Преобразователь угла поворота вала в код

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВСФОТА ВАЛА В КОД по авт. св. N 1013998, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введен второй одновибратор , а в разрыв связи выхода первого дешпеля со входом первого одновибратс а включены пятый делитель частоты и коммутатор , выполненный на двух переключателях, выход первого делителя частоты соединен через пятый делитель частоты с первым неподВИЖ1ШМ контактом первого переключателя коммутатора и непосредственно - со вторым неподвижным контактом первого переключателя коммутатора, подвижный контакт которого соединен со входом первого одновнбратора , выход которого соединен через второй одновибратор с подвижным контактом второго . переключателя коммутатора, первый не; подвижный контакт которого соединен с третьим входом счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК

; SU» 1108482

3(Я) G 08 С 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (6I) 1013998 (21) 3576264/18-24 (22) 11.04.83 (46) 15.08;84. Бюл. Р 30 (72) А. П. Степанов и В. С. Шатунов (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР У 1013998, кл. G 08 С 9/04, 1981. (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД по авт. св. 8У 1013998, отличающийся тем,что,сцелью расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введен второй одновибратор, а в разрыв связи выхода первого делителя со входом первого одновибратора включены пятый делитель частоты и коммутатор, выполненный на двух переключателях, выход первого делителя частоты соединен через пятый делитель частоты с первым неподвижным контактом первого переключателя коммутатора и непосредственно — со вторым неподвижным контактом первого переключателя коммутатора, подвижный контакт которого соединен со входом первого одиовибратора, выход которого соединен через второй одновибратор с подвижным контактом второго переключателя коммутатора, первый не подвижный контакт которого соединен с третьим входом счетчика

2 2 первого одновибратора включены пятый делитель частоты и коммутатор, выполненный на двух переключателях, выход первого делителя частоты соединен через пятый делитель частоты с первым неподвижным контактом первого переключателя коммутатора и непосредственно — с вторым неподвижным контактом первого переключателя коммутатора, подвижный контакт которого соединен со входом первого одновибратора, выход которого соединен через второй одновибратор с подвижным контактом второго переключателя коммутатора, первый неподвижный контакт которого соединен с третьим входом счетчика.

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

Преобразователь угла поворота вала в код содержит источник 1 питания, фазовращатель

2, блок 3 формирования импульсов опорного и измерительного сигналов, делитель 4 частоты, переключатель 5, одновибраторы 6, 7, счетчик

8, регистр 9, блок 3 формирования им ульсов опорного и измерительного сигналов содержит формирователь 10 тактовых импульсов, триггеры 11, 12 и 13, синхронизаторы 14, 15 и 16, элементы И 17, 18 и 19, делители 20, 21 и 22 частоты, комбинационный сумматор

23, делитель 24, элемент ИЛИ 25, формирователи 26, 27 и 28 импульсов, генератор 29 импульсов, комбинационный сумматор 23 имеет выходы 30 (сумма) и 31 (переиос).

Преобразователь работает следующим образом.

От источника 1 питания подается синусоидаль. ное напряжение (см. фиг.2а) на фазовращатель

2.

Формирователь 10 тактовых импульсов формирует две последовательности чередующихся тактовых импульсов (ТИ 1 и ТИ 2), длительность которых равна длительности импульсов . генератора 29 импульсов, а частота на его выходах равна г ти 1 Фи2 где f f — частота первой и второй ти ти2 последовательности тактовых импульсов ТИ 1, ТИ 2;

f — частота генератора 29 импульсов.

Частота генератора 29 импульсов и коэффициент деления делителей 20, 21 и 22 частоты при заданной частоте опорного сигнала источника 1 питания выбирается, исходя из требуемой дискретности преобразованчя фазы из соо ношения

1 ту си2 г

= — = — =2

N К 2 ОС

Ф 110848

Изобретение относится к автоматике и вы числительной технике и может быть использовано в фазовых системах программного управления.

Наиболее близким техническим. решением к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник питания, подключенный к входу первого формирователя импульсов и входу фазовращателя, выход которого подключен ко 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 15. триггера, Ълок тактовых импульсов, триггеры, синхронизаторы, элементы И и ИЛИ, делители частоты, одновибратор, третий формирователь импульсов, регистр и комбинационный сумматор, первый 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 соответствующие делители частоты соединены с вторыми входами триггеров, выход первого делителя частоты через одновибратор соединен со вторым входом ре» гистра, выходы второго и третьего элементов

И соединены со входами комбинационного сумматора, второй выход которого через четвер35 тый делитель частоты соединен со вторым входом элемента ИЛИ, первый выход блока тактовых импульсов соединен со вторыми входами первого синхронизатора, второго и третьего элементов И, второй выход блока так40 товых импульсов соединен со вторыми входами первого элемента И, второго и третьего синхронизаторов, выход фазовращателя со входом третьего формирователя импульсов, а вы4S ход генератора импульсов соединен со входом блока тактовых импульсов (11.

Недостатком известного преобразователя является отсутствие воз..южности измерения скорости вращения вала, т.е. ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения возможности измерения скорости вращения контролируемого вала.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код введен второй одновибратор, а в разрыв связи выхода первого целителя частоты со входом

1108482 где N — коэффициент деления делителей 20, 21 и 22;

1 — частота опорного сигнала источника 1 питания.

Сигналы с выходов формирователей 26-28 (см. фиг. 2 s, г н д) поступают на входы триггеров 11-13.

Сигнал с выхода элемента И 17 (см. фиг. 2е) подается на вычитающий вход счетчика 8. Сигнал с элементов И 18, 19 (см. фиг. 2ж, з) подается на суммирующие входы комбинационного сумматора 23, Сигналы с вы. хода 30 подаются на элемент ИЛИ 25 через делитель 24 частоты, имеющий коэффициент деления 2, а с выхода 31 непосредственно, Результирующий сигнал с выхода элемента

ИЛИ 25 (см. фнг. 2и) подается на суммирукнций вход счетчика 8 н представляет собой последовательность пачек отсчетных импульсов, следующих одна за другой, при частоте импуль-20 ти сов в пачках равной ™2

При установке переключателя 5 в положение 11 преобразователь работает в режиме преобразования угла поворота вала в код. В этом случае с выхода делителя 20 (см. фиг.2к) через переключатель 5 импульсы через одновибратор 6 подаются на регистр 9. При неподвижном вале фаэовращателя 2 (см. фиг.2б) при любом его положении количество импуль- 30 сов, поступающих на суммирующий и вычитающий входы счетчика 8, одинаково и результат отсчета, который переписывается в регистр

9 за каждый период следования импульсов с одновибратора 6 (см. фиг.2л) не изменяется.

При повороте вала фазовращателя 2 (см. фиг. 2б), соответствующем отставанию фазы, например аЧ„в сигнале с выхода элемента ИЛИ 25 (см. фиг. 2и) этому изменению фазы соответствует отсутствие импульсов, и на суммирующий вход счетчика 8 поступает меньшее количество импульсов, чем на его вычитающий. Результат отсчета, переписываемый в регистр 9, соответствует изменению фазы 45

BV„co знаком минус. При повороте вала фазовращателя 2, соответствующему опережению фазы, например Ь1 в сигнале с элемента

ИЛИ 25 этому изменению фазы соответствует двойное количество импульсов (см. фиг.2и), и на суммирующий вход реверсивного счетчика 8 поступает большее количество импульсов, чем на его вычитаюший. Результат отсчета, переписываемый в регистр 9, соответствует изменению фазы и со знаком плюс. Как следу55 ет из временных диаграмм, изменению фазы измерительного сигнала относительно опорного на 2л радиан в регистре 9 установится число, равное коэффициенту деления делителей 20, 21 и 22. Изменению числа в регистре на соответствует поворот вала фазовращателя 2 на дис. крету угла h равную

4 =, 1TI рй где р — число пар,полюсов фазовращателя, При повороте вала фазовращателя 2 на угол + m в счетчике 8 накапливается

27 число

+ mNA а2л которое с частотой сигнала с выхода одновибратора б переписываетая с соответствующим знаком в регистр 9. Здесь m — количество оборотов ваяв фазовраыВтеля., В положении 1 преобразователь работает в режиме преобразования скорости угла поворота вала в код. При этом импульсы с выхода делителя 20 (см. фиг. 2к) частоты подают на вход делителя 4 частоты, имеющего коэффициент деления й„, численно равный

fo . С выхода делителя 4 частоты импульсы циклически с частотой равной

«9с аа ) ц.

% й1 переписывают через одновибратор 6 результат отсчета за время, равное — 1 с из счетчика

f

8 в регистр 9, н через одновибратор 7 (см. фиг. 2 м) происходит сброс счетчика 8 в нуль, обеспечивая следующий цикл измерения. Импульсы с одновибраторов 6 я 7 занимают промежуток времени между импульсами

ТИ 1 и ТИ 2.

Частота на выходе фазовращателя 2 равна осгде Й f — девиация частоты ка выходе фя зовращателя 2, связанная со скоростью вращения вала фаэовращателя 2 следующим соотношением в1

n =

Р где n — количество оборотов вала фазовращателя 2 в сек.

При любом положении sana фазовращателя

2, при пО,,М=О когда f * f и количество импульсов пачек с элементов И 17 и ИЛИ 25, поступающих ma суммирующий и вычитающий входы счетчика 8 зе каждый период отсчета сигнала одновибратора 7, одинаково, и результат отсчета, переписываемый из счетчика 8 в регистр 9 за период сигтвла одновибратора 6, равен нулю.

При вращении вала фазовращателя в сторо. ну отставания фазы яЧ„или опережения йЧ (см. фиг. 2) со скоростью, равной 1 об/сек, примем р=l, тогда ь|=1 Гц, частота на выходе фазовращателя становится равной

1108482 исходя из этого ос

2 20

Н

P г

Т = /сРЯ

Ф

ВНИИПИ Заказ 5870/З7 Тираж 569 Подписное

Филиал ППП "Патент", т.ужгород, ул.Проектная, 4

f f + 1 (Гц). Это означает что за каж.дый период сигнала одновибратора 7 измерительный сигнал относительно опорного изменяется на 2>< радиан и в счетчике 8 накапливается число, равное N, которое переписывается сигналом с одновнбратора 6 в регистр 9 со знаком, соответствующим направлению вращения.

При вращении вала фазовращателя 2 с угловой скоростью, равной 2Ул, в счетчике за каждый отсчетный период сигнала с одновибратора 7 накапливается число, равное

bfN, которое переписывается в регистр 9 сиг. налом с одновибратора 6.

Максимальное значение девиации частоты 15

af f (n) в предлагаемом преобрзователе определяется из выражения максимальной угло. вой скорости преобразователя равной лХ Еос м> = Ос или п = и

Р 2р и с учетом числа пар полюсов ос л

Е ах 2р

Дискретность измерения скорости при этом определяется выбором частоты f генератора .

29 и коэффициентом деления делителей 20, 21, 22 и равна

2 1. й=

И N

Таким образом, предлагаемый преобразователь с цифровой индикацией осуществляет измерение координатной скорости управляемого элемента станка с ЧПУ, при этом механическая привязка дополнительного фазового датчика не требуется.

Экономический эффект or применения пред-; лагаемого изобретения определяется его техническими преимуществами.