Преобразователь угла поворота вала в код

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД по авт. св. № 902039, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены элемент задержки, дифференцирующая цепь, дополнительньй счетчик импульсов, блок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дополн тельный регистр и блок коррекции, дополнительный выход генератора 1 4пульсов соединен со счетным входом дополнительного счетчика, выход старшего разряда которого соединен с первой группой входов блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ РШИ и со старшим разрядом дополнительного регистра, а остальные выкоды соединены с второй группой входов блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которого соединены с остальными разрядами дополнительного регистра, выходы которого соединены с входами блока коррекции, выходы которого являются дополнительными выходами преобразователя, а выход компаратора соединен элемент задержки и дифференцирующую (О цепь с .входом установки нуля дополнительного счетчика импульсов. -

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU (11) (у : Н 03 И 1./64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВСР:,AF,.? И Я

13;

K ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ (61) 902039 (21) 3747684/24-24 (22) 24.05.84 (46) 23.11.85. Бюл.Р 43 (72) В.С. Протопопов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 902039, кл. С 08 С 9/00, 1980. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД по авт. св. У 902039, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены элемент задержки, дифференцирующая цепь, дополнительный счетчик импульсов, блок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дополни тельный регистр и блок коррекции, дополнительный выход генератора ьмпульсов соединен со счетным входом дополнительного счетчика, выход старшего разряда которого соединен с первой группой входов блока элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и со старшим разрядом дополнительного регистра, а остальные вьжоды соединены с второй группой входов блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которого соединены. с остальными разрядами дополнительного регистра, выходы которого соединены с входами блока коррекции, выходы которого являются дополнительными выходами преобразователя, а выход компаратора соединен через элемент задержки и дифференцирующую цепь с .входом, установки нуля дополнительного счетчика импульсов.:

Ф 11

Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналогичных источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобразователя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 — диаграмма поясняющая его работу; на фиг. 3 и 4 — процесс формирования кода скорости; на фиг. 5 — графики фактической и измеренной скоростей вращения вала фазовращателя.

Преобразователя угла поворота вала в код содержит генератор импульсов, выполненный в виде задающего генератора 1 и делителя 2 частоты, счетчик 3 импульсов, регистр 4, дешифратор 5, интегратор 6, фазовращатель 7, компаратор 8, элемент 9 задержки, дифференцирующую цепь 10, счетчик 11 импульсов, блок 12 элементов ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, регистр 13 и блок 14 коррекции.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Задающий генератор .1 импульсов вырабатывает импульсы с частотой f л и длительностью сц. Делитель 2 час-, тоты делит эту частоту на коэффициент К и подает на вход счетчика 3 импульсы с частотой f/k. Импульсы с выходов счетчика 3 поступают на вход дешифратора 5, выходы которого соединены с входами интегратора 6, с выхода которого поступает питающее напряжение на входы фазовращателя 7 ° При положительном напряжении на выходе фазовращателя 7 компаратор 8 вырабатывает сигнал "Логическая"1", а при отрицательном — сигнал "Логический "0". При поступлении на управляющий вход регистра 4 положительного фронта сигнала с выхода компаратора 8 на выходе регистра 4 устанавливается код, соответствующий углу поворота вала фазовращ ателя 7.

Измерение скорости поворота вала основано на отклонении частоты выходного сигнала фазовращателя 7 от частоты питающего его напряжения.

Пусть вал фазовращателя 7 вращается в сторону увеличения сдвига фа93817 2

10 риод изменения выходного сигнала фазовращателя 6, который равен

Т = T+ht

Тб Т + 6 t 3

45 зы между питающим и выходным напряжением фазовращателя 7, и в момент времени д сдвиг фаз ф (t )=О. Период питающего напряжения фазовращателя 7 постоянен и равен Т .В момент времени t„+ht, появляется импульс с выхода компаратора 8 (фиг. 2, f1).

Промежуток времени Лt, определяет изменение сдвига фаз A(g за пеВ общем случае период выходного напряжения фазовращателя 7 равен где h t< — приращение времени, обусловленное изменением фазы выходного напряжения фазовращателя 7.

При вращении вала в другую сторону величина h t меняет знак и, следовательно, меняет знак приращения сдвига фаз Agц. Двоичный код, соответствующий приращению сдвига фаз

A с(„ за период измерения Тц, определяет скорость поворота вала, в преобразователе это осуществляется следующим образом. Элемент 9 задержки задерживает на время импульс с выхода компаратора 8. Дифференцирующая цепь 10 формирует короткий импульс по положительному фронту им- пульса на выходе элемента 9 задержки и подает его на вход обнуления счетчика 11. Если скорость вращения вала равна нулю, то частота выходного сигнала фазовращателя 7 равна частоте питающего напряжения, т.е.

Т, значит, обнуляющие импульсы на входе счетчика 11 проходят через время Т и к моменту прихода следующего обнуляющего импульса счетчика 11 имеют состояние "Логический"0".

Если вал вращается в положительную сторону, то следующий обнуляющий импульс приходит через время Т

T+htz. За время Т счетчик 11 обнуляется определенное число раз, а за время h t+ он сосчитывает N импульсов с дополнительного выхода генератора 1 импульсов, что соответствует углу в цифровых единицах. Старший

m+1 разряд счетчика 11 находится в состоянии "Логический"0", следоваЭ 11 тельно, блок 12 элементов ИСКЛЮЧАЮ-.

ЩЕЕ ИЛИ не инвертирует выходной ход счетчика 11 и подает его на входы регистра 13 без изменений. Перед приходом импульса обнуления на вход счетчика 3 в регистре 13 происходит запись кода, поступившего с выходов блока 12 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и с выхода старшего разряда счетчика 11.

Если вал вращается в другом направлении, то следующий обнуляющий импульс приходит на вход счетчика

11 через время Т,„= -Т-дс„. В этом случае счетчик 11 обнуляется на один раз меньше, чем в первом случае, и до очередного обнуления ему не хватает N импульсов, которые пришли бы на его счетный вход с допол,нительного выхода генератора 1 импульсов за время 4t„, т.е. в момент прихода следующего обнуляющего.импульса на выходах разрядов счетчи à 11 будет дополнительный код.

Инвертируя значения.m младших разрядов счетчика 11, получаем код числа N, соответствующий углу что и происходит в преобразователе, так как старший разряд счетчика 11 к моменту прихода обнуляющего импуль:

II I I t l са имеет состояние Логическая 1 а это значит, что блок 12 элементов.ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ инвертирует входные сигналы и на входы регистра 13 подает прямой код числа N которое регистр 13. записывает при приходе импульса с выхода компаратора 8, так же записывается значение старшего разряда счетчика 11, определяющего направление движения вала фазовращателя 7.

На графике (фиг. 3 и 4) изменения числового значения кода NL на выходах счетчика 11 за период измерения, т.е. за период выходного сигнала фазовращателя 7, обозначены:

f — логическое значение выхода стар3 шего (знакового) разряда счетчика 11;

f — импульсы обнуления счетчика 3, поступающего с выхода дифференцирующего звена 10; f 5 — импульсы записи информации в регистр 13 (причем на фиг. 4 — при отрицательном).

Таким образом, в младших разрядах выхода регистра 13 записывается код амплитуды приращения сдвига фаз дф„ за период измерения Т, а в старшем

m+1 разряде хранится знак этого при93817 4 ращения. Числовое значение этого кода характеризует скорость..вращения вала фазовращателя 7. Однако период измерения Т не является постоянной велии чиной и поэтому появляется погрешность измерения скорости, которая увеличивается с возрастанием скорости и достигает 0,57. при скорости вращения вала 3000 об/мин,и частоте пи10 тающего напряжения фазовращателя

10 кГц и 2,57 при той же скорости вращения вала и частоте питающего напряжения фазовращателя 2 кГц. При уменьшении скорости вращения вала погрешность уменьшается и при малых скоростях вращения вала она становится меньше, чем дискретность измерения скорости.

Если бы период измерения Т> был постоянным и равнялся Т, то фиксируемые приращения поворота вала фаэовращателя определяли бы истинное значение скорости поворота вала.

Рассчитаем погрешность преобразо=

25 Вателя, Ь|н

Т вЂ” истинная скорость;

aq„at„

Л Ъ р .Т Т. Т

30 где N — числовой эквивалент приращения фазы щ; и д п значение скорости, измеренТ д ное описываемым методом

35 д н л

T+at T at

Из вышеприведенных формул следует, что при положительном направлении движения (ht„ 0) измеренное значение скорости занижается. относительно истинного, а при отрицательном— завышается.

Как видно из фиг, 5 графики фак45

ht тической скорости вращения — в заТ висимости от ЬС и измеренного значения скорости вращения

b,t при Ь t c

Т +at увеличении 4t(at>0) появляется ошиб" ка, занижающее значение измерений скорости, и при д » Т измеренное значение скорости приближается к

55 постоянной величине.

При увеличении Iд tl(а <О) измеренное значение скорости завышается и при ) дС =T измеренное значение

5 11938 скорости стремится к бесконечности, однако эти случаи крайние и в практике встретиться не могут, так как максимальная скорость вращения вала датчика не превышает 3000 об/мин, а частота питающего напряжения датчиков не меньше 400 Гц.

При такой скорости вращения и частоте питающего напряжения 2— 10

10 кГц точность измерения не уступает точности тахогенератора 1-2 класса точности. У предлагаемого преобразователя отсутствуют такие недостатки, как постоянная времени, пульсация выходного напряжения, зона нечувствительности, которые присущи всем тахогенераторам.

Поскольку погрешность измерения скорости вращения вала является ме.тодической и поддается анализу, то можно от нее избавиться. Для этого выходы регистра 13 соединены с вхо- дами блока 14 коррекции, представляющего собой постоянное программируе- 25

17 6 мое запоминающее устройство, адресные входы которого соединены с выходом регистра 13. В блок 14 коррекции надо записать программу, где каждому значению кода на адресных входах блока 14 коррекции, содержащему методическую ошибку измерения скорости вращения вала, соответствует исправленный код на выходах блока 14 коррекции, так как зависимость погрешности однозначно зависит от скорости вращения вала датчика. Причем блок 14 коррекции одинаков для различных типов датчиков, при условии, что частота питающего напряжения одинакова.

Таким образом, дополнение известного преобразователя угла поворота вала в код предлагаемым устройством позволяет в большинстве случаев избавиться от одновременного использования датчиков положения и скорости или от применения сложных измери-. тельных систем, обладающих рядом недос таткоЪ . .ф фиг.2

1193817 фиаЧ

4ь43

ВНИЙПИ Заказ 7325/59 Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патеит", г. Уигород,ул.Проектная, 4 и