Преобразователь угол-временной интервал

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ - ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ, сод1ержа1 рй генератор даотульсов, выход которого через первый делитель частоты подключен к входу источника синусоидального квадратурного напряжения, выходы которого подключены к входам сннусно-косинусного датчика, первый фильтр низкой частоты, выход которого через первый компаратор подключен к первому входу фо1 Ирователя временного интервала, выход генератора нмпульсов подключен к входу второго делителя частоты, второй 4«льтр низкой частоты, выход которого через второй компаратор подключен к второму входу формирователя временного иятервала, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, него введены два фазоинвертора, шесть ключей, два запоминаюцнх элемента и дешифратор, входы которого соединены с выходами второго делителя частоты, первьй и второй выходаг дешифратора подключены к управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого ключей, а третий и чет-. вертый выходы - к управлюощим входам пятого и шестого ключей, выходы источника синусоидального Квадратурного напряжения пoдкJшчeI ll к ипформаЕЩонным входам первого и второго ключей, выходы которых объединены я подк;вочены к входам первого зйпоминакмцего элемента и второго фильтра низкой частоты, первьй выход сняусг но-косинусного датчика подключен к информационному входу третьего ключа и через nepmdl фаэоиквертор к информационному входу laiforo клоча, второй выходсинуснр-косинусного датОд Од чика подключен к инфо1Я4ационкому входу шестого ключа, выхода третьесо го, четвертого, пятого и шестого ключей объединены и подключены к .входам второго запоминайтего элемента и первого фильтра низкой частоты .

4(54) Н 03 М 1 50

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ HOMHTKT ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧ НРЬИЗФ 1уР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ"::; ... н автонсномм Свидатевствм (21) .3695042/24-24 (22) 21. 01. 84 (46) 07.07.85. Вюл. И 25 (72) Я.А. Касман и С.М. Рузин (71) Ленинградский институт ядерной физики им. Б-.П, Константинова (53) 681..325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 485482, кл. С 08 С 9/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР з 409263, кл. G 08 С 9/04, 1971.

Электромеханические преобразователи угла .с электрической редукцией. Под ред. А.А. Ахметжанова.

М., "Энергия"., 1978, с. 147, рис. 4-25 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ вЂ” ВРЕИЕИНОЙ ИНТЕРВАЛ, содержащий генератор импульсов, выход которого через первый делитель частоты подключен к входу источника синусоидального квадратурного напряжения, выходы которого подключены к входам синусно-косинусного датчика, первый фильтр низкой частоты, выход которого через первый компаратор подключен к первому входу формйрователя временного интервала, выход генератора импульсов подключен к входу второго делителя частоты, второй фильтр низкой частоты, выход которого через второй компаратор подключен к второму входу формирователя временного интервала, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, в него введены два фазоинвертора, шесть ключей, два запоминающшх элемента и дешифратор, входы которого соединены с выходами второго делителя частоты, первый и второй выходы дешифратора подключены к управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого ключей, а третий и чет-. вертый выходы — к управляющим входам пятого и шестого ключей, выходы источника синусоидального квадратурного напряжения подключены к инфор" мационным входам первого и второго ключей, выходы которых объединены и подключены к входам первого запоминающего элемента и второго фильтра низкой частоты, первый выход симус-. но-косинусного датчика подключен к информационному входу третьего клеча и через первый фазоинвертор к информационному .входу пятого ключа, второй выход синусно-косинусного датчика подключен к информационному входу шестого ключа, выходы. третьего, четвертого, пятого и шестого ключей объединены и подключены к входам второго запоминающего элемента и первого фильтра низкой частоты.

1166307

25

3S

55

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и моI жет быть использовано при построении отсчетной.части преобраэовате" ля угол — фаза — временной интервал — код. При проведении нейтрон-структурных исследований на ядерных реакторах, кристалл-дифракционных исследований на ускорителях, при решении задач, связанных с навигацией, требуется измерять линейные и угловые . перемещения с высокой степенью точности. При этом в качестве датчиков перемещений широкое распространение получили индуктивные датчики (вращающиеся трансформаторы, индуктосины, редуктосины, сельсины и др.), работающие в режиме фазовращателя..Цепью изобретения является упрощение преобразователя угла в цифровой код при сохранении точности преобразования.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого преобразователя угол — временной интервал.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов,. делители 2 и 3 час, тоты, источник 4 синусоидального квадратурного напряжения, дешифратор 5, синусно-косинусный датчик 6, первый 7 и,второй 8 ключи, первый запоминающий элемент 9 (конденсатор), .фазоинверторы 10 и 11, фильтры 12 низкой частоты, компаратор 13, третий 14, четвертый 15, пятый 16 и шестой 17 ключи, второй запоминающий элемент 18 (конденсатор), формирователь 19 временного интервала, второй фильтр 20 низкой частоты и компаратор 21.

Преобразователь угол — временной интервал работает следующим образом, Генератор 1 импульсов, делители

2 и 3 частоты .выбраны таким образом, что на выходах дешифратора 5 формируются короткие импульсы частотой следования f, несколько отличающейся от меандра, образующегося на . выходе делителя 2 частоты. Импульсы на выходе дешифратора 5 сдвинуты по фазе один относительно другого на четверть периода их следования. Импульсное напряжение частотой f c выхода делителя 2 частоты поступает на вход источника 4 синусоидального квадратурного напряжения, с выходов

50 которого два синусоидальных сигнала, сдвинутые на У, 2, поступают на вход- ные обмотки датчика 6 и входы ключей 7 и 8, на управляющие входы которых подаются с выхода дешифратора

5 короткие импульсы частотой сдвинутые один относительно другого,на четверть периода. На объединенных выходах ключей 7 и 8 сигнал представляет собой ступенчатую синусоиду с амплитудой первой гармоники Uo равной входным сигналам, и частотой

Высшие гармоники в таком сигнале присутствуют толвко начиная с частоты 3f„ -f„, а их амплитуда не

Uo больше †., где и — номер гармоники, 3fo fn начиная с номера о ° Поскольку о частоты f и f„ достаточно близки, амплитуда высших гармоник мала и легко отфильтруется фильтром 12 низкой частоты. На выходе фильтра 12 формируется сигнал частотой fö-Х„., из которого формируется импульс старта временного интервала.

На информационные входы ключей

14-17 поступают синусоидальные сигналы с выходов датчика, сдвинутые один относительно другого на четверть периода питающей частоты. На управляющие входы ключей 14- 17 подаются короткие импульсы, следующие с частотой Ко, близкой к частоте Г„, также сдвинутые один относительно другого на четверть периода.- В точке соединения ключей 14-17 сигнал представляет собой ступенчатую синусоиду..

Первая гармоника этого сигнала имеет частоту f„-f т.е. происходит преобразование частоты входного сигнала. Высшие гармоники в таком сигнале присутствуют с частотами выше (5f<-f„). Амплитуда гармоник с такими частотами очень мала и равнаU — где и - номер гармоники, на5 о о чиная с номера . Поэтому высь о шие гармоники в ступенчатом синусоидальном сигнале легко уничтожаются фильтром 20 низкой частоты, и на его выходе имеем синусоидальный сигнал частотой f -f, фаза которого относительно синусоидального сигнала на выходе фильтра 12 прямо пропорциональна углу поворота датчика 6.

Этот сигнал используется для формирования столового импульса времен4 э, 1166 ного интервала. Если в сигналах выходных обмоток датчика присутствует составляющая с обратно вращающейся фазой, то на входе фильтра 20 низкой частоты она имеет вид балансно-модулированного сигнала с частотой 2f, который легко фильтруется этим фильтром, Таким образом, на выходе фильтра низкой частоты обратно вращающаяся 10 составляющая, вызванная неравенством питающих датчик синусоидальных напряжений или их неортогональностью, а .также неортогональностью входных обмоток датчика, практически 15 полностью уничтожается. Полезный сигнал выходных обмоток датчика с прямо вращающейся фазой полностью передается на выход фильтра, одна- ко на более низкой частоте. Преоб- 20 раэование частоты дает возможность увеличить разрешающую способность преобразователя.

Если в питающих датчики напряже-, ниях имеются высшие гармоники, то 25 на выходе датчика они также присутствуют, причем прямо вращающиеся составляющие этих гармоник, как и s случае первой гармоники, сдвинуты

% на 2 друг относительно друга, а Ж составляющие с обратно вращающейся фазой — на — — ". При этом прямо враМ

2 щающаяся составляющая третьей гармо3$ ники на входе фильтра 20 низкой частоты представляет собой балансномодулированный сигнал частотой 2fo и на выходе фильтра 20 уничтожается.

307 4

Обратно вращающаяся составляющая третьей гармоники проходит на вход фильтра с частотой 3(fo -Е„). Для пятой гармоники выходных сигналов датчика уничтожается обратно вращающаяся составляющая. Все четные гармоники на выходе фильтра уничтожаются.

Следовательно, погрешности от неперпендикулярности входных обмоток датчика и питающих его напряжений, а также неравенства их амплитуд в данном преобразователе малы и имеют второй порядок малости.

В гетеродинном канале вместо сложного источника квадратурного напряжения. требующего подбора. элементов и настройки, используется цифровой двоичный двухразрядный дешифратор, не требующий настройки, преобразователи-модуляторы частоты, содержащие сложные аналоговые устройства и много навесных элементов, требующие точной настройки, используемые в известном преобразователе,. заме- нены в предлагаемом двумя сборками. аналоговых ключей со средним быстродействием и двумя запоминающими элементами (конденсаторами), не требующими никакой настройки. В частности, ключи 7, 8, 14, 16 и 17 могут входит в состав двухканального . мультиплексора (например, 561КП1).

В этом случае в него входит и дешифратор 5, т.е. ключи 14, 15, 16, 17, 7, 8 и дешифратор 5 входят в состав одной цифроаналоговой микросхемы.

1166307

14

Составитель М. Сидорова

Редактор И. Николайчук Техред О.Неце Корректор С. Черни

Заказ 4323/54 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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