Преобразователь угла поворота вала в напряжение

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ВЯЛ С

РЕСПУБЛИН

09) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ)9 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕП1СТВЗГ

Фиа 1 (21) 3613667/24-24 (22) 25.04.83 (46) 15.12.84. Бюл. В 46 (72) В.Б.Ибрагимов (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения Института геологии АН АЗССР (53) 681.325(088.8) (56) I. Авторское свидетельство СССР

Р 428427, кл. G 08 С 9/04, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

В 739609, кл. G 08 С 9/04, G OI В 7/30, 1978 (прототип). (54) (5.7) I . ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий сельсин, первичная обмотка которого подключена к источнику питания, а вторичные обмотки — к первым трем входам блока грубого измерения и через последовательно соединенные выпрямитель и коммутатор — к одному

З(д)) С 08 С 9/04; G О! В 7/30 входу первого компаратора, выход которого подключен к одному входу триггера, выход источника питания подключен к другому входу первого компаратора, к входу блока управления, к четвертому входу блока грубого измерения и через второй компаратор — к одному входу элемента И, один выход блока управления лодключен к пятому входу блока грубого измерения, а другой — к другому вхо-. ду элемента И,выход которого подключен к другому входу триггера, один выкод блока грубого измерения подключен к управляющему входу коммутатора, а другой - к одному входу сум- I матора, интегратор, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, выход триггера через интегратор подклочен к другому входу сум- а .матора.

Il296

2. Преобразователь по п. 3, о тл и ч а ю шийся тем, что блок грубого измерения содержит первый, второй и третий усилители-ограничители, первый, второй и третий триггеры, первый и второй дешифраторы, источник. напряжения постоянного тока, делитель напряжения и коммутатор, входы первого, второго и третьего усилителей-ограничителей являются первым, вторым и третьим входами блока грубого измерения, а выходы усилителей-ограничителей подключены к первым входам первого, второго и третьего триггеров соответственно, вторые и третьи входы которых являются четвертым входом блока грубого измерения, а выходы подключены к входам первого и второго дешифраторов, источник напряжения постоянного тока через делитель напряжения подключен к коммутатору, управляющий вход которого соединен с выходом второго дешифратора, выход первого дешифратора и выход коммутатора являются соответственно первым

37 и вторым выходами блока грубого измерения, пятый вход которого является управляющим входом второго денифратора.

3. Преобразователь по п. I, о тл и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит первый и второй триггеры, компаратор, элемент И, счетчик, источник команды пуска и источник команды циклов, выход которого подключен к установочным входам счетчика, выход счетчика подключен к нулевым входам первого и второго триггеров, единичный вход первого триггера соединен с источником команды пуска, а выход под— ключен к одному входу элемента И, другой вход которого соединен с выходом компаратора, а выход подключен к счетному входу счетчика и еди" ничному входу второго триггера, прямой выход которого является одним и другим выходами блока, а вход компаратора является входом блока управления.

Изобре тение относит ся к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информа- . ционно-измерительных системах для преобразования угловых перемещений в пропорциональные электрические сигналы

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сельсин, первичная обмотка которого подключена к источнику напряжения питания, а вторичные обмотки — к первым трем входам блока грубого измерения непосредственно и к входам коммутатора через выпрямитель, первый ком паратор, входы которого соединены с выходами коммутатора и источника напряжения питания, а выход — с одним из входов триггера, второй компаратор, вход которого подключен к выходу источника напряжения питания, а выход через вентиль - к другому входу триггера, и блок управления, вход которого подключен к выходу источника напряжения питания, а выходы — к другому входу вентиля и к четвертому входу блока грубого измерения, пятый вход которого подключен к источнику напряжения пита5 ния, а первый выход — к управляющему входу коммутатора, ключ, управляющий вход которого соединен с выходом триггера, генератор импульсов, выход которого через ключ соединен с входом

10 счетчика, установочные входы которого подключены к третьему выходу блока управления и к второму выходу блока грубого измерения, а выход счетчика является выходом устроЙства flj

15 Недостаток устройства — < тсутствие аналогового выхода.

Наиболее близким техническим pemeиием к изобретению является преобразователь угла поворота вала в на } пряжение, содержащий сельсин, первичная обмотка которого подключена к источнику питания, а вторичные обмотки — к первым трем входам блока грубого измерения и через последователь25 ио соединенные выпрямитель и комму9637 4 другой вход которого соединен с выходом компаратора, а выход подключен к счетному входу счетчика и единичному входу второго триггера, прямой выход которого является одним и другим выходами блока, а вход компаратора блока является входом блока управления (3) .

Недостаток известного преобразователя — малое быстродействие, обусловленное последовательным интегрированием напряжений точного и грубого измерений.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе угла поворота вала в напряжение, содержащем сельсин, первичная обмотка которого подключена к источнику питания, а вторичные обмотки — к первым трем входам блока грубого измерения и через последовательно соединенные выпрямитель и коммутатор — к одному входу первого компаратора, выход которого подключен к одному входу триггера, выход источника питания подключен к другому входу первого компаратора к входу блока .управления, к четвертому входу блока грубого измерения и через второй компаратор— к одному входу элемента И, один выход блока управления подключен к пятому входу блока грубого измерения, а другой — к другому входу элемента И, выход которого подключен к другому входу триггера, один выход блока грубого измерения подключен к управляющему входу коммутатора, а другой— к одному входу сумматора, интегратор, выход триггера через интегратор подключен к другому входу сумматора.

При этом блок грубого измерения содержит первый, второй и третий усилители-ограничители, первый, второй и третий триггеры, первый и второй дешифраторы, источник напряжения постоянного тока, делитель напряжения и коммутатор, входы первого, второго и третьего усилителеи-ограничителей являются первым, вторым и третьим входами блока грубого измерения, а выходы усилителей-ограничителей подключены .к первым входам первого, второго и третьего триггеров соответственно, вторые и третьи входы которых являются четвертым входом блока грубого измерения, а выходы подклю3 112 татор — к одному входу первого компаратора, выход которого подключен к одному входу триггера, выход источника питания подключен к другому входу первого компаратора, к входу блока управления, к.четвертому входу блока грубого измерения и через второй компаратор — к одному входу элемента И, один выход блока управления подключен к пятому входу 10 блока грубого измерения, а другой— к. другому входу элемента И, выход которого подключен к другому входу триггера, один выход блока грубого измерения подключен к управляющему входу коммутатора, а другой — к одному входу сумматора, интегратор, выход триггера подключен к другому входу сумматора, выход которого подключен к интегратору. Блок грубого измерения содержит перьый, второй и третий усилители-ограничители, первый, второй и третий триггеры блока, первый и второй дешифраторы, источник напряжения постоянного тока, делитель напряжения и коммутатор блока, входы первого, второго и третьего усилителей-ограничителей являются первым, вторым и третьим входами блока грубого измерения, а выходы усилителей-ограничителей

30 подключены к первым входам первого, второго и третьего триггеров блока соответственно, вторые и третьи входы которых являются четвертым входом блока грубого измерения,. а выходы подключены к входам первого.и второго дешифраторов, источник напряжения постоянного тока через делитель напряжения подключен к коммутатору блока, управляющий вход кото- 40 рого соединен с выходом второго дешифратора, выход первого дешифратора и выход коммутатора блока являются соответственно первым и вторым выходами блока грубого измерения.45 пятый вход которого является управляющим входом второго дешифратора.

Блок управления содерЖит первый и второй триггеры, компаратор, элемент И, счетчик, источник команды 50 пуска и источник команды циклов, выход которого подключен к установочным входам счетчика, выход счетчика подключен к нулевьак входам первого и второго триггеров, единич- 5З ный вход первого триггера соединен с источником команды пуска, а выход подключен к одному входу элемента И, 1129637 чены к входам первого и второго дешифраторов, источник напряжения постоянного тока через делитель напряжения подключен к коммутатору, управляющий вход которого соединен с вы- S ходом второго дешифратора, выход первого деыифратора и выход коммутатора являются соответственно первым и вторым выходами блока грубого измерения, пятый вход которого является управляющим входом второго дешифратора.

Кроме того, блок управления содержит первый и второй триггеры, компаратор, элемент И, счетчик, ис- 15 точник команды пуска и источник команды циклов, выход которого подключен к установочным входам счетчика, выход счетчика подключен к нулевым входам. первого и второго триггеров, 20 единичный вход первого триггера соединен с источником команды пуска, а выход подключен к одному входу элемента И, другой вход которого соединен с выходом компаратора, а выход 25 подключен к счетному входу счетчика и единичному входу второго триггера, прямой выход которого является одним и другим выходами блока, а вход компаратора является входом бло-эп ка управления.

На фиг.! приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 структурная схема блока грубого измерения; на фиг. 3 — структурная схе-З5 ма блока управления.

Преобразователь содержит сельсин 1, первичная обмотка которого подключена к источнику 2 питания, а вторичные — к первым трем входам 4 блока 3 грубого измерения непосредственно и к входам коммутатора 4 через выпрямитель 5, компаратор 6, входы которого соединены с выходами коммутатора и источника питания, а выход — с одним иэ входов триггера 7, компаратор 8, вход которого подключен к выходу источника 2 питания, а выход через элемент И 9 — к другому входу триггера 7, выход которого сое-N динен с входом интегратора 10, выход которого подключен к одному иэ входов сумматора ll, выход которого является выходом преобразователя, и блок 12 управления, вход которого 55 подключен к выходу источника 2 питания, а выходы — к другому входу элемента 9 и к четвертому входу блока 3 грубого измерения, пятый вход которого подключен к источнику 2 питания, а выходы — к управляющему входу коммутатора 4 и к другому входу сумматора ll соответственно. В состав блока 3 грубого измерения преобразователя входят (фиг.2) три усилители-ограничителя 131-13, три триггера 14 -14>, два дешифратора 15 и 16, коммутатор 17 и последовательно соединенные источник 18 напряжения постоянного тока и делитель 19 напряжения.

Блок 12 управления содержит первый 20 и второй 21 триггеры, компаратор 22, элемент И 23, счетчик 24, источник 25 команды пуска и источник 26 команды циклов, выход которого подключен к установочным входам счетчика 24, выход счетчика 24 подключен к нулевым входам первого 20 и второго 21 триггеров, единичный вход триггера 20 соединен с источником 25 команды пуска, а выход подключен к одному входу элемента И 23, другой вход которого соединен с выходом компаратора 22, а выход подключен к счетному входу счетчика 24 и единичному входу триггера 21, прямой выход которого является одним и другим выходами блока !2, а вход компаратора 22 является входом блока 12 управления.

Преобразователь работает следующим образом.

Выходные напряжения сельсина 1 подаются на входы блока 3 грубого измерения непосредственно и на информационные входы коммутатора 4 через выпрямитель 5, где они выпрямляются.

Усилители-ограничители 13 блока 3 усиливают (при малых амплитудах) или ограничивают (при больших амплитудах) поданные на входы блока 3 напряжеI ния, после чего осуществляется ана- лиз знака фазы этих напряжений отно сительно напряжения U питания источh ника 2 посредством фазочувствительной схемы, выполненной на триггерах 14—

14>, Состояние триггеров в любой момент отображает позиционный номер

60-градусного сектора угловой оси содержащего искомый угол поворота О . В соответствии с этим номером (признаком 60-градусного сектора) дешифратор 15 формирует управляющий потенциал, устанавливающий коммутатор 4 в положение, при котором к

7 1! 29 первому входу компаратора 6 подключается одно из трех выпрямленных в выпрямителе 5 выходных напряжений сельсина. На другой вход компаратора 6 подается напряжение питания источника 2.

В моменты, соответствующие переходу напряжения U> питания иэ положительной области в отрицательную, срабатывает компаратор 22, но им- lð пульсы с его выхода не проходят через элемент И 23, пока он закрыт

{триггер 20 находится в положении О) ..

При поступлении с источника 25 запускающего импульса триггер 20 уста-. навливается в положение 1, и разрешающий потенциал с его единичного выхода открывает элемент И 23. Первый же импульс с выхода компаратора 22, проходящий через элемент И 23, устанавливает триггер 21 в положение 1, при этом разрешающий потенциал с единичного выхода триггера 21 подается на соответствующие управляющие входы блока 3 грубого измерения и элемента И 9.

Цикл измерения начинается с перехода напряжения Uя через нулевое значение из отрицательной области в положительную. При этом срабатывает . компаратор 8, а импульс с его выхода зр проходит через элемент 9 и устанав- . ливает триггер 7 в положение 1. Через некоторое время равенство напряжений на входах компаратора 6 вызывает его срабатывание, при этом ком- 5 паратор формирует импульс, которым триггер 7 возвращается в исходное положение О. Длительность 7 < импульса на выходе триггера оказывается пропорциональной углу поворота 8 ротора сельсина.

Интегратор 10 в течение длительности ь выходного импульса тригге9 ра 7 интегрирует эталонное напряжение (не показано), которое к мо- 4 менту, соответствующему. концу указанного импульса, достигает уровня

0 =Kt где К вЂ” коэффициент про6 6 .порциональности.

Одновременно с управляющим потенциалом, устанавливающим коммутатор 4 в требуемое положение, блок 3 грубого измерения выдает одно (соответствующее позиционному номеру 60- градусного сектора)нз формируемых SS

637 8 им опорных напряжений U; =(i-l)U где U =const — максимальное значеО ние напряжения 0р в пределах 60-градусного сектора. Например, в первом

60-градусном секторе блок 3 выдает нулевое опорное напряжение (!1 =0), во втором секторе U =Uo, в третьем секторе U --200 и т.д. С этим напряжением суммируется результат 08 измерения 8 в пределах 60-градусного сектора. Опорные напряжения формируются в блоке 3 посредством цепочки иэ последовательно..соединенных источника l8 напряжения постоянного тока и делителя 19 напряжения.

Выбор требуемого опорного напряжения осуществляется посредством комму— татора 17, устанавливаемого в соответствующее положение вторым дешифратором 16 при наличии разрешающего потенциала с выхода блока 12 управ- . ления.

Сумматор I! реализует операцию суммирования напряжений 0 + П . Если сумматор стробируемый, разрешением для этой операции может служить . импульс с выхода компаратора 6 (еоответствующая связь показана пунктирной линией на фиг.l) . Результирующее напряжение 0 с выхода сумматора однозначно отображает угол поворота 8 в пределах всего диапазона 0-360 его изменения. о

Таким образом, измерение угла О в предложенном преобразователе осуществляется за время, не зависящее от позиционного номера 60-градусного сектора, содержащего этот угол, и не превышает . В счетчик 24 предварительно с .выхода источника 26 заносится число N (в обратном коде), соответствующее требуемому числу цик лов измерения. Длительность каждого цикла, в пределах которого формируется триггером 7 информационный импульс с длительностью о8, принимается равной периоду напряжения Оя .

Начало первого цикла совпадает с моментом появления. первого импульса на выходе элемента И 23. После того как счетчик 24 подсчитает число N импульсов с выхода элемента И 23 (прошло требуемое число циклов измерения), он переполняется и импульсом переполнения возвращает оба триггера 20 и 21 в исходное положение О.

1129б37

На комиуттттор 4

1129637 .

Составитель А. Смирнов

Техред А.Кикеиезей Корректор В. СинНнкан.

Редактор М.Циткина

Филиал ППН "Патент" ° г.Унгород, ул.Проектная,4

Заказ 9456/40 Тирам 56ф Подннсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретеннф и открцтнй

ll3035, Москва, Ж-33 Раунскан наб., д. 4/5