Преобразователь угла поворота вала в код

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОЩ)ТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому входу первого элемента И и через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр - к входу синуснокосинусного датчика угла и к первому входу формирователя кода квадранта, один выход синусног-косинусного датчика угла подключен к второму входу формирователя кода квадранта и через первый выпрямитель - к одному входу компаратора, другой выход синуснокосинусного датчика угла подключен к третьему входу формирователя кода квадранта и через последовательно соединенные фазосдвигаищий элемент и второй выпрямитель - к другому входу компаратора, выходы компаратора подключены к установочным входам первого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, блок пуска, один вход которого соединен с источником команды ПУСК, а выход подключен к третьему входу первого элемента И, счетчик, выход которого подключен к одному входу блока выдачи кода, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены второй триггер, второй , третий и четвертьй элементы И, элемент ИЛИ и дешифратор, при этом генератор импульсов, инверсный выход первого триггера и выход блока пуска подключены к первому, второму и третьему входам соответственно второго элемента И, прямой и инверсный выходы первого триггера подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с источником команды ПУСК, а выходы подключены к установочным входам второго триггера, прямой и инверсный выходы второго триггера подключены к чётвертьм входам первого и ел второго элементов И соответственно и к первым входам дешифратора, вторые о входы которого соединены с выходами 30 формирователя кода квадрантов, а выходы дешифратора подключены к другим входам блока выдачи кода, выходы первого и второго элементов И через элемент ШШ подключены к входу счетчика, а прямой выход первого триггера.подключен к второму входу блока пуска.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

0% (111 зов С 08 С 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . Н ABTOPCHOMY.CBÈÄEÒÅËÜÑÒÁÓ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3603054/18-24 (22) 07.04.83 (46) 23.09.84. Бкп. В 35 (72) В.Б.Ибрагимов (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН Азербайджанской ССР (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 503271, кл . G 08 -С 9/04, 1974 .

2. Авторское свидетельство СССР

В 696516, кл. G 08 С 9/04, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

У 752423, кл. G 08 С 9/00, 1978 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОЦ)ТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому входу первого элемента И и через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр - к входу синуснокосинусного датчика угла и к первому входу формирователя кода квадранта, один выход синусно-косинусного датчика угла подключен к второму входу формирователя кода квадранта и через первый выпрямитель - к одному входу компаратора, другой выход синуснокосннусного датчика угла подключен к третьему входу формирователя кода квадранта и через последовательно соединенные фазосдвигающий элемент и второй выпрямитель — к другому входу компаратора, выходы компаратора подключены к установочным входам первого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, блок пуска, один вход которого соединен с источником команды

ПУСК, а выход подключен к третьему входу первого элемента И, счетчик, выход которого подключен к одному входу блока выдачи кода, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены второй триггер, второй, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ и дешифратор, при этом генератор импульсов, инверсный выход первого триггера и выход блока пуска подключены к первому, второму и треть- Е ему входам соответственно второго элемента И, прямой и инверсный выходы первого триггера подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И,вторые входы ко- Я торых соединены с источником команды

ПУСК, а выходы подключены к установоч-ным входам второго триггера, прямой и инверсный выходы второго триггера подключены к четвертым входам первого и второго элементов И соответственно и к первым входам дешифратора, вторые входы которого соединены с выходами формирователя кода квадрантов, а выходы дея1ифратора подключены к другим входам блока выдачи кода, выходы первого и второго элементов И через элемент ИПИ подключены к входу счетчика, а прямой выход первого триггера.подключен к второму входу блока пуска.

1 11150

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с микропроцессорами. 5

Известно устройство, содержащее синусно-косинусный датчик, выходы которого подключены к входам блока формирования кода, генератор импульсов, выход которого подключен к пер- 10 вому входу элемента И непосредственно и к входу синусно-косинусного датчика через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр, два выпрямителя, вход одного из которых под- 15 ключен к первому выходу синусно-косинусного датчика, первый компаратор, выходы которого соединены с входами первого триггера, выход которого подключен к второму входу элемента И, щ источник команды ПУСК, выход которого подключен к одному из входов блока пуска, выход которого соединен с третьим входом элемента И, второй триггер, счетчик, фазоинвертор, вто- 25 рой компаратор и дискриминатор уров.ня, причем вход другого выпрямителя подключен к второму выходу синуснокосинусного датчика, входы дискриминатора уровня соединены с выходами выпрямителей, а выход - с первыми входами компараторов, вторые входы которых соединены с входом синуснокосинусного датчика непосредственно и через фазоинвертор, выходы второго компаратора соединены с входами второго триггера, выход которого подключен к четвертому входу элемента Я, выход которого соединен с входом счетчика, другой вход блока пуска соединен с одним из выходов второго компаратора f1) .

Другое известное устройство содержит синусно-косинусный датчик, выходы которого подключены к входам блока формирования кода, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И непосред-. ственно и входу синусно-косинусного датчика через последовательно соеди,ненные делитель частоты и фильтр, выпрямитель, выход которого подключей к одному из входов компаратора, выходы которого соединены с входами первого триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И, второй триггер и блок пуска, один иэ входов которого соединен с источником команды ПУСК, а выход — с третьим входом элемента И, выход которого подключен к входу счетчика, два двухпозиционных переключателя и фазоннвертор, причем выходы синусно-косинусного датчика через первый двухпозиционный переключатель, управляющий вход которого соединен с выходом блока формирования кода, подключен к входу выпрямителя, вход фазоинвертора соединен с выходом фильтра, выходы фазоинвертора и фильтра через второй двухпозиционный переключатель подключены к другому входу компаратора, выходы которого соединены с двумя другими входами блока пуска, а один из них, кроме того — со счетным входом второго триггера, выход которого соединен с управлякицим входом второго двухпозиционного переключателя (2) .

Недостатком укаэанных устройств является их низкое быстродействие, обусловленное необходимостью применения инерционных выпрямителей со сглаживанием и задержкой момента формирования результата измерения относительно момента подачи команды ПУСК на установочные входы устройств.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому входу первого элемента И и через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр к — входу синусно-косинусного датчика угла и к первому входу формирователя кода квадранта, один выход синуснокосинусного датчика угла подключен к второму входу формирователя кода квадранта и через первый выпрями тель — к одному входу компаратора, другой выход синусно-косинусного датчика угла подключен к третьему входу формирователя кода квадранта и через последовательно соединенные фазосдвигающий элемент и второй выпрямитель— к другому входу компаратора, выходы компаратора подключены к установочным входам первого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, блок пуска, один вход которого соединен с источником команды ПУСК, а выход подключен к третьему входу первого элемента И, счетчик, выход которого подключен к одному входу блока выдачи кода, один выход компаратора переключен к другому входу блока пуска, а выход перво080 з .1 115

ro элемента И подключен к входу счет. .чика (3).

Недостатком известного преобразователя является невысокое быстродействие, связанное с наличием времени ожидания от импульса пуска до стартимпульса.

Цель изобретения — повышение быст- . родействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем

1О что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому входу первого элемента И и через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр — к входу синусно-косинуского датчика угла и к первому вхо,ду формирователя кода квадранта, один выход синусно-косинусного датчика угла подключен к второму входу формиро- О вателя кода квадранта и через первый выпрямитель — к одному входу компаратора, другой выход синусно-косинусного датчика угла подключен к третьему входу формирователя кода квадранта и . через последовательно соединенные фазосдвигающий элемент и второй выпрямитель — к другому входу компаратора, выходы компаратора подключены к установочным входам первого триггера, ЗО прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, блок пуска, один вход которого соединен с источником команды ПУСК, а выход подключен к третьему входу первого эле- 35 мента И, счетчик, выход которого подключен к одному входу блока выдачи кода, введены второй триггер, второй, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ и дешифратор, при этом ге- 4О нератор импульсов, инверсный выход первого триггера и выход блока пуска подключены к первому, второму и третьему входам соответстввенно второго элемента И, прямой и инверсный выхо- 45 . ды первого триггера подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с источником команды ПУСК, а выходы подключены к 50 установочным входам второго триггера

Р прямой и инверсный выходы второго триггера подключены к четвертым входам первого и второго элементов И соответственно и к первым входам де- 55 шифратора, вторые входы которого соединены с выходами формирователя кода

"квадрантов, а выходы. дешифратора подключены к другим входам блока выдачи кода, выходы первого и второго элементов И через элемент ИЛИ подключены к входу счетчика, а прямой выход первого триггера подключен к второму входу блока пуска.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2— временная диаграмма его работы.

Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1 угла, первый выход которого соединен с входом выпрямителя 2 непосредственно, а второй выход — с входом выпрямителя 3 через фазосдвигающий элемент 4, компаратор

5, входы которого соединены с выходами выпрямителей 2 и 3, а выходы — с входами первого триггера б, прямой выход которого подключен к одному из входов блока 7 пуска, второй триг" гер 8, прямой и инверсный выходы которого. соединены соответственно с первыми входами элементов И 9 и 10, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами первого триггера 6, третьи входы — с выходом блока 7 пуска, четвертые-входы - с выходом генератора 11 импульсов, а выходы через элемент ИЛИ 12 — с входом счетчика l3, элементы И 14 и 15 первые входы которых соединены с другим входом блока пуска и с выходом источника 16 команды ПУСК, вторые входы — с прямым и инверсным выходами триггера 6, а выходы с входами Я и 5 триггера 8 соответственно, дели-. тель 17 частоты, вход которого подключен к выходу генератора 11 импульсов, а выход через фильтр 18 — к входу синусно-косинусного датчика 1 и к одному из входов формирователя 19 када квадранта, другие входы которых соединены с выл<одами синусно-косинусного датчика 1,. а выходы - с входами дешифратора 20, другие входы которого соединены с выходами триггера 8, а выходы — с управляющими входами блока

21 выдачи кода,,вход которого подключен к выходу счетчика 13, а выход является выходом преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

Выходные тактовые импульсы генератора 11.через делитель 17 частоты по- . даются на фильтр 18, формирующий синусоидальное напряжение питания 0 для и синусно-косинусного датчика (СКД) 1, угол поворота ротора которого измеря1115080 ется. С выходных обмоток СКД снимаются модулированные в функции синуса и косинуса угла поворота 8 напряжения, одно из которых подается на вход выпрямителя 2 непосредственно, а другое на вход выпрямителя 3 через фазосдвигакяций элемент 4, осуществляющий сдвиг фазы этого напряжения на четверть периода. Выпрямители 2 и 3 (без элементов сглаживания) осуществляют независимо друг от друга де- . тектирование поданных на их входы напряжений (фиг.2а). Компаратор 5 формирует импульсы в моменты равенства выходных напряжений выпрямителей 2 и

3, причем на первом выходе компаратора появляются импульсы, соответству-. ющие положительному градиенту выходного напряжения выпрямителя 2 (фиг. 2f) на втором выходе — импульсы, соответствующие положительному градиенту выходного напряжения выпрямителя 3 (фиг.2о). Эти импульсы поступают на раздельные входы триггера б, поочередно перебрасывая его иэ одного устойчивого положения в другое (фиг.2 и а ). Напряжения выходных обмоток СКД 1, кроме того, подаются на формирователь 19, который в зависимости от знака фазы этих напряжений относительно напряжения питания

U датчика формирует код квадранта угла поворота и сигналы управления дешифратором 20.

Импульсный сигнал пуска (команда

ПУСК) с выхода источника 16 поступает на установочный вход блока 7.

Если этот сигнал поступил в момент времени 1 (фиг.28), предшествующий появлению на прямом выходе триггера б,(фиг.22) очередного прямоугольного .л импульса с длительностью,пропорциональной углу поворота 6, то сигнал ис очника 16 через открытый элемент И

15. проходит через вход .5 триггера

8 и устанавливает его в положение 1 (фиг.2 с и ) ), при котором разрешающий потенциал логического уровня "1" с прямого выхода этого триггера (фиг.2Ж) подготавливает элемент И 9, а запрещакяций потенциал логического уровня "0" — блокирует элемент И 10.

После этого в момент времени, соответствукицнй ближайшему (к моменту времени о ) перепаду потенциалов на выходах триггера 6, блок 7 пуска формирует разрешакяций потенциал на время, соответствующее длительности цик- ла .измерения (фиг.2 ц ), т.е. на время, зависящее от программы определения кода угла поворота, устанавливаемой в блоке 7 (на фиг.2 0 показан случай .установки такой программы по двум временным интервалам). Этрт разрешающий потенциал подается на соответствующий управляющий вход элемента И 9, открывает его и разре1О шает поступление тактовых импульсов генератора 11 через элементы И 9 и

ИЛИ 12 на вход счетчика 13 (фиг.2К) .

Результат измерения, формируеяый счетчиком, через блок 21 выдачи кода поступает на выход устройства в форме прямого кода или его дополнения до величины М,вц„, что зависит от состояния дешифратора 20, управляющего блоком 21 выдачи кода.

Допустим, что импульсный сигнал. пуска (команда ПУСК) поступил на. установочный вход блока 7 в момент времени (фиг.2 4 ), когда триггер 6 находится в положении 1 и íà -его прямом выходе был потенциал логического уровня "1" (фиг.2у).

В этом случае в код преобразуется длительность прямоугольного импульса с ййверсного выхода триггера

6 (фиг.2)), т.е. ближайшего прямоугольного импульса, несущего полезную информацию об измеряемом параметре. Поэтому сигнал пуска с источника

16 через открытый элемент И 14 проходит на вход к триггера 8 и устанавливает его в положение 0 (фиг.2i8, k ), при котором разрешающий потенциал . логического уровня "1" с инверсного . выхода этого триггера (фиг.2H) подго40 тавливает элемент И 10, подключенный к инверсному выходу триггера 6, а запрещаняций потенциал логического уровня "0" блокирует элемент И 9. После этого в момент времени, соответствукнций ближайшему (к моменту времени ) перепаду потенциалов на выходах триггера 6, блок 7 пуска формирует разрешающий потенциал на время, соответствующее длительности цикла изме50 рения (фиг.20). Этот разрешающий потенциал подается на соответствующий управляющий вход элемента И 10, открывает его и разрешает поступление тактовых импульсов генератора 11 че> рез элементы И 10 и ИЛИ 12 на вход счетчика 13 (фиг.2 ). Результат измерения, формируемый счетчиком 13 через блок 21 выдачи кода, управляемый

1115080.Положение триггера 8

НоСостояние дешифратора 20

Код на выходе блока

21 мер квад ранта

Разрешение

Разрешение на выдачу кода

Ng на выдачу кода N

1,3 0 t

1,3 0 1

2,4 1 0

2,4 0 1

1 N

7 дешифратором 20, поступает на выход устройства в форме прямого кода или его дополнения до величины Н,па„ .

Форма выдачи результата измерения (прямой код или его дополнения до величины N y ) зависит от номера квадранта (определяется формирователем 19) и временного положения импульса запуска относительно прямоугольного импульса с прямого выхода 1О триггера 6 (определяется триггером

8). Например, в нечетных квадрантах (1,3) при увеличении угла поворота формируемый счетчиком 13 результат измерения увеличивается (если кодн- 15 руется длительность прямоугольного импульса с прямого выхода триггера 6) .или уменьшается (если кодируется дли:тельность прямоугольного импульса c . .инверсного выхода этого же триггера), 20

Значит, результат измерения должен быть выдан соответственно в форме прямого кода или его дополнения до .величины М щп . В четных квадрантах (2,4) наблюдается обратная зависимость

Форма выдачи кода определяется дешифратором 20, входы которого подключены к выходам формирователя 19 (на одном выходе формируется сигнал, 30 соответствующий нахождению 9 в нечетных квадрантах, на другом — в четных квадрантах) и триггера 8, а выходы— к управлякщим входам блока 21 выдачи кода. Таблица поясняет логику работы 35 дешифратора 20, построенного, например, на элементах И и ИЛИ.

Общий код угла поворота 8 определяется по коду квадранта формирователя .19 (старшие разряды) и прямому 40 или дополнительному коду счетчика

13 (младшие разряды).

Таким образом, преобразователь обеспечивает формирование и выдачу результата измерения за меньшее по сравнению с прототипом время, что особенно важно, например, в многоканальном режиме .его работы. 3а счет уменьшения времени измерения увеличи. вается быстродействие устройства.

Зкономический эффект от использования предлагаемого преобразователя определяется его техническими преимуществами.

Примечание. К„-соответственно прямой код и N — его дополнение до величины N ц„,1115080

1-115080

Составитель А.Смирнов

Редактор Е.Папп Техред ц.Тепер Корректор Е. Сирохман ,Заказ 6775/37 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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