Преобразователь угла поворота вала в код

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий источник переменного напряжения, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика угла , масштабныйблок, выходы которого соединены с входами суммарноразностного блока, выходы которого соединены с первыми семью входами блока формирователей огибающих меандров, выходы которого соединены с входами блока сложения несущих , выходы которого соединены с входами логического блока, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повьшения надежности преобразования, в него введен блок управления фазой, выходы синусно-косинусного датчика угла соединены с восьмым и девятым .../ входами блока формирования огибающих меандров и с входами блока управления фазой, управляющие входы которого соединены с первым и вторым выходами блока формирователей огибающих меандров, а выходы с входами масштабного блока. 2. Преобразовательпо п.1, о т личающийся тем, что блок управления фазой выполнен в виде двух фазочувствительных детекторов , четырех инверторов и четырех ключей, входы первого и второго ключей являются входами блока и соединены с входами первого и второго инверторов соответственно, выходы первого и второго инверторов соедиС нены с входами соответственно третьего и четвертого ключей, вькоды первого и третьего ключей соединены между собой и являются вторым выходом блока, входы фазочувствительных детекторов являются управляюпщми входами блока, а выходы соединены сп с управляющими входами первого и второго ключей и входами третьего и четвертого инверторов, выходы S vi которых соединены с управляющими входами третьего и четвертого ключей соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (II) (5))4 Н 03 М 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

%, ° с

Ъ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3?4г)673/24 24 (22) 27.02,84 (46) 23.07.85. Бюл. № 27 (72) А.С.Скворцов, М.А.Виноградов, В.И.Андрианов и Н.M.ÃóëüòÿåBà (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 674069, кл, G 08 с 9/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

830471, кл. G 08 С 9/04, 1981. (54)(5?) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий источник переменного напряжения, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика угла, масштабный блок, выходы которого соединены с входами суммарноразностного блока, выходы которого соединены с первыми семью входами блока формирователей огибающих меандров, выходы которого соединены с входами блока сложения несущих, выходы которого соединены с входами логического блока, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности преобразования, в него введен блок управления фазой, выходы синусно-косинусного датчика угла соединены с восьмым и девятым

- Ь Ф / сф Ф Ф входами блока формирования огибающих меандров и с входами блока управления фазой, управляющие входы которого соединены с первым и вторым выходами блока формирователей огибающих меандров, а выходы— с входами масштабного блока.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что блок управления фазой выполнен в виде двух фазочувствительных детекторов, четырех инверторов и четырех ключей, входы гервого и второго ключей являются входами блока и соединены с входами первого и второго инверторов соответственно, выходы первого и второго инверторов соединены с входами соответственно третьего и четвертого ключей, выходы первого и третьего ключей соединены между собой и являются вторым выходом блока, входы фазочувствительных детекторов являются управляющими входами блока, а выходы соединены с управляющими входами первого и второго ключей и входами третьего и четвертого инверторов, выходы которых соединены с управляющими входами третьего и четвертого ключей соответственно. 169167

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах аналого-цифрового преобразования угловой информации, 5

Цель изобретения — упрощение и . повышение надежности преобразователя.

На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код, на фиг.2 — структурная схема блока управления фазой, на фиг.3 — структурная схема масштабного блока, на фиг.4 — структурная схема суммарно-разностного блока", на фиг,5 — структурная схема блока формирователей огибающих меандров, на фиг.6 — структурная схема устройства сложения несущих, на фиг.7 структурная схема каждого из узлов устройства сложения несущих, на

3Î фиг,8 — структурная схема логического блока, на фиг.9 и 10 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь (фиг.1) содержит источник 1 переменного напряжения, синусно-косинусный датчик 2 угла, блок 3 управления фазой, масштабный блок 4, суммарно †разностн блок 5, блок 6 формирователей огибающих ме- ЗО андров, блок 7 сложения несущих и логический блок 8.

Блок 3 управления фазой выполнен на ключах 9, инверторах 10 и фазочувствительных детекторах (ФЧД) 11.

Масштабный блок 4 (фиг.3) может быть выполнен на матрицах типа P-2P или резистивных делителях 12-1

12-6, входы которых соединены с соответствующими входами масштабного gg блока 4. Номинальные значения резисторов резистивных делителей выбираются в соответствии с заданным коэффициентом передачи.

Суммарно-разностный блок 5 45 (фиг. 4) выполнен на элементах 13-1

13-7 сравнения напряжения, представляющих собой, например, дифференциальные усилители.

Блок 6 формирователей огибающих меандров (фиг.5) состоит из усилителей-ограничителей 14-1 — 14-9, входы которых соединены с выходами синуснокосинусного датчика 2 угла и выходами суммарно-разностного блока 5. Выходы у усилителей-ограничителей являются выходами блока 6 формирователей огибающих меандров.

Блок 7 сложения несущих (фиг, 6) состоит из узлов 15-1: 15-2 — 15-4 и элементов ИЛИ 16, Каждый из узлов 15 (фиг.7) содержит инверторы 17, входы которых соединены с входами элемента И 18, а выходы — с входами элемента И 19, выходы элементов И 18 и 19 соединены с входами элемента ИЛИ 20.

Логический блок 8 (фиг,8) состоит из дифференцирующего блока 21 и селектора 22 импульсов.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Источник l переменного напряжения записывает синусно-косинусный датчик

2 угла напряжением

П =П„, sinzt (1) где U — амплитуда напряжения, И вЂ” круговая частота.

При этом с выхода датчика 2 снимаются напряжения

U, =ИЗ,„sin p g sinu t (2)

U =kU> cos р сс sinz t (3) р Щ где к — коэффициент передачи датчика 2, р — число пар полюсов датчика 2; — угол поворота ротора датчика 2.

Сигналы U< и У поступают на входы блока 3 управления фазой этих сигналов и на два входа блока 6 формирователей огибающих меандров. С первых двух выходов блока 6 снимаются сигналы 02 и У,1, имеющие частоту вращения ротора датчика 2 и представляющие собой огибающие, заполненные несущей типа меандр, имеющие одинаковые и соответственно противоположные фазы относительно питающего напряжения

U- (на фиг.9 показаны только огибаю|цие меандров).

Сигналы U> и U, сдвинутые между собой на 90 эл. град, поступают на управляющие входы блока 3 управления фазой и далее на фазочувствительные детекторы 11, где из них формируются

I огибающие U u U без наполнения нез сущей. Выходной сигнал U фазочувствительного детектора 11 †поступает на управляющий вход ключа 9-1 пары ключей 9-1 и 9 — 2, который открывается на время, например, положительного потенциала (логический уровень

"1") огибающей U>.

Этот сигнал одновременно инвертируется инвертором 10-3 и поступает

1169167 на управляющий вход ключа 9-2 парьг ключей 9-1 и 9-2 отрицатепьным потенциалом. При этом ключ 9-2 закрывается. Поэтому на выходе пары ключей 9-1 и 9-2 появится сигнал, поступающий на сигнальный вход открытого в данный момент ключа 9, например 9-1. При отрицательном потенциале (логический уровень "0") огибающей U> ключ 9-! закрывается, а ключ (t0

9-2 открыва тся.

Таким образом, на выходе пары

I ключей 9-1 и 9-2 поочередно с частотой огибающей появляется то прямой, то инвертированный сигнал Б(, но так как этот сигнал в каждый полупериод изменяет свою фазу несущей на противоположную, то на выходе пары ключей 9-1 и 9-2 формируется сигнал

U4 с одной и той же фазой несущей и огибающей, имеющий один и тот же знак.

Лналогичньп образом из сигнала

U датчика 2 на выходе пары ключей

9-3 и 9-4 формируется сигнал U с од- 2

2 ной и той же фазой несущей, совпада( ющей по фазе с несущей сигнала Б(°

В результате этого частота повторения огибающей выходного сигнала

U (U ) первой (второй) пары ключей 9 ЗО с периодом Т удваивается по сравнеЯ нию с частотой огибающей сигнала

Б1(У2) с периодом Т, (фиг. 9) .

Сигналы U и U с выходов блока 3 35 управления фазой поступают на входы масштабного блока 4., где сигналы

I (U и U2 преобразуются в систему многоуравневых переменных напряжений (((( (/

U,, Ut, U<> и У2,, 132 2, Б (на 40 фиг.9 указанные сигналй изображены без несущей).. При этом дискретность изменения амплитуды сигналов в масштабном блоке 4 определяется дискретностью изменения углового переме-45 щения ь ротора датчика 2.

Многоуровневая система сигналов U (/ (I

"(-1 41-г "1-! 2 "г- " -г "2-з с выходов блока 4 масштабирования поступает на входы суммарно-разностного блока 5, в котором указанные сигналы преобразуются в многофаэную ( систему сигHBJIQB U U6, U2 ПЯ, П9, (U, U с удвоенной частотой синусного и косинусного сигналов датчика 2, каждый из которых по отношению к соседним сдвинут по фазе огибающей на угол ЬсС

Для этого в суммарно-разностном

/ I блоке 5 из сигналов U, U,, U, ((U вычитается сигнал U2 а из сигналов U 02, V> 2 V2 3 сигнал Uò

Сигналы с выхода суммарно-разностного блока 5 совместно с сигналами Б(и У2 датчика 2 поступают на входы блока 6 формирователей огибающих меандров, вырабатывающие сигHBJIb)

Ь вЂ” Би (фиг.10), заполненные несущей типа меандр. При этом фронты положительных перепадов сигналов

U U6, V Ug (фиг,!О) имеют сдвиг ло отношению друг к другу на угол й(. Фронт положительного перепада сигнала U по отношению к фронту отрицательного перепада сигнала U< также имеет сдвиг на угол ь М . а>ронты положительных перепадов сигналов

1 -Uö по отношению дРуг к другу сдвинуты на ту же угловую величину. Длительность положительного потенциала сигналов U5, Vь и ()Оь V и U(p> U и U и (фиг.10) пропорциональны соответственно 8 пр, б а а, 4 gy, 2ь(, Сигналы Ug — Б„с выхода блока б формироватепей огибающи,с меандров поступают на входы блока 7 сложения несущих (фиг.б), где осуществляются следующие логические функции:

Пн(3 4- 0! м 6 9

Ц,=U +V((, Ц„Ца, по+0

В результате последовательного объединения сигналов У1-U<< в соответствии с выражением (4) на выходе блока 7 сложения несущих формируются два выпрямленных (продетектированных)сигнала U, и Ц (фиг.10), смещенные один относительно другого на угол ho(., соответствующий 90 эл.град.

Детектирование сигналов осуществляется последовательно в узлах !4-1

14-4 блока 7 сложения несущих в соответствии с их принципом действия, заключающимся в том, что при поступлении на вход узла 14 двух сигналов, заполненных несущей типа меандр, на

его выходе образуется выпрямленный сигнал с логическим уровнем "1", в случае противоположных фаз несущих и с логическим уровнем "0" в случае совпадения фаз несущ(их.

Сформированные сигналы U(g u U с выходов блока 7 сложения несущих

1169167 поступают на входы логического блока

8 (фиг.1) и далее на входы дифферен- цирующего блока 21 и управляющие входы селектора 22 импульсов (фиг.8).

В дифференцирующем блоке 21 осуществляется дифференцирование сигналов

U 2 и Uä по переднему и заднему фронтам с формированием импульсов приращения угла U, U u U, U > соответствен- 10 но.

Эти сигналы поступают на сигнальные входы селектора 22 импульсов, -где они распределяются по соответствующему выходу U, U В зависи- 15 мости от направления вращения вала.

Таким образом, введение в преобразователь угла поворота вала в код блока 3 управления фазой при указанном его соединении позволяет вес- 20 ти обработку сигналов в послецующих блоках преобразователя на повышенной (удвоенной)частоте одними и теми же элементами преобразователя. Это обеспечивает сокращение числа функциональных связей, уменьшение объема оборудования, повышение надежности и снижение стоимости преобразователя гри сохранении высокой разрешающей способности.

Количество каналов преобразования сигналов, которое в предлагаемом преобразователе остается неизменным, независимо от увеличения разрешающей способности, равно трем (сигналы U Uä и U<).

Изменяемое количество каналов зависит от разрешающей способности преобразователя и в предлагаемом преобразователе при разрешающей способности 32р (5 двоичных разрядов) составляет шесть каналов (сигналы U

Up) .

Таким образом, общее число каналов преобразования при разрешающей способности 32р в предлагаемом преобразователе составляет девять, а в известном — шестнадцать каналов.

1169167

11691 б7

2

II, Фиг 5

1169167

Цв

v, 1169167 и, Фиг Я

U(g

U4 М (t) Фиг.)() Составитель А.Сидоренко

Техред О.Ващинина Корректор В.Бутяга

Редактор Аг.Шандор

Заказ 4629/54 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Us ч

Ug и, и г

«Й)

a(t)

АМ сс(t)

«()

< (t) с ft)

«И м.(С)

a(t)

<(t)