Преобразователь угла поворота вала в код

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА НАЛА КОД, содержащий источник питания, подключенный к входу первого формирователя импульсов и входу фазовращателя, выход которого подключен к входу второго формирователя импульсов, генератор импульсов, первый элемент И, выход которого соединен с первым входом счетчика, выход первого формирователя , импульсов соединен с первым входом первого триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функшонапьных возможностей преобразователя , в него введены блок тактовых импульсов , триггеры, синхронизаторы, элементы И и ИЛИ, делители частоты, одновибратор, третий формирователь импульсов, регистр к комбинационный сумматор, первый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ; выход которого соединен с вторым входом счетчика, выход счетчика соеданен с первым входом регистра, выход второго и третьего формирователей импупьсов соединены с первыми входами соответствующих триггеров , выходы всех триггеров соединены с первыми входами синхронизаторов, выходы которых соединены с первыми входами элементов И, выходы элементов И через соответствующие делители, частоты соединены с вторыми входами триггеров, выход первого делителя частоты через одновибратор соединен с вторым входом регистра, выходы вторбго и третьего элементов И соед1тены с входами комбинационного сумматора, второй выход которого через четвертый делитель частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первый.выход блока тактовых импупьсов соединен с вторыми входами первого синхронизатора , второго и третьего элементов И, второй выход блока тактовых импульсов соединен с вторыми входами первого элемента , И, второго и третьего синхронизаторов, выход фазовращателя соединен с входом третьего формирователя импульсов, а выход гене-. ратора импульсов соединен с входом блока Од тактовых импупьсов. @ bD

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(511 G 08 С 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3367448/18-24 (22) 18.12.81 (46) 23.04.83. Бюл. Р 15 (72) А. П. Степанов, В. И. Григорьев,.

Ю. Д. Коротков, В. С. Шатунов и M. П. Долгих (53) 681.325 (088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Н 480100, кл. G 08 С 9/04, 1976. 2. Зверев А. E. и др. Преобразователи угло* вых перемещений в цифровой код", Л., "Энерния"., 1974, с. 154, рис. 78 (прототип). (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРО—

ТА ВАЛА КОД, содержащий источник питания, подключенный к входу первого формирователя импульсов и входу фазовращателя, выход которого подключен к входу второго формирователя импульсов, генератор импульсов, первый элемент И, выход которого соединен с первым входом счетчика, выход первого формирователя. импульсов соединен с первым входом первого триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены блок тактовых импульсов, триггеры, сннхронизаторы, элементы

И и ИЛИ, делители частоты, одновибратор, третий формирователь импульсов, регистр и комбинационный сумматор, первый выход ка„„SU„„. 1033998 А торого соединен с первым входом элемента

ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом регистра, выход второго и третьего формирователей импульсов. соединены с-первыми входами соответствующих триггеров, выходы всех триггеров соединены с первыми входамн синхронизаторов, выходы которых соединены с первыми входами элементов И, выходы элементов И через соответствующие делители. частоты соединены с вторыми входами триггеров, выход первого делителя частоты через одновибратор соединен с вторым входом регистра, выходы второго и третьего элементов И соединены с входами комбинационного сумматора, второй вы- I ход которого через четвертый делитель частоты соединен с вторым входом элемента

ИЛИ, первый. выход блока тактовых импульсов соединен с вторыми входами первого син- С хронизатора, второго и третьего элементов И, второй выход блока тактовых импульсов со- е единен с вторыми входами первого элемента

И, второго и третьего синхронизаторов, выход фазовращателя соединен с входом третье-" ф

ro формирователя импульсов, а. выход гене-. ратора импульсов соединен с входом блока © тактовых импульсов. ! 1а(Ф

1013998 тг

1 к1 тк 2.;а !

55

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике, и может быть использовано в фазовых системах программного управл ения.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, умножитель частоты, вход кото. рого совместно со входом фазовращателя подключен непосредственно к источнику питания, делитель частоты, блок выделения положительных отсчетных импульсов, блок вьщеления отрицательных отсчетных импульсов (1). г1едостатком известного преобразователя является малая рабочая скорость вращения вала фазовращателя, вследствие функциональной зависимости ее от дискретности преобразования фазы.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник питания, подключенный к входу первого формирователя импульсов и через фазовращатель к входу второго формирователя импульсов, выходы формирователей импульсов соединены с входами триггера, генератор импульсов, элемент И и счетчик (2).

Недостатком известного преобразователя также является малая рабочая скорость вращения вала фазовращения и малый диапазон преобразования учла..

Целью изобретения является повышение быстродействия и расширения функциональных возможностей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе угла поворота вала в код, содержащем источник питания, подключенный к входу первого формирователи импульсов и входу фазовращателя, выход которого подключен к входу второго формирователя импульсов, генератор импульсов, первый элемент И, выход которого соединен с первым входом счетчика, выход первого формирователя импульсов соединен с первым входом первого триггера, введены блок тактовых импульсов, триггеры, синхронизаторы, элементы И, ИЛИ, делители частоты, одновибратор, третий формирователь импульсов, регистр и комбинационные сумматор, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом регистра, выходы второго и третьего формирователей импульсов соединены с первыми входами соответствующих триггеров, выходы всех триггеров соединены с первыми входами синхронизаторов, выходы которых соединены с.первыми входами элементов И, выходы элементов И через соот5

45 ветствующие делители частоты соединены с вторыми входами триггеров, выход первого делителя частоты через одновибратор соединен с вторым входом регистра, выходы второго и третьего элементов И соединены с входами комбинационного сумматора, второй выход которого через четвертый делитель частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первый выход блока такто-вых импульсов соединен с вторыми входами первого синхронизатора, второго и третьего элементов И, второй выход блока тактовых импульсов соединен с вторыми входами первого элементв И, второго и третьего синхронизаторов, выход фазовращателя соединен с входом третьего формирователя импульсов, а выход генератора импульсов соединен с входом блока тактовых импульсов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, блок 2 тактовых импульсов, источник 3 питания, фазовращатель 4, формирователи 5 — 7 импульсов, счетчик 8, регистр.9, одновибратор 10, триггера 11 — 13„синхронизаторы 14 — 16, элементы 17 — 19 делители

20 — 22 частоты, комбинационный сумматор

23, делитель 24 частоты и элемент ИЛИ 25, выходы 26 и 27.

Приведенные на фиг. 2 диаграммы поясняют работу узлов преобразователя, где обозначено: опорный сигнал Cl источника 3 питания с частотой 30с, измерительный сигнал с выхода фазовращателя 4; выходные сигналы 8, 7>д с формирователей 5 — 7 импульсов; выходные сигналы Ã,Äñ, g элементов

И 17 — 19, соответственно; выходной сигнал о элемента ИЛИ 25, выходной сигнал К одновибратора 10..

Преобразователь работает следующим образом.

Блок 2 тактовых импульсов формирует две последовательности чередующихся тактовых импульсов (ТИ1 и ТИ2), длительность которых равна длительности импульсов генератора 1 импульсов, а частота на его выходах равна где 2 „, — частота первой и второй потк1 тк2 следовательности тактовых импульсов (ТИ1, ТИ2); — частота генератора 1 импульГ сов, Частота генератора 1 импульсов и коэффициент деления делителей 20 — 22 частоты при заданной частоте опорного сигнала источника 3 питания, выбираются исходя из требуемой дис4

Очевидно, что при изменении фазы измерительного сигнала относительно опорного иа ве". .личину 2 1С, в регистре 9 установится число, равное коэффициенту деления делителей 20 — 22. . . Таким образом, изменению числа в регистре на "1 соответствует поворот вала фазовращателя 4 на дискрету угла Л, равную =ЯФ1РМ, где P — число -пар полюса фазо-. вращателя. !

О При повороте вала формирователя на угол = 21 счетчике 8 накапливается чися. Ql6г ло + =4= ир М q которое с частотой сигнала, (фиг, 2к) переписывается с соответствующим знаком в регистр 9.,Здесь M -лю-. бое число, отвечающее условию ! Q

0<и» 1

pN где д — обозначает емкость счетчика 8.

Таким образом, при надлежащем, выборе, 20 Q, p u g вал фазовращателя может поворачиваться на много вотен или даже тысяч оборотов, а предлагаемое устройство обеспечит соответствующее преобразование угла поворота в цифровый код.

2$

Максимальная угловая скорость фазовращателя в предлагаемом преобразователей а саг определяется как максимально допустимое изменение фазы измерительного сигнала, равное 6(Я . За время Т Я опорного сигнала.

З0 Исходя иэ этого, с учетом числа пар полю-. сов фазовращателя Р, 1013998 астм тих r

М N 2N =2ХОС.i где 1 — коэффициент деления делителей

20 — 22; с- частота опорного сигнала источника питания.

Сигнал (фиг. 2е) с выхода элемента И 17 подается на вычитающий вход счетчика 8. Сагпалы с элементов И 18, 19 подаются на сум-, мирующие входы комбинационного сумматора

23. Сигналы с его выходов 26 "Сумма" И 27

"Перенос" подаются: с выхода 26 на элемент

ИЛИ 25 через делитель 24 частоты, имеющий коэффициент деления "2", а с выхода 27— непосредственно.

Результирующий сигнал с выхода элемента ИЛИ 25 подается на суммирующий вход счетчика 8 и представляет собой последовательность пачек отсчетных импульсов, следую.щих одна за другой, при частоте импульсов в в пачках, равной%,2 и . На регистр 9 по1 даются импульсы переписи (фиг. 2к) с выхода делителя частоты 20 через одновибратор 10.

При неподвижном вале фаэовращателя 4, при любом его положении, количество импуль: сов, поступающих на суммирующий и вычитающий входы счетчика 8, одинаково и результат отсчета, который переписывается в регистр

9 за каждый период следования импульсов пе. реписи не изменяется. Если схема работает после установки в нуль, то число, переписы. ваемое в регистр, соответствует нулю.

При повороте вала фазовращателя, соответствующем отставании фазы, например ЬЧ » (фиг. 2), в сигнале (фиг. 2и) этому изменению фазы соответствует отсутствие импульсов и на суммирующий вход счетчика 8 поступит меньшее количество импульсов, чем на его вычитающий. Результат отсчета, переписываемый в регистр 9, соответствует изменению фазы A%4 со знаком минус.

При повороте вала фазовращателя, соответствующем опережению фазы, например Ь фя (фиг. 2), в сигнале (фиг. 2и) этому изменению фазы соответствует двойное количество импульсов, и на суммирующий вход реверсив ного счетчика 8 поступит большее количество импульсов, чем на его вычитающий. Результат отсчета, переписываемый в регистр 9, соответсвует изменению фазы ЬЧ со знаком плюс. (1 Иацц т иФ,>

-Г12 Р

3. .кретности преобразования фазы иэ соотношения

35 где хс — частота опорного сигнала (частота питания фазовращателя) .

Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет повысить быстродействие по сравнению с известным за счет того, что до40 пустимая угловая скорость преобразователя не зависит от. величины дискретности и расширить его функциональные возможности за счет увеличения диапазона преобразования угла до йИ Ж

43

Оснащение станков с ЧПУ предлагаемым . преобразователем с цифровой индикацией по . зволит оперативно производить установку режущего инструмента в исходную точку и контроль размеров в процессе обработки деталей (при этом механическая "привязка" дополни тельного фазового датчика не требуется).

1013998

1013998

Составитель Б. Барбараш

Техред Т.Фанта Корректор М. Шароши гедактор T. Киселева

Заказ 3022/60 Тираж 616

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Ф

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4