Функциональный преобразователь угла поворота вала в код

 

ФУНИДИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, входная обмотка которого подключена к источнику напряжения питания, а выходные синусная и косинусная обмотки через первьй и второй фильтры - к сигнальным входам первого и второго демодуляторов соответственно, опорные входы кбторых подключены к ист,очнику напряжения питания, а выходы через KOMi jyтатор - к первому входу компаратора, блок формирования опорного напряжения , входы этого блока соединены с выходами первого и второго фильтров, а выход - с входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, выход которого подключен к второму входу компаратора, селектор октантов, его входы соединены с входной и выходными обмотками синусно-косинусного вращающегося трансформатора, первый выход - с первыми входами первого и элементов И, а второй выход - с первыми входами третьего и четвертого элементов И, первый триггер , счетньш вход которого подключен к выходу коьшаратора, первый выход к BTOpbiM входам первого и четвертого элементов И, а второй выход - к вторым входам второго и третьего элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, входы которых соединены с выходами первого, третьего и второго, четвертого элементов И соответственно , а выходы - с управляющими входами коммутатора, третий и четвертьй элементы 1-ШИ, входы которых соединеi ны с выходами первого, третьего, чет (Л С вертого и первого, второго, четвертого элементов И соответственно, а выходы - с первыми входами пятого и шестого элементов И, второй триггер, входы которого соединены с источником команды ПУСК и с вторьм выходом первого триггера, первьш выход - с одним управляющим входом генерато ра линейно-изменяющегося напряжения, о о а второй выход - с вторыми входами пятого и шестого элементов И и с другим управляющим входом генератора лиа нейно-изменяющегося напряжения, генератор иьтульсов, первый и второй счетчики, выходы которых являются первым и вторым выходами преобразователя , отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены третий триггер, пятый элемент ИЛИ, дешифратор, формирователь , первый делитель частоты, второй делитель частоты, третий и четвертьи счетчики, реверсивный счетчик, седьмой, восьмой, девятьй, десятый и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1170616 (51)4 II 03 Г1 1/28 списочник изоы ятьния: "

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3613652/24-24 (22) 03.05.83 (46) 30.07.85. Бюл. Ф 28 (72) В.Б.Ибрагимов (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (53) 681 ° 325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 506890, кл. С 08 С 9/00, 1974.

Патент США II - 3918044, кл. 340-347, опублик. 1973.

Авторское свидетельство СССР

Р 748480, кл. С 08 С 9/04, 1978. (54) (57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, входная обмотка которого подключена к источнику напряжения питания, а выходные синус. ная и косинусная обмотки через первый и второй фильтры — к сигнальным входам первого и второго демодуляторов соответственно, опорные входы кб. торых подключены к источнику напряжения питания, а выходы через коммутатор — к первому входу компаратора, блок формирования опорного напряжения, входы этого блока соединены с выходами первого и второго фильтров, а выход — с входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, выход которого подключен к второму входу компаратора, селектор октантов, его входы соединены с входной и выходными обмотками синусно-косинусного вращающегося трансформатора, первый выход — с первыми входами первого и второго элементов -И, а второй выход — с первыми входами третьего и четвертого элементов И, первый триггер, счетный вход которого подключен к выходу компаратора, первый выход— к вторым входам первого и четвертого элементов И, а второй выход — к вторым входам второго и третьего элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, входы которых соединены с выходами первого, третьего и второго, четвертого элементов И соответственно, а выходы — с управляющими входами коммутатора, третий и четвертый элементы ИЛИ, входы которых соединены с выходами первого, третьего, четвертого и первого, второго, четвертого элементов И соответственно, а выходы — с первыми входами пятого и шестого элементов И, второй триггер, входы которого соединены с источником команды "IIYCK" и с вторым выходом первого триггера, первый выход с одним управляющим входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, а второй выход — с вторыми вхоцамк пятого и шестого элементов И и с другим управляющим входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, генератор импульсов, первый и второй счетчики, выходы которых являются первым и вторым выходами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены третий триггер, пятый элемент ИЛИ, дешифратор, формирователь, первый делитель частоты, второй делитель частоты, третий и четвертый счетчики, реверсивный счетчик, седьмой, восьмой, девятый, десятый и

1170616 одиннадцатый элементы И, причем входы седьмого элемента И соединены с выходами пятого элемента И и генератора импульсов, а выход - с входом первого счетчика, входы восьмого элемента И соединены с выходами шестого элемента И и генератора импульсов, а выход — с входом второго счетчика, входы девятого элемента И соединены с выходами. пятого, шестого элементов И и генератора импульсов, а выход — с входом. сложения реверсивного счетчика, входы десятого элемента И соединены с выходами третьего триггера и генератора импульсов, а выход через первый делитель частоты — с входом вычитания реверсивного счетчика, входы пятого элемента ИЛИ соедиИзобретение относится к .автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для связи аналоговых источников информации с цифровыми вы- 5 .числительными устройствами, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет воспроизведения ангенсной (котангенсной) зависимоси кода от угла поворота вала.

На фиг. 1 показана структурная схема преобразователя, на фиг.2 — временные диаграммы его работы.

Функциональный преобразователь 15 угла поворота вала в код содержит синусно-косинусный вращающийся транс. форматор (С1(ВТ) 1, входная .обмотка которого подключена к источнику 2 напряжения питания, а выходные синус- 20 ная и косинусная обмотки через фильтры 3 и 4 — к сигнальным входам демодуляторов 5 и 6, опорные входы которых подключены к источнику напряжения питания, а выходы через коммута- 25 тор 7 — к первому входу компаратора

8, блок 9 формирования опорного напряжения, входы этого блока соединены с выходами фильтров, а выход - с входом генератора 10 линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН), выход которого подключен к второму входу ком" иены с выходами пятого и шес=ого элементов И, а выход — с первым входом одиннадцатого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход — к входу третьего счетчика, информационный вход второго делителя частоты подключен к выходу десятого элемента И, установочные входы — к выходам разря1 дов третьего счетчика, управляющий вход через формирователь — к выходу, пятого элемента ИЛИ, а выход — к входу четвертого счетчика, входы дешифратора подключены к выходам разрядов реверсивного счетчика, а выход— к первому входу третьего триггера, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ. паратора 8, селектор 11 октантов, его входы соединены с входной и выходными обмотками СКВТ, первый выход— с первыми входами первого 12 и вто-. рого 13 элементов И, а второй выходс первыми входами третьего 14 и четвертого 15 элементов И, первый триггер 16, счетный вход которого подклю.чен к выходу компаратора 8, первый выход (Q) — к вторым входам первого

12 и четвертого 15 элементов И, а второй выход (Q) — к вторым входам второго 13 и третьего 14 элементов И, первый и второй элементы ИЛИ 17 и

18, входы которых соединены с выходами первого 12, третьего 14 и второго

13, четвертого 15 элементов И соответственно, а выходы — с управляющими входами коммутатора 7, третий и четвертый элементы ИЛИ 19 и 20, входы которых соединены с выходами первого, третьего, четвертого и пер вого, второго, четвертого элементов И соответственно, а выходы — с первыми входами пятого 21 и шестого

22 элементов И, второй триггер 23, входы которого соединены с источни ком 24 команды "Пуск" и с вторым выходом первого триггера 16, первый выход (g) — с одним управляющим входом генератора 10, а второй выход

Я). " с вторыми входами пятого 21 и

3 1170616 4 шестого 22 элементов И и с другим уп,= ku Sin8 равляющим входом генератора 10, гене

Ц = 0 с 5 ратор 25 импульсов, седьмой элемент И 26, входы которого соединены с выходами пятого элемента И и гене- 5 где 0 — амплитудное значение напря ж ния я питания,фор входом первого счетчика 27, выход мируемого источником 2, которого является первым выходом — коэ ициент трансформации устройства, восьмой элемент И 28, входы которого соединены с выходами

Эти сигналы поочередно - в завишестого 22 элемента И и генератора симости от положения ключей коммута25 импульсов, а выход — с входом вто- тора 7 — подключаются к одному из рого счетчика 29, выход которого яв-. входов компаратора 8, на другой вход ляется вторым выходом устройства, де- которого подается линейно-изменякщевятыи элемент И 30, входы которого 5 еся напряжение с выхода генератора

15 соединены с выходами пятого 21 шесто- 10. На вход генератора 10 поступает го 22 элементов И и генератора 25 им- опорное напряжение, пропорциональное пульсов, а выход — с входом сложения 1,„, с выхода блока 9, выполненного, реверсивного счетчика 31, десятый например, на основе двойной фазосдви" элемент И 32, входы которого соедине- 20 гающей цепочки. ны.с выходами третьего триггера 33 и В исходном состоянии все триггегенератора 25 импульсов, а выход че- pbI 16, 23 и 33 находятся в положении

tl I I рез первыи делитель 34 частоты с по- 0 . На Управляющие входы элементов И стоянным коэффициентом деления — с 12, 15 и 13, 14 поданы высокий входом вычитания счетчика 31, пятый (Фиг ° 2q) и низкий (фиг. 2г) потенциа»

25 элемент ИЛИ 35, входы которого соеди- лы соответственно с нулевого Q u иены с выходами пятого 21 и шестого единичного Ц выходов триггера 16

22 элементов И, а выход — с первым (высокий потенциал подготавливает входом одиннадцатого элемента И 36, элементы И 12 и 15 для прохождения второй вход которого подключен к вы- З0 сигнала с выхода селектора 11 октанходу генератора 25 импульсов, а вы-,та, определяющего последовательность ход — к входу третьего счетчика 37, срабатывания ключей коммутатора), На второй делитель 38 частоты с управля- управляющие входы генератора 10 пода. емым коэффициентом деления, информа- ны высокий и низкий потенциалы соот- ционный вход которого подключен к вы-35 ветственно с нулевого g и единичного ходу десятого элемента И 32, устано- 6 выходов триггера 23 (тем самым вочные входы — к выходам разрядов генератор блокируется). На управляютретьего счетчика 37, управляющий щий вход элемента И 32 подан низкий вход через формирователь 39 — к выхо- потенциал (фиг.2c) с единичного выходу пятого элемента ИЛИ 35, а выход — 40 да g триггера 33, запрещающий прохож. к входу четвертого счетчика 40, выход дение импульсов генератора 25 через которого является третьим выходом указанный элемент И на делитель преобразователя, и дешифратор.4 1 ну- 34 частоты. ля, входы которого подключены к выхо" Селектор 11 октанта по.результадам разрядов реверсивного счетчика 45 там анализа соотношения амплитуд вы

31, а выход — к одному из входов тре- ходных напряжений CKBT 1 и фазовых тьего триггера 33, другой вход кото- соотношений между этими напряжениями рого соединен с выходом пятого эле- и напряжением источника 2 формирует мента ИЛИ 35 ° код N> октанта, в пределах которого

Преобразователь работает следующим50 находится искомый к углу поворота образом. 8 сигнал, соответствующий выполнений

Выходные напряжения CKBT 1, про- неРавенства Ц, Oz (снимаетсЯ с пеР . порциональные синусу и косинусу уг- вого выхода селектора) или неравенла поворота 8 вала, проходят через ства 0 < 0 (снимается с второго выфильтры 3 и 4 и поступают,на сигналь.55 хода селектора) ° ные входы демодуляторов 5 и 6, кото- Если Ll c g, то угол g находит. рые выделяют их огибающие в виде ся в одном из октантов 1,4,5 или 8. сигналов постоянного тока Сигнал с первого выхода селектора

1170616

11 проходит через элементы И 12 и

ИЛИ 17 на управляющий вход коммутатора 7, замыкая тот из его ключей, который подключает меньшее из входных напряжений демодуляторов к одному из.входов компаратора 8.

В начале t цикла измерения подается команда "Пуск" (фиг.2 3 ) с источника 24 на единичный вход триггера 23, который устанавливается в положение " 1" (фиг.2 ), запуская генератор 10, ВыходноЕ линейно-изменяющееся напряжение Ц1 генератора

10 (фиг.2 а) подается на другой вход компаратора 8. Высокий потенциал с выхода элемента И 12 (фиг.2p) через элементы IIJIN 19 и 20 подается на управляющие входы элементов И 21 и

22, которые срабатывают одновремен- 20 но с установкой триггера 23 в поло.жение "1" (фиг.2), 20), так как их вторые входы соединены с выходом 0 этого триггера. Разрешающий потенциал с выхода элемента И 21 подается на управляющий вход элемента И 26, при этом последний открывается и пропускает импульсы генератора 25 на вход счетчика 27 (фиг.2h) — начинается формирование кода Н1, пропорционального синусу угла поворота g

Аналогично разрешающий потенциал с выхода элемента И 22 подается на управляющий вход элемента И 28, который открывается и пропускает импульсы 35 генератора 25 на вход счетчика 29 (фиг.211) — начинается формирование кода 11, пропорционального косинусу угла поворота 8

В момент времени,„, когда ли- 40 нейно-изменяющееся напряжение U f, с выхода генератора 10 становится равньгм LI> (фиг.2a), компаратор 8 сра- батывает (фиг.2x) и перебрасывает триггер 1 6 по счетному входу в поло- 45 жение "1" (фиг.2,g). Высокий потенциал с единичного выхода 6 триггера

16 (фиг.22) появляется на управляющих входах элементов И 13 и 14. Элегант И

13 пропускает (фиг. 2 ) сигнал с первого выхода селектора 11 через элемент ИЗБА 18 на другой управляющий вход коммутатора 7. Напряжение 0i отключается и к входу компаратора 8 подключается напряжение Ug с выхода, 55 демодулятора 6. Разрешающий потенциал с управляющего входа элемента И 21 и, следовательно, элемента И 26 снимается, так как на выходе элемента И 12 с момента времени. г,, устанавливается низкий потенциал (фиг.2р), при этом прекращается поступление импульсов. генератора 25 на счетчик 27 через элемент И 26 (фиг.2 ) и в счетчике остается код, пропорциональный sin 6 .

Разрешающий потенциал на управляющий вход элемента И 22 теперь подается с выхода элемента И 13 (фиг.2 ) через элемент ИЛИ 20, при этом на выходе элемента И 22 по-прежнему высокий потенциал (фиг.2 О), а элемент И 28 продолжает пропускать импульсы генератора 25 на счетчик 29 (фиг.2щ).

В момент времени 11, когда линейно-изменяющееся напряжение LJ -„ с выхода генератора 10 становится равным Ц (фиг.2а) вновь срабатывает компаратор 8, импульс с выхода которого (фиг.2 g) возвращает триггер 16 в исходное положение "0" (фиг.22,г1) .

При этом задним фронтом импульса с выхода Я триггера 16 (фиг.2 ) уста— навливается в исходное положение "0" по входу 11 и триггер 23 (фиг.25), сбрасывая генератор 10, снимается разрешающий потенциал с управляющего входа элемента И 28 (фггг.2ц) и прекращается поступление через этот элемент импульсов генератора 25 на вход .счетчика 29 (фиг.2g), в котором фиксируется код, пропорциональный coз 8.

С момента времени г, начинается также формирование кода N1, пропорционального tg 6, пока на входах элементов И 21 и 22 одновременно имеется высокий потенциал (фиг.2,u), т.е. в течение времени А4, элемент И 30 пропускает импульсы генератора 25, следующие с частотой 10 на вход сложения реверсивного счетчика 31 (фиг.2 ). К концу указанного интервала времени счетчик 31 в режиме сложения импульсов генератора 25 сформирует код H,=dt,f . 3 течение времени dig равного длительности большего из выходных импульсов элементов И 21 и И 22, выделяемого элементом ИЛИ 35 (фиг.2,0), элемент И 36 пропускает импульсы генератора 25 на вход счетчика 37 (фиг.2н). К концу указанного интервала времени счетчик

37 формирует код Н = pf . В момент времени, соответствующий заднему фронту импульса с выхода элемента ИЛИ 35, формирователь 39 выдает

1170616 импульс (фиг. 2 ), которым разрешается установка в делителе 38 частоты коэффициента деления, равного коду счетчика 37, триггер 33 устанавливается в положение "1" по входу 5> 5 при этом разрешающий потенциал с его выхода 3 (фиг.2c) подается на управляющий вход элемента И 32, который открывается и пропускает (фиг.2 ) импульсы генератора 25 через делитель 34 частоты с постоянным .коэффициентом деления K (фиг.2 ) на вход вычитания реверсивного счетчика . 31, содержимое которого Nq начинает уменьшаться. Одновременно импульсы с выхода элемента И 32 через делитель 38 частоты с управляемым коэффициентом деления (в данном случае с коэффициентом деления 0, установ. ка которого быпа рассмотрена) проходят на вход счетчика 40 (фиг.2X). В момент времени, соответствующий об- . нулению реверсивного счетчика 31, срабатывает дешифратор 41 нуля, импульс с выхода которого (фиг.2 ) воэ- 25 вращает триггер 33 в исходное положение "0" по входу 9 (фиг.2с). При этом снимается разрешающий потенциал с управляющего входа элемента И 32 и прекращается поступление импульсов 30 генератора 25 на вход вычитания реверсивного счетчика 31 через делитель

34 частоты (фиг.29) ина входсчитчика

40 через делитель 38 частоты (фиг ° 2 х) .

В результате в счетчике 40 будет 35 сформирован код, пропорциональпьпю

eg 8. Н

"З= Н

"г где Т вЂ” интервал времени, в течение которого работает счетчик 40, 40 подсчитывая импульсы, следующие с частотой1 /N

Учитывая, что за время Т списывается код М, реверсивного счетчика 31

LН -, 45 — (3)

1 о

-получим, подставляя (3) в (2)

К, H - k —.

gb 50

Так как.код Ц является функциейсинуса угла поворота g,,а код Н< функцией косинуса того же угла, код

N5 связан с 8тангенсной зависимостью.

Если U> c U<, то угол 8 находится 55 в одном из октантов 2 3, 6 или 7.

Для иллюстрации работы устройства в этом режиме воспользуемся фиг,2, при чем диаграммы фиг.2е,, 1, M теперь будут отражать состояние элементов И 15, 14, 22 и 21, а диаграммы фиг.2,м — элементов И 28, 26 соответ» ственно. Сигнал с второго выхода селектора 11 октанта проходит через элементы И 15 и ИЛИ 18 на управляющий, вход коммутатора 7, которьп подключает меньшее из .выходных напряжений демодуляторов (0<) к одному пз входов компаратора 8. В начале цикла измерения, как и прежде, командой "Пуск" (фиг.2В) триггер 23 устанавливается в положение ™1" (фиг..25), запуская генератор 10 (фиг.20) и вызывая одновременное срабатывание элементов И

22 и 21 (фиг.2,g), на управляющих входах которых — высокий потенциал с выхода элемента И l5 (фиг.28), поданный через элементы ИЛИ 20 и 19 соответственно. Высокий потенциал с выхода элемента И 21 разрешает прохождение импульсов генератора 25 через элемент И 26 на вход счетчика 27 (фиг.2и), а высокий потенциал с выхода элемента И 22 разрешает прохождение импульсов того же генератора через элемент И 28 на вход счетчика 29 (фиг.2л).

В момент времени 11, когда линейно — изменяющееся напряжение 0 t c выхода генератора 10 становится равным 8 (фиг. 2q), компаратор 8 срабатывает (фиг. 2н) и перебрасывает триггер 16 в положение "1" (фиг.2,)). Вы. сокий потенциал с выхода g триггера16 (фиг.2 ) появляется на управляющих входах элементов И 13 и .14. Элемент И 14 пропускает (фиг.21) сигнал с второго выхода селектора 11 через элемент ИЛИ 17 на другой управляющий вход коммутатора 7.

Напряжение Ug отключается и к.вхо ду компаратора 8 подключается напряжение 01 с выхода демодулятора 5.

Разрешающий "потенциал с управляницих входов элементов И 22 и 28 снимаетбя, при этом прекращается поступление импульсов генератора 25 на счетчик 29 через элемент И 28 (фиг.2,() и в счетчике остается код Ц, пропорциональHblH cos g . Разрешающий потенциал на

1 управляющий вход элемента И 21 теперь уже подается с выхода элемента И l4 (фиг.2 ) через элемент ИЛИ 19, при этом на выходе элемента И 21 по-прежнему высокий потенциал (фиг.2g), а элемент И 26 продолжает пропускать

9 11 импульсы генератора 25 на счетчик 27 (фиг.2g).

В момент времени 1, когда линейно-изменяющееся напряжение V 4 с выхода генератора 10 становится равным U (фиг.2ц), вновь срабатывает компаратор 8, импульс с выхода которого (фиг.2 ) возвращает триггер 16 в исходное положение "0" (фиг.2,)).

Одновременно устанавливается в исходное положение "0" триггер 23 (фиг.23) сбрасывается генератор 10 (фиг.2a), снимается разрешающий лотенциал с управляющего входа элемента И 26

70616 10 (фиг.2ц) и прекращается поступление через этот элемент импульсов генератора 25 на вход счетчика 27 (фиг.2 ц), в котором фиксируется код М,, пропор5 циональный з п 6 е

Формирование (при "q U< ) кода

11 2

Д = — пропорционального ctg g ! осуществляется в последовательности,.

10 рассмотренной для случая формирования тангенсной зависимости /0 <. 4q/

Таким образом, преобразователь формирует синусную, косинусную, -.aëгенсную (котангенсную) зависимости.

uï. Угuf

1170616

uz(o

u (o

В г д е

P

С

У

Р х

Фиг. 2

Составитель А.Смирнов

Редактор Т.Митейко Техред Т.Фанта - Корректор 0;Тигор

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

Заказ 4715/54 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

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

t

t

8

М

t й