок согласования, блок грубого отсчета и блок точного отсчета. Блок считывания выполнен в виде ферромагнитного цилиндрического основания с закрепленными на нем первичной обмоткой и вторичными обметками, вторичные обмотки разделены между собой диэлектрическими прокладками, подВИЭКНОГО ЭЛБМСНТН, ВЬЕПОЛНВННОГО В ВИДЕ ферромагнитного цилиндра. НСДОСТНТКОМ устройства-прототипа ЯВЛЯЕТСЯ МЭЛЫЙ ДИЗПЭЗОН преобразования КООРДИНЗТЬТлинейно-перемещающегося органа в цифровой код. Блок считывания питается пилообразнымнапряжением. Зависимость выходных напряжений блока считывания от перемещения аппроксимируется зависимостью напряжения от времени в блоке точного отсчета. Значение выходного напряжения работающей вторичной обмотки считывания сравнивается с изменяющимся напряжением в блоке точного отсчета, интервал времени от начала изменения напряжения в блоке точного отсчета до момента установления равенства этого напряжения и напряжения на выходе работающей вторичной обмотки блока считывания преобразуется в код, значение которого равно перемещению. Диапазон преобразования перемещения в код зависит от числа вторичных обмоток считывания, длины ферромагнитного цилиндрического основания с закрепленными на нем первичной обмоткой и вторичными обмотками. Увеличение длины ферромагнитного цилиндрического основания требует увеличения аппаратурных затрат на техническую реализацию блока считывания, блока согласования и блока грубого отсчета, повышает стоимость и снижает надежность работы преобразователя перемещения в код.Задачей изобретения является расширение диапазона преобразования величины линейных перемещений в цифровой код путем технической реализации многоканального фазоимпульсного измерительновычислительного метода определения пространственных координат.В предлагаемом устройстве диапазон преобразования прямопропорционально зависит от длины кодирующей пластины-основания преобразователя. То есть для получения большого диапазона преобразования соответственно требуется и длинная кодирующая пластина.Однако увеличение длины пластины при малом шаге укладки в нее электромагнитных элементов, в частности, одиночных проводников с током опроса, требует увеличения аппаратурных затрат на техническую реализацию блока коммутации этих проводников, что ухудшает эксплуатационные и массогабаритные характеристики преобразователя перемещения в код,повышает стоимость и снижает надела-гость его работы.Чтобы избежать этого недостатка мохсно прибегнуть к расширению шага укладки проводников за счет увеличения радиуса катушки индукционного первичного преобразователя, которая находится на подвижной части преобразователя перемещения в код.Такое решение обосновано тем, что шаг с 1 утотадш проводников опроса связан с радиусом г среднего витка катушки индукционного первичного преобразователя следующим соотношениемс 1 1011, (1) где ч - координата точки возникновешдя максимального информационного выходного сигнала катушки, когда она перемещается или находится в состоянии покоя относительно геометрической оси проводника с током 1 - коэффициент пропорциональности, варьируемьпй в пределах (0,5-0,8).В свою очередь о связана с радиусом катушки индукционного первичного преобразователягде в - высота расположения среднего витка катушки над плоскостью укладкиТаким образом Из выражений (1), (2) видно, что Шаг с 1 укладки проводников опроса мохсно увеличить за счет увеличения либо г, либо 11, или одновременного изменения этих параметров. Например, для случая, когда с 11 О мм, К 0,6, 1 т 3 мм, можно найти радиус (г 16 мм) катуцлш индукционного первичного преобразователя. Кату 1 ша такого радиуса представляет собой преобразователь с распределенными параметрами. Аналитически показано, что увеличение радиуса катушки индукционного первичного преобразователя ведет к снижению помехозащищенности и чувствительности преобразовательной системы одиночный проводник с импульсным током опроса - подвижная катушка индукционного первичного преобразователя перемещения в код.Качественное ухудшение этих двух вахных характеристик индукционного первичного преобразователя перемещения в код делает метод расширения диапазона преобразования путем увеличения радиуса катушки практически неприменимым и неперспективным.Поставленная задача решается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащем индукционный датчик положения, выполненный в виде неподвижного и подвижного элементов, блок формирования кода грубого отсчета и блок формирования кода точного отсчета, при этом выходы индукционного датчика положения соединены с информационными входами блока формирования кода точного отсчета, дополнительно введены вычислительный блок,усилитель считывания и блок управления, содержащий счетчик операций, дешифратор операций,семь элементов И, два элемента НЕ, генератор сит-тхроиштульсов, формирователь одиночных импульсов, генератор одиночных иштульсов и три одновибратора, при этом информационные выходы счетчика операций подключены к соответствующим информационным входам Дешифратора операщгй, а первый, второй и третий выходы Дешифратора операций подключены соответственно ко входу первого элемента НЕ, первым входам четвертого и пятого элементов И, выход первого элемента НЕ связан с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к первомууправляющему выходу блока управления, второй вход первого элемента И и первый вход второго элемента И объединены и подключены к выходу первого одновибратора, вход которого соединен с выходом второго одновибратора, связанного своим входом с выходом третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу третьего одновибратора, вход которого связан как с выходом шестого элемента И, так и с шиной Сброс, первьпй вход шестого элемента И соединен с первым входом блока управления, второй и третий входы шестого элемента И подключены соответственно к выходу второго элемента НЕ и к выходу генератора одиночных импульсов, вход которого соединен с выходом формирователя одиночных импульсов и со входом второго элемента НЕ, вход формирователя одиночных импульсов связан со входом запуска устройства, второй вход третьего элемента И подключен к выходу генератора синхроимпульсов, а выход этого элемента связан со вторым управляющим выходом блока управления и вторыми входами второго, четвертого и пятого элементов И, выходы которых соответственно подключены к пятому, четвертому и третьему управляющим выходам блока управления, перВЫЙ И ВТОРОЙ ВХОДЫ СЕДЬМОГО ЭЛЕМЕНТ И СООТВСТСТВСННО СОВДИНЕНЫ СО ВТОРЫМ И ТРЕТЬИМ управляющими входами блока управления, а выход седьмого элемента И связан со счетным входом счетчика операций блока управления, кроме того, подвижный элемент индукционного датчика положения выполнен в виде катуцпси индуктивности формирования кода грубого отсчета,подключенной к усилителю считывания, и группы дополнительных малогабаритных катушек индуктивности формирования кода точного отсчета, расположенных по концентрической окружности с Центром, совпадающим с центром катушки индуктивности формирования кода грубого отсчета, а неподвижный элемент выполнен в виде многовитковых прямоугольных рамочных катушек индуктивности, вмонтированных в неподвижную диэлектрическую пластину с шагом вдоль продольной оси перемещения, равным диаметру концентрической окружности, первые выводы катушек подключены к соответствующим выводам токоограничивающих резисторов,другие выводы резисторов объединены и подключены к первому выводу источника питания,второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, катушки индуктивности подвижного первичного электромагнитного преобразователя снабжены миниатюрными ферритовыми сердечниками, первые выводы катушек индуктивности формирования кода точного отсчета объединены и подключены к шине нулевого потенциала, а вторые - связаны с соответствующими информационными входами блока формирования кода точного отсчета, блок формирования КОДЭ. грубого отсчета содержит группу КЛЮЧЕЙ КОММУТНЦИИ, ВЬШОДЫ КОТОРЫХ ПОДКЛЮЧЕНЫ КО ВТОрым выводам соответствующих прямоугольных рамочных катушек неподвижного элемента индукционного датчика положения, входы ключей коммутации связаны с соответствующими выходами дешифратора номера ключа коммутации, а информационные входы Дешифратора номера ключа коммутации подключены к соответствующим информационным выходам счетчика грубого отсчета, являющимся одновременно информационными выходами блока формирования кода грубого отсчета, узел одноканальной фазоимпульсной селекции сигнала,включающий последовательно соединенные усилитель-Формирователь, амплитудный дискриминатор, формирователь и два одновибратора, элемент И-НЕ, первым входом соединенный с выходом второго одновибратора, второй вход элемента И-НЕ связан с выходом элемента НЕ,выход элемента И-НЕ подключен к единичному установочному входу триггера фазы, прямой выход которого соединен с входом третьего одновибратора, выход которого связан со вторым управляющим входом блока управления, стробируемьш вход Дешифратора номера ключа коммутации и вход элемента НЕ объединены и подключены к первому управляющему выходу блока управления, счетный вход счетчика грубого отсчета связан с третьим управляющим выходом блока управления, при этом выход усилителя считывания подключен к усилителю-формированию блока формирования кода грубого отсчета, первый ивторой управляющие входы блока формирования кода точного отсчета подключены соответственно к пятому и четвертому управляющим выходам блока управления, второй управляющий выход - к третьему управляющему входу блока управления, а первый управляющий выход - к первому управляющему входу вычислительного блока, информационные входы которого соответственно связаны с информационными выходами блока формирования кода грубого отсчета и информационными выходами блока формирования кода точного отсчета, управляющий выход вычислительного блока подключен к первому управляющему входу блока управления, второй управляющий выход блока управления связан со вторым управляющим входом вычислительного блока, информационные выходы которого являются информационными выходами преобразователя перемещения в код.Кроме того блок формирования кода точного отсчета выполнен из группы предварительных усилителей информационных сигналов, подключенных к информационным входам блока формирования кода точного отсчета, аналогового мультиплексора, информационные входы которого связаны с выходами группы предварительных усилителей, выход аналогового мультиплексора подключен к входу двухканального фазоимпулъсного селектора, содержащего два элемента И,