Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Для экзамена / УП ВТ ПИ.doc
Скачиваний:
155
Добавлен:
15.11.2014
Размер:
28.42 Mб
Скачать

7. Аналого-цифровые преобразователи механических перемещений

7.1. Классификация

Рис. 7.1. Классификация АЦП механических перемещений.

Существует три основных метода преобразования непрерывных величин в дискретные:

- метод последовательного счета (метод подсчета единичных приращений аналоговой величины);

- метод считывания;

- метод сравнения и вычитания;

Для преобразователей механических перемещений в цифровой код нашли применение только два первых метода – метод последовательного счета и метод считывания.

Преобразователи последовательного счета.

АЦП последовательного счета делятся на циклические и накапливающие.

Циклические получили наибольшее распространение, имеют постоянный цикл преобразования, который определяет динамические показатели изменения аналоговой величины, выполняются с промежуточным преобразованием в частоту, фазу, временной интервал, амплитуду.

В накапливающих АЦП физическое перемещение с помощью специального устройства разделяется на ряд одинаковых элементарных приращений (одна дорожка кодовой шкалы).

Переход к дискретной форме представления всего перемещения осуществляется путем подсчета числа приращений.

Поскольку происходит измерений лишь приращений, то данные преобразователи имеют большое быстродействие.

Недостаток: возможность появления систематической погрешности, за счет сбоев, прерывания последовательности в передаче элементарных приращений.

Преобразователи считывания.

АЦП считывания имеют кодовую шкалу, перемещающуюся пропорционально измеряемой величине, и набор чувствительных элементов.

Формирование кода осуществляется путем опроса чувствительных элементов:

- одновременного в преобразователях параллельного действия;

- поочередного в преобразователях последовательного действия.

7.2. Преобразователи перемещений в код накапливающего типа

В преобразователях перемещения в код накапливающего типа, измеряющих приращение, движение входной оси условно разбивается на единичные приращения – кванты, на появление которых реагирует чувствительный элемент преобразователя.

При появлении приращения угла, равного кванту, чувствительный элемент посылает сигналы.

Поскольку все сигналы, характеризующие появление приращения угла, равного кванту, имеют один и тот же вид, только с помощью счетчика могут быть получены данные о количестве приращений от некоторого положения входной оси, принимаемого за нулевое.

Единственной характеристикой единичного перемещения является его знак, говорящий о направлении движения.

Для получения правильного значения полного угла поворота сигналы чувствительного элемента должны суммироваться с учетом направления движения, а значит, при изменениях направления движения входной оси преобразователя, счетчик должен переключаться со сложения на вычитание или наоборот, т.е. должен работать в реверсивном режиме.

Состав накапливающего преобразователя:

- задающий элемент или квантованная шкала, разбитая на соответствующее число единичных участков;

- чувствительный элемент (он же считывающий элемент);

- элемент, определяющий направление движения входной оси;

- реверсивный счетчик.

Из принципа работы накапливающего преобразователя следует, что счетчик должен быть всегда подключен к чувствительному элементу, что исключает возможность построения многоканального преобразователя этого типа.

Наиболее существенным недостатком накапливающих преобразователей является возможность появления систематической ошибки при пропадании одного или нескольких сигналов чувствительного элемента.

Из-за этой особенности преобразователями накапливающего типа пользуются в основном, когда необходимо определить на абсолютную величину перемещения, а его приращение.

На рисунках 7.2-7.5 представлены блок-схема и временные диаграммы работы устройства с реверсивным счетчиком муаровых полос, позволяющих получить два импульса на каждую полосу.

От фотоприемников балансных пар, синусоидальные сигналы I и II, сдвинутые по пространственной фазе на поступают в усилители-формирователиУФ1 и УФ2. Каждый из формирователей имеет по два выхода. С одного выхода формирователя снимается прямоугольное напряжение с той же фазой, что и входной синусоидальный сигнал, а с другого выхода – прямоугольное напряжение с фазой, сдвинутой на по отношению к первому.

Рис. 7.2. Блок-схема накапливающего преобразователя.

В результате на выходах формирователей Ф1 и Ф2 образуются четыре прямоугольных напряжения , три из которых сдвинуты относительно каждого предыдущего на величинупо пространственной фазе.

Выходные сигналы иподаются на дифференцирующие цепиД1 и Д2. Продифференцированные импульсы ипоступают на соответствующие схемы совпадения группыИ1, И2, И3, И4.

На вторые входы схем совпадения подаются соответствующие потенциальные сигналы и.

Для показанной на блок-схеме коммутации входов и выходов схем совпадений И1, И2, И3, И4, импульсы вырабатываются на шине прямого хода и затем подаются на вход реверсивного счетчика, если измерительная растровая решетка движется в прямом направлении.

Рис. 7.3. Временная диаграмма прямого хода преобразователя.

Рис. 7.4. Временная диаграмма обратного хода преобразователя.

Рис. 7.5. Расположение считывающих элементов.

При движении измерительной решетки в обратном направлении счетные импульсы появляются на шине обратного хода и затем подаются на вход реверсивного счетчика.

При перемещении решетки на один шаг на счетчик подаются два импульса. Т.е. данное отсчетное устройство обладает разрешающей способностью, соответствующей ½ шага растра.

В качестве задающего элемента служат дифракционные решетки, недостатками которых является сложность изготовления и дороговизна.

Предельная точность метода счета дифракционных муаровых полос равна 1-2 мкм.

Достоинство – простота реализации.

Недостатки:

- необходимость постоянного подключения считывающих элементов к счетчику, что исключает многоканальность;

- возможность наличия систематической накапливающейся ошибки.

Соседние файлы в папке Для экзамена