Преобразователь угла поворота вала в длительность импульсов

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ по авт. св. № 907568, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя , в него введены коммутататор и последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель и второй делитель напряжения, выход источника пилообразного напряжения подключен к одному входу коммутатора, выход второго делителя напряжения подключен к другому входу коммутатора ., выход которого подключен к другим входам компараторов, а другой вход двухполупериодного выпрямителя соединен с источником напряжения питания. ©

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ссс«с с . ю

РЕСПУБЛИК

0% (И) с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f2 О 14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЬПИЙ (61) 907568 (21) 3391574/18-24 . (22} 23.64.82 (46} 15.08.83. Веп. И 30 (72) В.Б. Ибрагимов . (71) Специальное конструкторское бюро

-геофизического приборостроения

АН Азербайджанской ССР (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 907568, кл. G 08 C 9/00, 6 01 В .7/00, 1980 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ

3(5в G 08 С 9/00; G 08 С 9/04р

6 01 В 7/00 по авт. св. У 907568, о т л и ч а ю . щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей пре" образователя, в него введены коммутататор и. последовательно соединенные двухполупериодный.выпрямитель и второй делитель напряжения, выход источника пилообразного напряжения под" ключен к одному входу коммутатора, выход второго делителя напряжения подключен к другому входу коммутатора, выход которого подключен к другим входам компараторов, а другой вход двухполупериодного выпрямителя соединен с источником напряжения питания. е

1035628

Изобретение относится к автомати-. ке и вычислительной технике и может быть использовано, например,. в информационно-измерительных системах для построения аналого-цифровых преобразователей угловых перемещений вала, связанного с контролируемым объектом.

По основному авт. св. h" 907568 известен преобразователь угла поворота вала в длительность импульсов, 10 содержащий источник напряжения пита" ния, синусно-косинусный датчик угла, выходы которого через выпрямители соединены с соответствующими входами первого и второго компараторов, ло- 15 гический блок, один выход которого подключен к выходу преобразователя, а другой соединен с первым входом триггера, выход которого через управляющий вход источника пилообраз- 20 ного напряжения подключен к другим входам компараторов и к входу нульоргана, выход которого соединен с вторым входом триггера, блок управления, делитель напряжения, третий 25 компаратор и третий выпрямитель, выход которого через делитель напряжения подключен к соответствующему входу третьего компаратора, выход которого соединен с первым входом ° gp блока управления, выходы которого соединены с входами логического блока, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к второму и третьему входам блока управления, а источник напряжения пи- тания подключен к входу третьего вы" прямителя, а вход нуль-органа соединен с другим входом третьего компаратора 1).

Известный преобразователь обладает нелинейной характеристикой преобразования и не может быть использован. для линейного преобразования угла поворота вала в длительность импульсов, что ограничивает его функциональные возможности и область применения.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей 50 преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в длительность импульсов введе" ны коммутатор и последовательно сое- Я диненные двухполупериодный выпрями" тель и второй делитель напряжения, выход источника пилообразного напря4 жения подключен к одному входу коммутатора, выход второго делителя напряжения подключен к другому входу коммутатора,.выход которого подключен к другим входам компараторов, а другой вход двухполупериодного выпрямителя соединен с источником напряжения питания.

Двухполупериодный выпрямитель (без элемента сглаживания) выполняет функцию формирователя модуля и необходим для обеспечения возможности преобразования угла поворота вала в длительность импульсов в каждом полупериоде напряжения питания. Второй делитель напряжения необходим для обеспечения условия равенства сравниваемых компараторами напряжений в октантных углах. Коммутатор необходим для подключения к соответствующим входам компараторов выхода источника пилообразного напряжения (в режиме работы с нелинейной характеристикой преобразования) или выхода дополни-. тельного делителя напряжения (в режиме работы с линейной характеристикой преобразования).

На фиг. t показана структурная схема преобразователя; на фиг. 2временные диаграммы его работы в линейном режиме.

Преобразователь угла поворота вала в длительность импульсов содержит синусно-косинусный датчик угла (СКДУ)

1, выпрямители 2-4, первый делитель

5 напряжения, источник б пилообразного напряжения, компараторы 7-9, нульорган 10, блок ll управления, устано вочные входы 12- 14, элемент ИЛИ 15, элементы И 16-22, элементы ИЛИ 23 и 24, логический" блок 25, элементы

i N-HE 26 и 27, элементы НЕ 28 и 29, триггер 30, источник 31 напряжения питания, коммутатор 32 и последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель 33 и второй делитель 34 напряжения..

Подача управляющего потенциала высокого уровня, соответствующего уровню логической "1", на один из установочных входов 12- 14 блока управления и установка коммутатора 32 в со" ответствующее положение задает режим работы устройства.

Преобразователь работает следующим образом.

Для режима работы преобразователя с тангенсной,(котангенсной) харак-.

3 1035 теристикой преобразования управляющий потенциал высокого уровня подается на установочный вход 14 блока 11 управления, подготавливая цепь прохождения потенциальных сигналов компараторов 7 и 8 на соответствующие входы логического блока 25. Коммута- . тор 32 устанавливается в положение

"1", при котором выход источника 6. пилообразного напряжения подключен !О к другим входам компараторов.

К первым входам компараторов 7 и 8 подключаются напряжения 0, 0 роторных (синусной и косинусной) обмоток

СКДУ 1, выпрямленные посредством вы- 1s прямителей 2 и 3 соответственно (напряжения на выходах выпрямителей обозначены через 01, Ugg). В исходном полоежнии "0" триггера 30 напряжение

U< с выхода источника 6 увеличивает- щ ся и по мере увеличения достигает уровня напряжений О® и 0 @ (сперва меньшего U, а затем большеro Ug), вызывая в моменты равенства 0 = U„, и U = U срабатывание соответствую- 2s щих компараторов. Если U = 0<>, 0 = 0 (в 1-, 4-, 4- и 8-х октан5 тах диапазона изменения угла поворота 9 ротора СКДУ 1), то сначала срабатывает компаратор 7, а затем - ком- 3р паратор 8; если U = U<>, 0 . = 0„8 (во 2-, 3-, 6- и 7-х октантах), то сначала срабатывает компаратор 8, а затем - компаратор 7. Сигнал высокого уровня с выхода сработавшего компаратора 7. (8) цоступает через элементы

И 17 (20) и ИЛИ 23 (24) блока 11 управления на соответствующий вход элемента И-HE 26 логического блока 25.

В момент времени, когда на обоих вхо- 4О дах элемента 26 будут сигналы высокого уровня (т.е. при выполнении равенства U = 0 ), перепадом "1-0" его выходного потенциала триггер 30 перебрасывается в положение "1"; при этом изменяется направление развертывающего пилообразного напряжения

U ; оно начинает уменьшаться по линейному закону. Сразу же компаратор, сработавший в момент выполнения равенства 0<=0, возвращается в исходное состояние; в момент выполнения равенства 0 =0>,à исходное состояние возвращается другой компаратор.

В момент достижения напряжением -55

U нулевого уровня (U =О) срабатывает нуль-орган 10, импульс с выхода которого возвращает триггер 30 в исход628 4 ное положение "0". В результате напряжение 0 вновь начинает увеличиваться и цикл измерения повторяется.

Изменение потенциального уровня выходных сигналов компараторов 7 и 8 передается через элементы НЕ 28 и 29 логического блока 25 на элемент

И-НЕ 27, который формирует импульсы с отношением длительности Г к периодуТ пропорциональным отношению

0„ /U<. В 1- Я-, 5- и 8-х октантах

=. r(ge), а в остальных актантах — ф с Й 9 ) °

Т

Таким образом, в данном режиме устройство обладает тангенсной (ко-..-. тангенсной) характеристикой преобразования.

В режиме работы преобразователя с синусной (косинусной) характеристикой преобразования управляющий но-. тенцил высокого уровня подается на установочный вход 13 блока 11 ynpasления и далее на соответствующие входы элементов И 18, 21 блока 11, подготавливая цепь прохождения потенциальных сигналов одного из компараторов 7 или 8 через элемент

ИЛИ 15 и компаратора 9 на соответствующие входы логического блока 25.

Коммутатор 32 находится в положении .

II1Il

По средст вом вы пря мителя 2, подключенного к источнику 31 напряжения питания, и последовательно с ним соединенного делителя 5 напряжения формируется опорное напряжение U, значение которого (за счет выбора коэффициента К деления делителя 5) устанавливается равным U - - ==О при 91&

= .45 о. Для. достижения требуемого апгоритма работы устройства в этом режиме необходимо последовательное срабатывание компараторов 7 (8) и 9 по мере развертки пилообразного напряжения 0< и выполнения равенства

u =u и 0 =0.=0

М

В исходном положении ("0") триг; гера 30 напряжение U с выхода источ" ника 6 увеличивается и по мере увеличения достигает уровня напряжений

0„„ и 0 . При выполнении равенства

0 -0> сигнал. высокого уровня с выхода одно о из компараторов 7 или 8, сработавшего первым, через элементы

ИЛИ 15, И 18 и ИЛИ 23 подается на первый вход элемента И-HE 26 блока

25; при выполнении равенства 0 0,. сигнал высокого уровня с выхода ком1035628 первь- сработал компаратор 7 (8), а вторым - компаратор 8 (7), то сигнал на выходе элемента И !б соответ- ствует фиксации равенства напряжений

0 и 02 (0 ), причем 0 (0.(В) = U-.

B исходном положении 0" триггера

30 напряжение 0< с выхода источника б увеличивается и по мере увеличения достигает уровня напряжений 0 8(U ), 10

U и 0 (Ц Е,), вызывая последовательное срабатывание компараторов

7 (8) 9 и 8 (7) ° При выполнении равенства U =U0 сигнал высокого уровня с О с выхода комйаратора 9 через элемен- ты И 22 и ИЛИ 24 блока 11 подается на первый вход элемента И-НЕ 26 блока 25; при выполнении равенства

0 0 сигнал высокого уровня с выхода элемента И 16 через элементы И 19 и ИЛИ 23 блока 1 I подается на второй вход элемента И-HE 26, перепадом

"1-0" выходного потенциала которого перебрасывает триггер 30 в положение

"1". В результате изменяется направ- ление пилообразного напряжения, т.е. оно начинает уменьшаться по линейному закону. Последовательно возвращаются в исходное состояние ранее сработавwe компараторы, срабатывает нульЗО орган 10, возвращающий триггер 30 в исходное положение "0", и т .д .

Дальнейшая последовательность операций аналогична рассмотренной выше для первых двух. режимов.

Изменение потенциального уровня действующих.на. входах логического блока 25 сигналов с выхода элемента

И 16 и с выхода компаратора 9 передается через элементы HE 28 и 29 блока 25 на элемент И-НЕ 27, который формирует импульсы с длительност.ью прОпорциондльной ОТНОшеНию Uo /06.

В 1-, 4-, 5- и 8-х октантах 7у

= f(secA), а в остальных актантах

45 Тд = f (cosec4) .

Таким образом, в данном режиме преобразователь обладает секансной (косекансной) характеристикой преобразования. паратора 9 через элементы И 21 и

ИЛИ 24 блока 11 подается на второй вход элемента И-НЕ 26, перепадом

"1-0" выходного потенциала которого перебрасывается триггер 30 в положение " 1". Б результате изменяется направление пилообразного напряжения: оно начинает уменьшаться по линейно" му закону. Сразу же компаратор 9 возвращается в исходное состояние.

В момент выполнения равенства 0 =0> в исходное состояние возвращается и другой компаратор.

Дальнейшая последовательность one раций аналогична рассмотренной выше для первого режима, В момент достиже ния напряжением U< .нулевого значения срабатывает нуль-орган 10, импульс с выхода которого возвращает триггер 3 в исходное положение "0". Напряжение

0 вновь начинает увеличиваться и цикл измерения повторяется. Изменени потенциального уровня выходных сигна лов компараторов 7 (3) и 9 передается через элементы НЕ 28 и 29 логичес кого блока 25 на элемент И-НЕ 27, ко тарый формирует импульсы с длительностью Гр, пропорциональной отношению U /Оа; В 1-, 4-, 5- и 8-х актантах 2 1 = f (s ina), а в остальных актантах а f(cos ); Таким образом, в данном режиме устройство обладает синусной (косинусной) характеристи" кой преобразования.

В режиме работы устройство с се" кансной (косекансной) характеристика преобразования управляющий потенциал высокого уровня подается на устано вочный вход 12 блока 11 управления и далее на соответствующие входы эле ментов И 19 и 22 блока 11, подготавливая цепь прохождения потенциальных сигналов с выходов элемента И 16 подключенного к выходам компараторов

7 и 8, и компаратора 9. на соответствующие входы логического блока 25.

Коммутатор 32 находится в положении "1", Для.работы преобразователя в данном режиме необходимо последовательное по мере развертки пилообразного

S0 напряжения 0 выполнение равенства

0 0 =О и Ос=0, где Ug - большее с м о из напряжений 0, Ugg. Для фиксации равенства Uc= Us используется элемент И 16, сигнал высокого уровня на выходе которого появляется только при условии поочередного срабатывания обоих компараторов 7 (8). Если

В режиме работы преобразователя с линейной характеристикой преобразования потенциал высокого уровня подается на установочный вход 14 блока 11 управления, а коммутатор 32 устанавливается в положение II, при котором к вторым входам компараторов 7, 8 и 9 подключается напряжение U> с выI хода делителя 34. В работу включается

1035 последовательно. соединенные двухполу,периодный выпрямитель 33 и делитель

34 напряжения.

Двухполупериодный выпрямитель 33 (в отличие от выпрямителей 2, 3 и 4 . он не имеет элемента сглаживания) подключен к источнику 31 напряжения

U1, питания и выполняет Функции формйррвателя модуля. С его выхода снимается напряжение аида (О> } (что необходимо для осуществления процес са преобразования в каждом полупериоде напряжения питания), которое по. дается на делитель 34 напряжения.

Коэффициент К> последнего выбирается 15 таким образом, чтобы обеспечить формирование на выходе делителя напряt жения Ои К (Ов}, удовлетворяющего условию U>=U где U - амплитудное

I значение напряжения 0, 0 =О® =0 20 о о при 9 45 . Это напряжение через коммутатор 32 подключается к компараторам 7 и 8 и сравнивается с напряжениями U и 02 соответственно (фиг. 2,а-1). 25

В зависимости от того, какое из этих напряжений (Q, 02в} меньше

628 8 по величине (8 1-, Й-, 5- и 8-х октантах 0 U а в остальных октантах О Ц ), срабатывает и возврацает в исходное состояние (фиг. 2,а-2) по мере развертки одной полуволны ! напряжения ОИ (фиг.2,а- 1) один из компараторов (компаратор 7, если Оц

01, или компаратор 8, если + gg) причем другой компаратор остается в исходном состоянии (фиг. 2,а-3), так как Ug U Сигналы с выходов компараторов проходят через элементы

И 17, ИЛИ 23 и 20, ИЛИ 24 блока 11 на логйческий блок 25, где иквертируются элементами НЕ 28 и 29 (фиг. 2,а-4; а-5) и подаются на элемент И-НЕ 27, который Формирует импульсы с длительностbe Ту, пропорциональной 8 . (Фиг. 2,а-6}.

8 данном режиме преобразователь обладает линейной характеристикой преобразования (фиг. 2,б).

Предложенный преобразователь мо= жет работать как с линейной, так и с нелинейной характеристикой, что расширяет его Функциональные возможности и область применения.

1035628

Р, град

Составитель А. Смирнов

Редактор Л. Веселовская Техред Т. Иаточка Корректор А. Тяско

Заказ 5837/51

Т/р

Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, W-35, Раушская наб., д. 4/5

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