Преобразователь угла поворота вала в код

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРО ТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы которого соединены со входными обмот ками фазовращателя, два нуль-органа, два формирователя импульсов, первый счетчик, два RS-триггера, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго элементов И, о тличающийся тем, что, с це лью повыиения быстродействия преобра ;зователя, в него введены второй счетчик , сумматор, блок вычитания, третий формирователь импульсов и третий нуль-орган, вход которого соединен с первым В1ТХОДОМ генератора синусоидального напряжения, а выход через первый формирователь импульсов соединен с S-входами триггеров и входами . обнуления первого и второго счетчиков , выходные обмотки фазовращателя через последовательно соединенные вторые нуль-орган и формирователь импульсов и третьи нуль-орган и формирователь импульсов соединены с Rвходами соответственно первого и ьторого триггеров, вторые входы первого и второго элементов И соединеьгь со вторым выходом генератора импульсов , а выходы - .со счетными входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми разрядными входами сумматора и блока вычитан1 я, выход блока вычитания соединен со знаковым входом с т матора. 7 //

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зюи G 08

l ч ;!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3548157/18-24 (22) 04 ° 02.83 (46) 15.05.84, Бюл. 9 18 (72) В.Н. Вавилов, F.С. Вальщонок, В.С. Ларионов, В,Д, Митин и А.С. Сигалов (53) 68).325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 486340, кл. G 08 С 9/04, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 720456 кл. 6 08 С 9/04, 1977 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА R КОД, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы которого соединены со входными обмотками фазовращателя, два нуль-органа, два формирователя импульсов, первый счетчик, два RS-триггера, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго элементов И, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повыщения быстродействия преобраÄÄSUÄÄ 1092544 A

„зователя, в него введены второй счетчик, сумматор, блок вычитания, тре;тий формирователь импульсов и третий нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом генератора синусоидального напряжения, а выход через

- первый формирователь импульсов соединен с S-входами триггеров и входами обнуления первого и второго счс-.чиков, выходные QGtfoTKH фазовращателя через последовательно соединенные вторые н тль-орган и формирователь импульсов и третьи нуль-орган и формирователь импульсов соединены с Rвходами соответственно первого второго триггеров, вторые входы первоФ го и второго злементов И соединены со вторым выходом генератора импульсов, а выходы — .co счетными входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми разрядными входами сумматора и блока вычитания, выход блока вычитания соединен со знаковым входом сумматора.

1092544

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах управ.ления для вводя угловых величин В цифровую вычислительную машину, а 5 также в системах автоматического регулирования, связанных с угловыми перемещениями, Известен преобразователь угла поворота вала в код„ содержащий фазо- О вращатель, нуль-органы, триггеры, подключенные к входам логического блока, другие входы которой соединены с генератором импульсов, а выходы со счетчиком, блок управления, кото- 15 рый соединен с электронным переключателем, одна пара входкьгх клемм которого подключена к Вторичным обмоткам фазовращателя, вторая — к одной из первичных его обмоток, а ьыходкые 7g клеммы — к входам нуль-органоь, вь1ход каждого из которых соединен с двумя входами соответствующей пары элементов совпадения, другие входы которых соединены с блоком управле"- 25 ния, а выходы — с входами тригге= ров 51 3.

Недостатком известного устройства явпяется низкое быстродействие из-за формирования выходного кода в тече- IG ние нескольких периодов, Наибопее близким техническим реьтс-нием к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход -; которого подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы которого соедине1ьь| с входными обмотками фазовращателя, выходные обмотки которого соедине12ы,1О с первыми входамл переключателей, выходы которых через соответствующие нуль-органы подключены к первым входам первых четырех элементов И, Второй Выход генератора синусоидального напряжения соединен со Вторыми входами переключателей и сo входо1.. блока управления, первый Выхо,; которого соединен с третьими входами и=реключателей и вторыми входами первргo и третьего элементов И„ вь1ходы которых соединены с первыми входами соответствующих триггеров, выходы второго и четвертого элементов И соединены со вторыми входами соо-.ветст3 вующик триггеров, второй вьгход блока управления соединен с первым входом и-разрядного счс.тчика и -..ретьими Входами триггеров, выходь1 которьгх соедипены с первыми входами пятого и шестого элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены со вторым входом и-разрядного счетчика, анализатор квадранта., выход которого соединен с первым входом корректора стробирующих им ульсов, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, первый выход — со вторым входом второго элемента И и четвертым входом первого переключателя, второй выход — с вторым входом четвертого элемента И и четвертым

Входом второго переключателя, выход

Генератора импульсов соединен со входами формирователей импульсов, выхо.Ды коfopbix соединены со Bòopb!MH входами пятого и шестого элементов И, Выходные обмотки фазонрашателя соедикекы с первым H вторым B2IopaMH анализатора квадранта, третий вход которо О соединен со вторым выходом генератора синусоидального напряжения t.2 3.

f едостатком известного преобразователя является недостаточно высокое быстродействие из-за формирования выходного кода в течение нескольких периодов.

Цель изобретения — IIoBbI!!ieHHe быстродействия преобразователя за счет уменьшения времени формирования вы",.о,öíoãо кода..

Постаглеккая цель достигается тем чтo B преобразователь угла поворота

Bã. а В код, содержащий генератор им11v;iI.cов, выход кото" îãî подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы ко. Орого соединены со Входными Обмотками, два нуль-органа, два формироВатепя импульсов, первый счетчик, два триггeр" выходы которых coåäH—

«екы c »epBb!!IH ВХОдами первого и ВТо ро1: О элементов И, введены второй счетчик, сумматор, блок вычитания, третий формирователь импульсов и третий нуль-орган, вход которого оедикеп с первым ВыходОм ГенератОра сину с.оидалького напряжения, а Выход через первый Аормирователь импульсов соединен с S-входами триггеров и входом обнуления первого и второго счетчиков, Выходные обмотки фазовращателя чореa последователbao соединенные вторые нуль-орган и формирователь

1мпу21ьсов и тре тий нуль-орган АОрми рователь импульсов соедикек с Й-вхо ами перВОГО и ВторОГО триГГepa> ВТо.1092544 рые входи первого и второго элементов И соединены со вторым виходом генератора импульсов, а выходы со счетными входами первого и второго счетчиков, вьходь которых соединены, 5 соответственно с .ервыми и вторыми разрядными входами сумматора и блока вычитания, а выход блока вычитания соединен со знаковым входом сумматора. 10

На чертеже приведена схема преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит фазовращатель 1 гене1S ратор 2 импульсов, генератор 3 синусоидального напряжения, нуль-органы

4, 5 и 6, формирователи ?, 8 и 9 импульсов, блок вычитания 10, триггера 11 и 12 элементы И 13 и 14 счетЭ Э

20 чики 15, 16 и сумматор 17.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Две входные обмотки фазовращателя

1 возбуждаются двумя cHH ñoHäéëüHû- 25 ми напряжениями, сдвинутыми относительно друг друга на 90, получаемые на выходе генератора 3 синусоидального двухфазного напряжения, Фазы напряжений выходных обмоток вращающегося трансформатора фазовращателя 1 за30 висят от угла поворота ротора.

Одно иэ напряжений на выходе генератора 3, принятое за опорное напряжение, поступает на вход нуль-ор" гана 6. На его выходе единичный сигнал соответствует положительной величине опорного напряжения. Этот сигнал поступает на вход формирователя

9 импульсов, который формирует импульсы на положительному фронту вход- 40 ному фронту входного сигнала. Таким образом, при переходе опорного напряжения через 0 в сторону его увеличения формирователь 9 импульсов форми" рует импульс °

Аналогично на выходах формироваь телей 7 и 8 импульсов появляются импульсы в момент перехода через ноль в сторону увеличения напряжений, поступающих с выходных обмоток фазовращателя на входы соответственно нульорганов 4 и 5.

Импульс с выхода формирователя 9 импульсов поступает на Я-входы триггеров 11 и 12 и сбрасывает в ноль счетчики 15 и 16. При этом триггеры

ll и 12 переключаются и подают единичнные сигналы на один иэ входов элементов И 13 и 14, на другой вход этих элементов поступают импульсы высокой частоты с генератора 2 импульсов. Через элементы И !3 и 14 зти импульсы поступают на счетные входы счетчиков 15 и 16.

При прохождении через ноль напряжений на входных обмотках фазоврацателя 1, формирователи 7 и 8 импульсов возвращают триггеры ll и 12 в исходное состояние и прохождение импульсов через элементы И 13 и 14 прекращается.

Двоичные коды счетчиков 15 и 16 пропорциональны фазному сдвигу напряжений выходных обмоток относительно опорного напряжения. Обозначим У-угол поворота ротора фазовращателя 1.

В случае, если 1)90, на счетчике 15 код пропорционален, а на

Л счетчике 16 код пропорционален 9 2

Двоичный код на счетчике 15 будет больше по величине двоичного кода на счетчике 16, Разность этих кодов на выходе блока 10 положительна. При этом с выхода знакового разряда блока 10 на вход (n+1)-ro разряда сумматора 17 поступает нулевой сигнал.

Па сумматоре 17 при этом двоичный код равен сумме двоичных кодов со счетчиков 15 и 16 и пропорционален величине 2 Р- —, Т!

Полусумма кодов счетчиков 15 и 16 равная коду сумматора 17, без младщего его разряда пропорциональна величине

71

Младщий разряд сумматора 17 может бить использоваli для повьппения точности, при этом старшим разрядом кода будет (и+!) разряд, В случае, если Ч<90 на счетчике

15 код пропорционален, на счетчике

Tl

16 код пропорционален Ч- — +2 . Двоичный код, на счетчике 15 меньше по величине двоично-о кода на счетчике

16 Разность этих кодов на выходе блока 10 отрицательна, При этом с выхода знакового разряда блока 10 на вход (n+i)-го разряда сумматора 17 поступает единичный сигнал. Частота импульсов генератора 2, поступающих на счетчики 15 и 16, рассчитана таким образом, что двоичному коду, имеющему единицу в своем старшем и-м разряде и нули во всех остальных разрядах соотвепствует фазный

Е092544 сдвиг напряжения выхопн >й обмотки фазоврашателя 1; равный Л. (При такой частсте коду счетчиков равному нулям во всех и разрядах соответствует фазный сдвиг равный 211К, где

К=О, 1, 2,...,} .

Единичный сигнал на входе (п+1) разряда сумматора 17 увеличивает содержание сумматора на 211, Таким образом, двоичный код на выходе сумма- 10 тора 17 пропорционален величине

2Ч- -ь;+?) +2й, 2

Полусумма этих кодов равна Ч- 4-+

11

Ф

+2л *Ч - - - (равенство верно для п-раз4 рядного выходного кода, который кра-15 тен 27, как было указано вьппе) .

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет независимо от велил чины угла 9 получить двоичный код, пропорциональный величине этого угла 20 3

Следовательно, при любом угле пово- рота.на выходе (и+1)-разрядного суммбфра 17; зарегистрирован код угла б

rc Jl — Этот постоянный сдвиг на ф Ф 4 может быть исключен начальным разворотом статора СКВТ до положения, при котором на сумматоре 17 будет нулевой код. таким образом, время преобразования угла поворота вала в код не превьппает одного периода опорного напряжения, т,е, обеспечивает .быстродейст" вне в три раза. больше, чем у прототипа, при сохранении той же точности, что и в прототипе, так как фазовая ошибка преобразователей угол-фаза-код в счетчиках 15 и 16 имеет противоположные знаки, и, таким образом, код на выходе сумматора 17 с точностью до величины второго порядка малости не содержит ошибок преобразования, являюшихся следствием неидеальности квадратурных напряжений генератора

3 синусоидальных напряжений, которые служат основным источником инструментальных погрешностей АЦП такого типа.

Составитель А. Сидоренко

Редактор А. Долинич Техред ЛЛартяшова Корректор ".

Заказ 3259/35 Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб.> д. 4/5

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