Преобразователь угла поворота вала в код

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19> .й О1) зсЯ1) G 08 С 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕПЬСТБУ (21) 3391575/18-24 (22) 23. 04. 82 (46) 15. 08. 83. Бюл. h" 30 (72) В. Б. Ибрагимов (71,) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения АН Азербайджанской ССР (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 428427, кл. G 08 С 9/04, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

И 651388, кл. G 08 С 9/04, 1977

Авторское свидетельство СССР

И 836643, кл. G 08 С 9/04, 1979 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий сельсин, выходы которого подключены к коммутатору и информационным входам блока грубого отсчета, один выход которого подключен к управляющему входу фазоинвертора, а другие выходы подключены к управляющим входам коммутатора, выход коммутатора подключен к входу первого компаратора и к информационному входу элемента аналоговой памяти, источник напряжения питания, подключенный к входу сельсина, к опорному входу блока грубого отсчета и через фазоинвертор к одному входу второго компаратора, выход которого подключен к нулевому входу первого триггера и к единичному входу второго триггера, единичный выход первого .триггера подключен к управляющему входу элемента аналоговой памяти, выход которого подключен к другому входу втопг гп кпмпаратора, выходы первого ком. паратора подключены к входам третьего триггера, генератор импульсов, подключенный к счетному входу четвертого триггера и к одному входу первого элемента И, другой вход которого соединен с единичным выходом пятого триггера, выход четвертого триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к входу сложения первого реверсивного счетчика, выход первого реверсивного счетчика подключен к входу первого дешифратора, первый ь элемент ИЛИ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, второй элемент ИЛИ, шестой триггер, счетчик, второй реверсивный счетчик . С, и второй. дешифратор, выходы дешифраторов через второй элемент ИЛИ подключены к единичному входу первого триггера и к нулевому входу пятого триггера, выходы первого компаратора через первый элемент ИЛИ под ключены к одному входу третьего элемента И,выход которого подключен к нулевому входу второго триггера и к единичному входу пятого триггера, выход второго триггера подключен к одному входу четвертого элемента И, другой вход которого соединен с генератором импульсов, а выход под" ключен к счетчику, выход четвертого . ф триггера подключен к первому входу пятого элемента И, выход первого элемента И подключен к первым входам шестого и седьмого элементов И, нулевой выход третьего триггера под" ключен к вторым входам пятого и шес1035629 того элементов И, а единичный выход третьего триггера подключен к вторым входам второго и седьмого элементов И и к C-входу шестого триггера, D -вход которого соединен с источником команды "Пуск"; а единичный выход подключен к третьим входам второго, пятого, шестого, седь-. мого элементов И и к другому входу

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования углового положения 5 первичных датчиков в цифровой код.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие сельсин, первичная обмотка которого соединена с источником напряжения пита- 10 ния, переключатель, блок грубого отсчета, входы которого соединены с вторичными обмотками сельсина и источником нарряжения питания, первые выходы - с управляющими входами пе- 15 реключателя, вторые выходы — с входами старших разрядов счетчика, два компаратора, триггер, один из входов которого подключен к выходу второго компаратора, а выход — к одному из 20 входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - со счетным входом счетчика, выход которого является выходом устройства, вторичные 25 обмотки сельсина через выпрямители и переключатель соединены с одним из выходов второго компаратора, другой вход которого и вход первого компаратора подключены к источнику напряжения питания, а выходы первого компаратора подключены к источнику напряжения питания, а выходы первого компаратора подключены к управляющим входам блока грубого отсчета, вентиля и к установочному входу счетчика C 1J.

Недостатком преобразователя явля-. ется низкое быстродействие, обусловленное наличием операции выпрямле:ния фаэных напряжений сельсина. третьего элемента И, выход шестого элемента И подключен к входу вычитания первого реверсивного счетчика, выходы пятого и седьмого элементов

И подключены соответственно к входам сложения и вычитания второго реверсивного счетчика, выходы которого подключены к входам второго дешифратора.

Известно устройство, содержащее сельсин, первичная обмотка которого соединена с источником напряжения питания, а вторичные обмотки — с входами переключателя, два компаратора, блок грубого отсчета, входы, которого соединены с вторичными обмотками сельсина и источником напряжения питания, первые выходы — с управляющими входами переключателя, второй выход - с управляющим входом фаэоинвертора, сигнальный вход ко, торого подключен к источнику напряжения питания, а выход - к одному входу второго компаратора, другой

D вход которого соединен с выходом элемента аналоговой памяти, сигнальный и управляющий входы которого сое динены соответственно с выходами переключателя и первого триггера, вход которого подключен к выходу второго компаратора, второй триггер, входы которого соединены с выходами компараторов, а выход — с одним из входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — со счетным входом счетчика, выход которого является выходом устройства, пиковый детектор, вход которого соединен с выходом переключателя, а выход - с входом первого триггера, причем вход первого компаратора подключен к выходу фазоинвертора 2 3.

Недостатком такого преобразователя является. низкое быстродействие, обусловленное тем, что отсчет угла поворота вала в цифровой форме можно снять только один раз за период напряжения питания сельсина.

Наиболее близким по техническому решению к предложенному является

35629 4

3 10 преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сельсин, выходы которого подключены к коммутатору и информационным входам блока грубого отсчета, один выход которого подключен к управляющему входу фазоинвертора, а другие выходы подключены к управляющим входам коммутатора, выход коммутатора подключен к входу первого компаратора и к информационному входу элемента аналоговой памяти, источник напряжения питания, подключенный к входу сельсина, к опорному входу блока грубого отсчета и через фазоинвертор к одному входу второго компаратора, выход которого подключен к нулевому входу первого триггера и к единичному входу второго триггера, единичный выход первого триггера подключен к управляющему входу элемента аналоговой памяти, выход которого подключен к другому входу второго компаратора, выходы первого компаратора подключены к входам третьего триггера, генератор импульсов, подключенный к счетному входу четвертого триггера и к одному входу первого элемента И, другой вход которого соединен с единичным выходом пятого триггера, выход четвертого триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход котррого подключен к входу

- сложения первого реверсивного счетчика, выход первого реверсивного счетчика подключен к входу первого дешифратора, первый элемент

ИЛИ, входы которого соединены с единичными выходами второго и третьего триггеров, а выход подключен к второму входу второго элемента И,один выход первого компаратора подключен к нулевому входу второго триггера, а другой выход — к единичному входу пятого триггера, нулевой вход которого и единичный вход первого триггера соединены с выходом пер вого дешифратора, регистр, установочные входы которого соединены ;c выходами разрядов реверсивного счетчика, а управляющий вход соеди-, нен с выходом первого компаратора, выход первого элемента И подключен к входу вычитания первого реверсивного счетчика $ 3).

Недостатком такого преобразователя является невысокое быстродействие, поскольку частота смены инфор5

55 мации в преобразователе равна частоте напряжения питания.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сельсин, выходы которого подключены к коммутатору и информационным входам блока грубого отсчета, один выход которого подключен к управляющему входу фазоинвертора, а другие выхо" ды подключены к управляющим входам коммутатора, выход коммутатора под" ключен к входу первого компаратора и к информационному входу элемента аналоговой памяти, источник напряжения питания, подключенный к sxoду сельсина, к опорному входу блока грубого отсчета и через фазоинвертор к одному входу второго компаратора, выход которого подключен к нулевому входу первого триггера и к единичному входу второго триггера, единичный выход первого триггера подключен к управляющему входу элемента аналоговой памяти, выход которого подключен к другому входу второго компаратора, выходы первого компаратора подключены к входам третьего триггера, генератор импульсов, подключенный к счетному входу четвертого триггера и к одному входу первого элемента И, другой вход ко" торого соединен с единичным выходом пятого триггера, выход четвертого триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к входу сложения первого реверсивного счетчика, выход первого реверсивного счетчика подключен к входу .первого дешифратора, первый элемент ИЛИ, введены третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, второй элемент ИЛИ, шестой триггер, счетчик, второй дешифратор, выходы дешифраторов через второй элемент ИЛИ подключены к единичному входу первого триггера и к нулевому входу пятого триггера, выходы первого компаратора через первый элемент ИЛИ подключены к одному входу третьего элемента И, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера и к единичному входу пятого триггера, выход второго триггера подключен к одному входу четвертого элемента И, другой вход которого соединен с генератором

f 10356 импульсов, а выход подключен к счет-. чику, выход четвертого триггера подключен к,первому входу пятого weмента И, выход первого элемента И

I подключен к первым входам шестого и седьмого элементов И, нулевой выход третьего триггера подключен к вторым входам пятого и шестого элементов И, а единичный выход третьего триггера подключен к вторым входам >0 второго и седьмого элементов И и к

С-входу шестого триггера, 0-вход ко-. торого соединен с источником команды

"Пуск", а единичный выход подключен к .третьим входам второго, пятого, 15 шестого, седьмого элементов И и к другому входу третьего элемента И, выход шестого элемента И подключен к входу вычитания первого реверсивного счетчика, выходы пятого и седьмого элементов И подключены соответственно к входам сложения и вычитания второго реверсивного счетчика, выходы которого подключены к входам второго дешифратора. 25

На фиг. 1 показана структурная схема преобразователя; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Преобразователь содержит сельсин зо первичная обмотка которого подключена к источнику 2 напряжения питания, а вторичные обмотки через коммутатор 3 — к входу первого компаратора 4, блок 5 грубого отсчета, выходы которого соединены с вторичными обмотками,сельсина 1 и источником 2 напряжения питания, а выходы - с управляющими входами коммутатора 3 и с управляющим входом Фазо- 4 инвертора 6, сигнальный вход которого подключен к источнику 2,напряжения питания, а выход - к одному из входов второго компаратора 7, другой вход котоРого соединен с выходом эле- 45 мента 8 аналоговой памяти, сигнальный и управляющий входы которого соединены соответственно с выходами коммутатора 3 и триггера 9, входы

S u R которого соединены соответственно с выходом элемента ИЛИ 10 и

50 общей точкой соединения выхода второго компаратора и входа S триггера

11, вход R которого подключен к выходу элемента .И 12, а выход - к одному из входов элемента И 13, другой вход которого подключен к выходу генератора 14 импульсов, а выход - к счетному входу счетчика 15, выход

29 а которого является выходом младших разрядов преобразователя, входы элемента ИЛИ 16 соединены с выходами первого компартора 4, а выход подключен к одному из входов элемента

И 12, другой вход которого соединен с выходом триггера 17, а выход элемента И 12 подключен к входу S триггера 18, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 10. Выход триггера 18 подключен к одному из входов элемента И 19, другой вход которого соединен с выходом генератора

14 импульсов и счетным входом триггера 20. Входы триггера 21 соединены с выходами первого компаратора 4. Первые входы элементов И 22-25 соединены с выходами элемента И 19 и триггера 20, вторые входы элементов И 22 -25 соединены с выходами триггера 21, а третьи входы — с выходом триггера 17, вход синхронизации (С ) которого соединен с единичным выходом триггера 21. D-вход триггера 17 соединен с источником команды "Пуск" (не показан). Входы реверсивных счетчиков 26 и 27 соединены с выходами элементов И 22, 24 и 23, 25 соответственно, а выходыс входами дешифраторов 28 и 29, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ 10. в

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжения U4 0 0> вторичных обмоток сельсина 1 поступают на блок 5 грубого отсчета. Этот блок, в зависимости от знака фазы указанных напряжений относительно напряжения 0> питания сельсина, снимаемого с выхода источника 2, формирует код М4. грубого отсчета угла поворота 9 ротора сельсина, который изменяется с дискретностьюЬ9= К 60 {где K=O 1,...5) и является выходным кодом старших разрядов преобразователя; сигналы управления коммутатора 3, который подключает к входу компаратора 4 одно. из фазных напряжений 0„ сельсина (в 1- и 4-м сектантах U = 0„, во

2- и 5-м сектантах U = U, а в 3и 6-м сектантах U„- = U>); сигнал управления фазоинвертором 6, который в зависимости от номера сектанта инвертирует напряжение 0> питания или пропускает его на вход компаратора 7 без изменения полярности, что нужно для обеспечения синфазности напрявого выхода триггера. 21 (фиг.2,ж ) поступает на вторые входы элементов

И 24 и 25, при этом импульсы с частотой т с выхода триггера 20 проходят через элемент И 25 на вход сложения реверсивного счетчика 27 в те" чение второго полупериода напряжения 0> (фиг.2,л), а импульсы .с частотой ., с выхода генератора 14 че" рез элементы И 19 и 24 — на вход вычитания реверсивного счетчика 26 (йиг.2,и ).

Так как в режиме вычитания импульсы на реверсивный счетчик 26 поступают с частотой, вдвое большей, чем в режиме сложения, он устанавливается в нулевое состояние за интервал времени равный Т/4 (где Т - период напряжения U ) с момента перехода напряжения из положительной области в отрицательную. Нулевое состояние реверсивного счетчика 26, соответствующее амплитудному значению 0 (фиг.2,а), фиксируется дешифратором

28, импульс с выхода которого (Фиг.2,к ) проходит через элемент

ИЛИ 10 и возвращает триггер 18 в э сходное положение "0" (фиг.2,н). При. этом прекращается поступление им" пульсов генератора 14 на реверсивный счетчик 26 через элементы И 19 и 24. Триггер 9 устанавливается в положение "1" (фиг.2,о), при этом разрешающий потенциал с единичного выхода Триггера 9 переводит элемент 8 аналоговой памяти в режим хранения амплитудного значения 0„,напряжения 0,;которое до срабатывания компаратора 7 остается практически постоянным (фиг.2,а),В момент времени, когда значение U напряжения U; становится

jnl равным текущему значению напряжения

u (u„- =0„ ), срабатывает компаратор 7, импульс с выхода которого (фиг.2,п) возвращает триггер 9 в исходное положение "0" (фиг.2,о). Зле-. мент 8 аналоговой памяти вновь переходит в режим слежения (фиг.2,а).

Триггер 11 устанавливается в положе" ние "1" (фиг.2,р). При этом разреша" ющий потенциал с выхода триггера 11 открывает элемент И 13 и импульсы генератора 14 начинают заполнять счетчик 15 (фиг. 2,с ).

B момент времени, соответствующий переходу напряжения U. из отрицательной области в положительную, вновь срабатывает компаратор 4, импульс с первого выхода которого (фиг.2,г) 7 1035629

8 жений U; и напряжения 0> на выходе фазоинвертора (фиг.2,а ).

8 исходном состоянии триггер 17 и триггеры 9, 11 и 18 находятся в .положении "0", счетчик 15 и реверсивные счетчики 26 и 27 установлены в нуль. Триггер 20, выполняя функции делителя частоты f тактовых импульсов генератора 14 на два, поочередно перебрасывается из одного положения в другое этими импульсами а триггер 21 - выходными импульсами компаратора 4, срабатывающего в моменты времени, соответствующие переходу напряжения U из отрицательной области в положительную (фиг.2,r) и обратно (фиг.2,д).

Процесс измерения начинается с момента подачи разрешающего потенциала высокого уровня, соответствующего уровню логической "1". на вход "Пуск" преобразователя (фиг.2,б). При очередном переходе напряжения U „ из отрицательной области в положительную . импульс с первого выхода компаратора 4 (фиг ;2,г) проходит через элемент

ИЛИ 16 (но не проходит через элемент

И 12), устанавливает задним фронтом .триггер 21 в положение "1" (фиг.2,е) перепад потенциала с единичного выхода которого устанавливает триггер

17 в положение "l (фиг.2,в ). При этом разрешающий потенциал появляется на третьих входах элементов

И 22-25 и на вторых входах элементов И 22 и 23. 35

Импульсы с частотой 1 с выхода триггера 20 проходят через элемент

И 22 на вход сложения реверсивного счетчика 26 в течение первого полу- 4О . периода напряжения 0„ (фиг.2,з). 8 момент времени, соответствующий переходу этого напряжения из положительной области в отрицательную (фиг.2,а), вновь срабатывает компаратор 4, импульс с второго выхода которого (фиг.2,д ) проходит через элементы ИЛИ 16 и И 12 на вход S триггера 18 и устанавливает его в положение "1" (фиг,2,н ). При этом разре" шающий потенциал с единичного выхода триггера 18 открывает элемент И 19 и тактовые импульсы генератора 14 с частотой f проходят на первые вхо." ды элементов И 23 и 24, из которых в зависимости от положения триггера

21 будет открыт только один. Триггер 21 устанавливается в положение

"0" и разрешающий потенциал с нуле5629 .<0 торого (фиг.2,к) проходит через элемент ИЛИ 10, возвращает триггер

18 в исходное положение "0" (фиг 2, н) и устанавливает триггер 9 в положение "1" (фиг.2,о ). При этом разрешающий потенциал с единичного выхода триггера 9 переводит элемент 8 аналоговой памяти в режим хранения амплитудного значения О„ „„напряжения

U>(фиг.2,а). В момент времени,. когда выполняется равенство U; =Uä, I срабатывает компаратор 7, импульс с выхода которого (фиг.2,n ) возвращает . триггер 9 в исходное положение "0" (фиг.2,o) при этом элемент 8 аналоговой памяти вновь переходит в режим слежения (фиг.2,а ). Триггер 11 устанавливается в положение "1"(фиг.2,р), Разрешающий потенциал с выхода триггера 11 открывает элемент И 13, и импульсы генератора 14 начинают заполнять счетчик 15 (фиг.2,с) до момента перехода напряжения U из положительной области в отрицательную и очередного срабатывания компаратора 4.

103

Дальнейшая последовательность опе- раций аналогична рассмотренной выше.

Чтобы закончить процесс измерения, достаточно снять разрешающий потенциал с входа "Пуск", при этом ближайший перепад потенциала "0- 1" на С-входе триггера 17 устанавливает

его в положение 0".

Такое выполнение преобразователя пдзволяет получить два отсчета угла поворота в каждом периоде напряжения U (О„), кроме первого (фиг.2.,с)

1 что повышает быстродействие преобразователя вдвое по сравнению с известным. проходит через элементы ИЛИ lб,и

И 12 и возвращает триггер 11 в исходное положение "0" (фиг.2,р). При этом прекращается поступление импульсов генератора 14 на счетчик 15 (фиг.2,с1 и в нем остается код пропорциональный с в диапазаоне 60 о.

Триггер 18 устанавливается в положение "l" (фиг.2,н ), при этом разрешающий потенциал с выхода триггера 10

18 открывает элемент И 19 и импульсы генератора 14 поступают на первые входы элементов И 23 и 24, проходя через один из них в зависимости от состояния триггера 21. Триггер 21 устанавливается в положение "1", при этом разрешающий потенциал с единичного выхода триггера 2 1 (фиг.2,е) подается на вторые входы элементов

И 22 и 23, Импульсы с частотой 4т(2с выхода триггера 20 проходят через элемент

И 22 на вход сложения реверсивного счетчика 26 в течение третьего попупериода напряжения U„ (фиг.2,з), а импульсы с частотой f с выхода генератора 14 через элементы И 19 и

23 - на вход вычитания реверсивного счетчика 27 (фиг.2,м). Так как в ре* жиме вычитания импульсы на ре, версивный счетчик 27 поступают с частотой вдвое большей, чем в ре" жиме сложения, он устанавливается в нулевое состояние за интервал времени, равный Т/4 с момента последнего перехода напряжения U; из отрицатель- 5 ной области в положительную. Нулевое состояние реверсивного счетчика

27, соответствующее амплитудному значению U в области положительных значений U„ (фиг.2,а) фиксируется де-4о шифратором 29, импульс с выхода ко1

I 035629

103Ж9

Составитель A.ÑèèðíoB

Редактор Л.Веселовская Техред А,Бабинец Корректор А.Повх ю

Заказ 5837/51 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ осударственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

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

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