Многоканальный преобразователь угла поворота вала в код

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg 4 Н 03 И 1/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3804358/24-24 (22) 05.07.84 (46) 15.02.86.Бюл. Ф 6 (72) А.С.Григорьев и В.Е.Егоров (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 732956„ кл. G 08 С 9/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 873260, кл. G 08 С 9/04, 1981. (54) (57) 1 . ИНОГОКАНАЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусные датчики, входы которых соединены с шиной питания, а выходы — с входами коммутатора, выходы которого подключены к входам первого и второго масштабирующих усилителей, выходы которых подключены к первому и второму входам коммутатора квадрантов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами декодирующего преобразователя,выходы первого и второго масштабирующих усилителей подключены соответственно к первому и второму входам распределительного блока, первый выход которого подключен к первому управляющему входу коммутатора квадрантов, второй выход — к первому входу блока синхронизации запуска,третий выход — к третьему входу декодирующего преобразователя и входу элемента памяти, выход которого подключен к первому управляющему входу коммутатора и выходу "Конец преобразования преобразователя, первый выход блока синхронизации запуска подключен к третьему входу распределительного блока, выход блока сравнения. соединен с четвер„„Я0„„1211888 А тым входом декодирующего преобразователя, выход которого соединен с входом блока сравнения, управляющий вход преобразователя подключен к второму управляющему входу коммутатора и четвертому входу.распределительного блока, о т л и ч аю шийся тем, что,с целью повышения функциональной надежности преобразователя, выход элемента памяти подключен к второму входу блока синхронизации запуска, шина питания соединена с пятым входом распределительного блока, второй выход блока синхронизации запуска соединен с шестым входом распределительного блока, четвертый выход которого соединен с вторым управляющим входом коммутатора квадрантов, пятый выход — с третьим входом блока синхронизации запуска.

2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что распределительный блок содержит два формирователя прямоугольного напряжения, два формирователя импульсов, два элемента ИЛИ, регистр квадрантов,формирователь кодов, элемент блокировки, распределитель импульсов, первый и второй входы первого формирователя прямоугольного напряжения являются первым и вторым входами распределительного блока, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым и вторым входам регистра квадрантов и первого формирователя импульсов, первый и второй выходы регистра квадрантов являются первым и четвертым выходами распределительного блока и соедине121 ны соответственно с первым и вторым входами формирователя кодов, пятый вход распределительного блока соединен с входом второго формирователя прямоугольного напряжения, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами регистра квадрантов и первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выхоц которого является пятым выходом распределительного блока, первый и второй выходы первого формирователя импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом элемента блокировки „ выход которого является вторым выходом распределительного блока, второй вход элемента блокировки. является четвертым входом распределительного блока, первый и второй входы распределителя импульсов являются соответственно третьим и шестым входами распределительного блока, а выход — третьим выходом распределительного блока.

3. Преобразователь по п,.1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок синхронизации запуска содержит счетчик тактовых импульсов„ обменный регистр, счетчик запуска, элемент запуска, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента запуска и является вторым выходом блока синхронизации запуска, второй вход элемента запуска является вторым входом блока синхронизации запуска, первый и второй выходы элемента запуска соединены с первым и вторым входами счетчика запуска, выход которого является первым выходом блока синхронизации

1888 запуска, первый вход блока синхронизации запуска соединен с третьими входами элемента запуска и счетчика запуска, третий вход блока синхронизации запуска соединен с управляющими входами счетчика тактовых импульсов и обменного регистра, счетный вход счетчика тактовых импуль-, сов подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а разрядные выходы соединены с соответствующими разрядными входами обменного регистра, разрядные выходы которого соединены с разрядными входами счетчика запуска.

4. Преобразователь по пп. 1 и 2, а " л и ч а ю шийся тем, чта элемент блокировки содержит элемент

ИЛИ, элемент И, h -формирователей импульсов, входы которых являются вторым входом элемента блокировки а выходы через элемент ИЛИ соединены с первым входом элемента И, второй вход которого является первым входом элемента блокировки, а выход — выходом элемента блокировки, 5. Преобразователь по пп. 1 и 3, а т л и ч а ю шийся тем, чта элемент запуска содержит два элемента И, К Б — триггер, S -вход которого является первым входом элемента запуска и соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами элемента запуска, R †вх является третьим входом элемента запуска, прямой выход RS -триг— гера соединен с вторым входом .первого элемента И, инверсный выход

RS -триггера соединен с вторым входам второго элемента И, третьи входы первого и второго элементов И объединены и являются вторым входом элемента запуска.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Цель изобретения — повышение функциональной надежности преобразователя при изменении частоты нитаницего напряжения, температуры и применения синусно-косинусных датчиков с различным фазовым сдвигом.

На фиг. 1 представлена блок-схема многоканального преобразователя угла

5 поворота вала в код; на фиг. 2 блок-схема . элемента запуска; на

1211888

30

55 фиг. 3 — блок-схема элемента блокировки.

Устройство содержит. синусно-косинусные датчики 1, коммутатор 2, коммутатор 3 квадрантов, декодирующий преобразователь 4, распределительный блок 5, блок 6 сравнения, блок 7 синхронизации запуска, масштабирующие усилители 8, электронные ключи

9, блок 10 управления, развязывающие усилители 11, регистр 12 поразрядного уравновешивания, электронные ключи 13, резисторный делитель 14 напряжения, формирователь 15 кодов, формирователь 16 прямоугольного напряжения, регистр 17 квадрантов, формирователь 18 импульсов, первый элемент ИЛИ 19, элемент 20 блокировки, формирователь 21 импульсов, второй элемент ИЛИ 22, формирователь 23 прямоугольного напряжения, формирователь

24 кодов, распределитель 25 импульсов, генератор 26 тактовых импульсов, счетчик 27 тактовых импульсов, обменный регистр 28, счетчик 29 запуска, элемент 30 запуска, элемент 31 памяти, элемент 30 запуска представляет собой

R S -триггер и два элемента И 33 и 34,,элементы И-НЕ 35, элемент 20 блокировки содержит формирователи 36 импульсов, элемент ИЛИ 37, элемент И 38.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение с выходов вторичных обмоток синусно-косинусных датчиков 1, амплитуды которых пропорциональны синусу и косинусу угла поворота вала, поступают на входы коммутатора 2. Последним производится выбор конкретного датчика путем подачи на управляющий вход коммутатора адреса (например, из ЦВМ). Выходными сигналами входного коммутатора 2 являются напряжения синусных и косинусных обмоток синусно-косинусных датчиков, которые через масштабирующие усилители 8 поступают на вход электронных ключей 9 и входы первого формирователя 16 прямоугольнаго напряжения. В блоке 16 из синусоидальных выходных напряжений синусно-косинусного датчика формируются прямоугольные напряжения синусного и косинусного каналов преобразователя соответственно. Это напряжение поступает íà D-входы регистра 17 квадрантов, т,е. на D -входах регистра

17 квадрантов формируется двухразрядный код, определяемый соотношением полярностей напряжений синусной и косинусной обмоток датчиков 1 соответственно. В формирователе 23 прямоугольного напряжения и формирователе 21 импульсов напряжение гитания сети преобразуется в прямоугольное напряжение и импульсы по переднему и заднему фронтам этого напряжения соответственно. Эти импульсы подаются на C -вхо-. ды регистра 17 квадрантов. Таким образом, с приходом импульса, соответствующего переходу через нуль напряжения питания сети в регистр 17 квадрантов, производится запись кода квадранта угла поворота вала синусно-косинусного датчика 1. Блок

10 управления электронными ключами в зависимости от кода квадранта подключает через электронные ключи 9 выходы масштабирующих усилителей 8 к прямому или инверсному входу развязывающих усилителей 11 таким образом, что сигналы синусного и косинусного каналов преобразователя поступают на входы декодирующего преобразователя противофазно, обеспечивая его работу в соответствии с выражением

U„coso(— U„sino(= U< K sin(45 -о() = 0 где о — угол поворота вала синусно-косинусного датчика;

К вЂ” масштабный коэффициент. декодирующий преобразователь 4 работает по управляющему сигналу с распределительного блока 5. Этот сигнал формируется следующим образом.

Импульс, соответствующий переходу через нуль сетевого напряжения питания датчиков с выхода формирователя

21 импульсов и элемента ИЛИ 22, осуществляет- перезапись содержимого счетчика 27 тактовых импульсов в обменный регистр 28 по переднему фронту импульса и обнуление счетчика 27 тактовых импульсов по заднему фронту. К моменту прихода следующего импульса перезаписи счетчиком 27 тактовых импульсов производится подсчет числа импульсов тактового генератора 26 за полупериод сетевого напряжения. Импульсом, сформированным при переходе через нуль выходного напряжения синусно-коси- нусного датчика на формирователе 18 импульсов и проходящим через элемент

1211888

ИПИ 19.и элемент 20 блокировки в счетчик 29 запуска, производится наначальная установка инвертированного кода из обменного регистра 28„ Этот код представляет собой значение числа импульсов генератора 26 тактовых импульсов за полупериод сетевого напряжения со сдвигом на один разряд в сторону младшего. Таким образом, в счетчике 29 запуска после начальной установки вписано число

m

n N 2 з объем счетчика; число импульсов в полупериоде сетевого напряжегде

Таким образом, через — -oC импульсов происходит переполнение счетчика 29 запуска и происходит запуск распределителя 25 импульсов,обеспечивающего работу регистра 12 поразряд35 ного уравновешивания декодирующего преобразователя 4. Учитывая, что m/2 соответствует числу импульсов за четверть периода синусоидального нап40 ряжения выходных обмоток синусно-косинусного датчика, запуск распределителя 25 импульсов и работа декодирующего преобразователя 4 производится в области максимального значения синусоидального напряжения. Фазовый сдвиг

45 выходных напряжений . различных датчиков случаен в пределах от 8 до 75О . Поэтому при смене адреса на коммутаторе

2 может произойти ложный запуск блока 7 синхронизации запуска при переходе через нуль напряжения на выходе коммутатора 2 в момент переключения.

Элемент 20 блокировки формирует сигнал блокировки запуска блока 7 синхронизации запуска на время переключения55 коммутатора 2. Распределитель 25 импульсов вырабатывает управляющий сигнал, поступающий на вход регистра ния.

Этим импульсом производится начальная установка элемента 30 запус- 20 ка обеспечивающего с приходом перво) го тактового импульса начальную запись кода угла, соответствующего половине числа разрядов регистра 12 поразрядного уравновешивания, в счет в 25 чик запуска. i< моменту прихода второго тактового импульса в счетчике 29 запуска вписано число

= N — — +о .

12 поразрядного уравновешивания декодирующего преобразователя 4. По этому сигналу в соответствии с сигналами, поступающими на измерительные входы декодирующего преобразователя 4, происходит поразрядное уравновешивание измерения напряжений. Выходное напряжение декодирующего преобразователя

4 поступает на вход блока 6 сравнения и сравнивается с нулевым потенциалом, поступающим на второй вход блока 6 сравнения. Блок сравнения вырабатывает на h -ом такте сигнал рассогласования и управляет триггером и — го разряда регистра 12 поразрядного уравновешивания, отключая при этом разряд из процесса уравновешивания при условии U „ > 0 (U >выходное напряжение резисторного делителя напряжения). При U q C 0 сигнал рассогласования не вырабатывается и -ый разряд участвует в процессе уравновешивания. В результате преобразования на регистре 12 поразрядного уравновешивания устанавливается код угла поворота вала синусно-косинусного датчика,который считывается с формирователя кодов 15,управляемого регистром !2 поразрядного уравновешивания.

После окончания процесса поразрядного уравновешивания измеряемого сигнала распределитель импульсов

25 запускает элемент 31 памяти, блокирующий цепь прохождения импульсов тактового генератора через элемент

30 запуска на счетчик 29 запуска и обеспечивает ждущий режим работы устройства до следующего запроса, поступающего на управляющий вход преобразователя.

Таким образом, введение в распределительный блок 5 формирователей 16 и 23 прямоугольного напряжения, формирователей 18 и 21 импульсов, двух элементов ИЛИ 19 и 22 и элемента 20 блокировки с соответствующими связями и выполнение блока 7 синхронизации запуска описанным образом позволяет сформировать временные задержки непосредственно выходным сигналом синусно-косинусного датчика. Это позволяет осуществить преобразование напряжение — код при максимуме выходного синусоидального напряжения и тем самым позволяет повысить функциональную надежность преобразователя.

1211888

1211888

ВНИИПИ Заказ 6.51/61 Тираж 818 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектйая, 4