Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах передачи информации об угловом или линейном положении объекта и применено в системах автоматизации промышленных установок. С целью повышения точности в преобразователь, содержащий источник опорного напряжения , сельсин-датчик, первый аналого-цифровой преобразователь и блок памяти, введены второй и третий аналого-цифровые преобразователи, блок управления и коммутатор. По значениям старших выходных разрядов первого, второго и третьего аналого-цифровых преобразователей блок управления формирует три старших разряда выходного кода преобразователя, записываемые в блок памяти, а также сигналы, управляющие работой коммутатора младших выходных разрядов аналогоцифровых преобразователей. Код с выхода коммутатора также записывается в блок памяти и вместе со старшими разрядами является цифровым эквивалентом преобразуемого угла. Источник опорного сигнала вырабатывает прямоугольные двухполярные импульсы, запитывающие датчик и синхронизирующие работу блока управления. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. С ES

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 H 03 M 1/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3929070/24-24 (22) 11.07.85 (46) 07.01.87. Бюл. N - 1 (71) Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова(Ленина) (72) Н.Д.Заяц, В.M.Âîäîâîçîâ, M.H,3àïðóäíoâ и Л.Н.Рассудов (53) 681 325 (088.8) (56) Патент США Р 4242666, кл. 340-870.28, 1980.

Авторское свидетельство СССР

К - 930332, кл. G 08 С 9/04, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах передачи информации об угловом или линейном положении объекта и применено в системах автоматизации промышленных установок. С целью повышения точности в преобразователь, содержащий источник опорного напря„„SU„„1282329 A 1 жения, сельсин-датчик, первый аналого-цифровой преобразователь и блок памяти, введены второй и третий аналого-цифровые преобразователи, блок управления и коммутатор. По значениям старших выходных разрядов первого, второго и третьего аналого-цифровых преобразователей блок управления формирует три старших разряда выходного кода преобразователя, записываемые в блок памяти, а также сигналы, управляющие работой коммутатора младших выходных разрядов аналогоцифровых преобразователей. Код с выхода коммутатора также записывается в блок памяти и вместе со старшими разрядами является цифровым эквивалентом преобразуемого угла, Источник опорного сигнала вырабатывает прямоугольные двухполярные импульсы, запитывающие датчик и синхронизирующие работу блока управления. 1 з.п. ф-лы.

3 иле

1 12823

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах передачи информации об угловом или линейном положении объекта и применено в системах автоматизации промышленных установок.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

На фиг,1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг.2 — блоксхема блока управления, на фиг. 3 — условно совмещенные фазовая и временная диаграммы напряжений сельсина и питающего напряжения, и

Преобразователь содержит сельсиндатчик 1, аналого-цифровые преобразо, ватели (АЦП) 2-4, блок 5 управления, коммутатор 6, блок 7 памяти, источник 8 опорного сигнала. Блок

5 управления содержит элемент НЕ 9, блок -10 инверторов, блок 11 триггеров, блок 12 коммутаторов, генератор 13 импульсов, счетчики 14 и 15, элементы ИЛИ 16 и 17.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

° При питании ротора сельсина-датчика 1 импульсным напряжением U„ в трех фазах статора генерируются импульсные напряжения U, П и U,, 30 сдвинутые друг относительно друга на 120 эл.град. имеющие амплитуды, пропорциональные углу Ы поворота вала и, в зависимости от величины с, находящиеся в фазе или противофаз е с питающим напряжением П„(фиг.3).

Эти напряжения поступают в АЦП

2-4, которые в положительный полупериод преобразуют их в код. Разрядность АЦП вЂ” n выбрана таким образом, что амплитуда U = sin 60 соответствует код 2", т.е. при достижении напряжения любой из фаз U = sin 60 в старшем разряде соответствующего

АЦП формируется "1". Выходы старших разрядов, являющиеся сигнальными выходами АЦП, подключены к управляю-..;: щим входам блока 5 управления, тогда как выходы остальных разрядов, содержащие информацию об амплитудах фаз статора сельсина 1 в диапазоне

О... э п 60, соединены с коммутатором 6.

Блок 5 управления подключает через коммутатор б к блоку 7 памяти ту из фаз сельсина 1, которая несет информацию с младших разрядов

sin (с = 0...60 ), а также форми-, рует код старших разрядов sin по следующему алгоритму.

При О Ы 120 код старших . разрядов — О, и в фазе с U„ ê блоку памяти подключаются выходы АЦП 2 (фаза U ).

При 60 о 120 код старших разрядов -1, в противофазе с U подключается U,.

При 120 — 180 код старших разрядов — 2, и в фазе с U, подключается U,.

При 180 240 код старших разрядов — 3, и в противофазе с U„ подключается U . При 240 < 300 д код старших разрядов — 4, в фазе с

U, подключается U

Наконец, при 300 с 360 в противофазе с U, подключается Us u коц старших разрядов достигает 5.

Рассмотренный алгоритм реализуется блоком 5 управления, показанным на фиг.2.

При У = О сигналы на управляющих входам и выходах блока 5 отсутствуют.

При наличии положительного импульса питания П„ (в первом полупериоде) запирается счетчик 14„ но открывается счетчик 15, который заполняется импульсами генератора 13 импульсов.

Период заполнения счетчиков 14 и 15 составляет 0,8...0,9 — часть полупериода U„ с таким расчетом, чтобы сигнал на выходе элемента ИЛИ 17 формировался вне зоны искажения фронтов U„т.е. от 0,2 до 0,9 U„.

Во втором полупериоде U„ запирается счетчик 15, но открывается счетчик 14, который заполняется импульсами генератора 13.

Инверторы 10 запрещают переход в состояние "1" более чем одному триггеру блока 11 триггеров, исключая тем самым неоднозначность измерений в моменты равенства напряжений U, U или U, а коммутаторы блока 12 коммутаторов формируют управляющие сигналы.

Сигналы управляющих выходов блока 5 управления разрешают подключение соответствующих фаз коммутатором 6 к блоку 7 памяти. Одновременно коммутатор выставляет потребителю сигнал Готовность", разрешающий прием информации. B моменты отключения питания, переходных процессов в лице.

Преобразователь может быть реализован на базе стандартных элементов

АЦП 2-4 — К1113ПВ1, блок 5 управления и коммутатор 6 — микросхемы серии 155, блок 7 памяти †. K556PT5.

В отличие от известных устройств в предложенном преобразователе значительно снижена зависимость погрешности от величины угла поворота вала.

Так, при разрядности АЦП n = 8 погрешность известного устройства изменяется от 0,224 до 5,066, тогда как диапазон изменения погрешности предложенного преобразователя 0,4480,883, что соответствует снижению погрешности не менее, чем в 5 раз.

Устранение неоднозначности измерения при углах, кратных Й, и 0,5 11 + Д, способствует снижению погрешности в этих точках вдвое.

Переход от синусоидального к импульсному питанию с исключением зоны фронтов обеспечил независимость точности преобразователя от вариаций амплитуды и фазы питающего напряжения.

Съем показаний как при положительном, так и при отрицательном импульсах питающего напряжения уменьшает погрешность от запаздывания измерений.

45

Формула изобретения

1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник опорного сигнала, выход которого подклю-эО чен к входу сельсин-датчика, первый выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, блок памяти, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что с целью повышения точ- 55 ности в работе, в него введены вто3 12823

АЦП 2-4 и переключения фаз сигнал

"Готовность" снимается, Используя информацию младших разрядов фазы, подключенной коммутатором 6, и состояние информационных выходов блока 5 управления в качестве адреса, блок 7 памяти формирует код угла поворота вала, младшие разряды которого соответствуют углу в л0 пределах 0-60, а декодирование трех »О старших разрядов представлено в таб29

Ро:» »» тРетий аналого-цифровые преобразователи, коммутатор и блок управления, выход источника опорного сигнала подключен к входу блока управления, первая группа выходов которого подключена к входам старших разрядов блока памяти, второй и трет»п» выходы сельсин-датчика подключены к входам соответственно второго и третьего аналого-цифровых преобразователей, выходы старших разрядов аналого-цифровых преобразователей подключены к группе входов блока управления, вторая группа выходов которого подключена к первой группе управляющих входов коммутатора, выходы которого подключены к входам младших разрядов блока памяти, выходы младших разрядов первого,второго и третьего аналого-цифровых преобразователей подключены соответственно к первой, второй и третьей группам информационных входов коммутатора, выходы готовности аналого-цифровых преобразователей подключены к второй группе управляющих входов коммутатора.

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит генератор импульсов, два счетчика, блок коммутаторов, блок триггеров, блок инверторов, два элемента ИЛИ и элемент

НЕ, выход генератора импульсов подключен к счетным входам счетчиков, вход сброса первого счетчика является входом блока управления и подключен к входу элемента НЕ, выход которого подключен к входу сброса второго счетчика, выходы первого и второго счетчиков подключены к входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых подключены к синхровходам блока триггеров и первой группе входов блока коммутаторов, выходы которого являются второй группой выходов блока управления, входы блока инверторов подключены к D-входам блока триггеров и являются группой входов блока управления, выходы блока инверторов подключены к R-входам блока триггеров, выходы которого подключены к второй группе входов блока коммутаторов и являются первой группой выходов блока управления.

1282329

1 2 3

Выходы блока 5

1 2 3 4 5 6

0 0 О 0 0 1

0 О 0 0 1 0

0 0 О 1 0 0

0 0 1 0 0 0

0 1 0 О 0 0

1 0 0 0 0 О

Код старших разрядон блока 7

О 1 0

1 0 1

0 О 0

1 О О

О О 1

Величина угла, эл. град.

120

300

180

240 б0

1 282329

УЮО

Г -!

Составитель В.Подолян

Техред М.Ходаиич Корректор Т.Колб

Редактор В.Данко

Заказ 7286/58

Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Г осударственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4