Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для связи аналоговых источников информации с ВМ. ЦЕЛЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПУТЕМ УМЕНЬШЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ УХОДА НУЛЕВОГО ПОЛОЖЕНИЯ. ПОСТАВЛЕННАЯ ЦЕЛЬ ДОСТИГАЕТСЯ ТЕМ, ЧТО В ИЗВЕСТНОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, СОДЕРЖАЩЕМ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, БЛОКИ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ, РЕВЕРСИВНЫЙ СЧЕТЧИК, БЛОК ПИТАНИЯ, ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ, ЭЛЕМЕНТЫ ИЛИ, блок формирования выходного кода, блок управления, переключатели, второй реверсивный счетчик, элементы И, фазовый детектор, сумматор, блок преобразования напряжения в частоту, блок преобразования кода в напряжение, причем блоки автоподстройки частоты содержат реверсивные счетчики, фазовые детекторы, блоки преобразования напряжения в частоту, блок преобразования напряжения в частоту выполнен в виде совокупности блоков - интегратора, компараторов, источника опорных напряжений, элемента ИЛИ, одновибратора, а второй вход блока преобразования напряжения в частоту соединен с первым выходом блока управления. Подобное выполнение блока преобразования напряжения в частоту позволило осуществить компенсацию смещения нуля с точностью до K-й части единицы младшего разряда кода угла, что обеспечивается уменьшением в K раз опорных напряжений при переходе в режим коррекции. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (51)5 Н 03 11 1/48, 1/64

L с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 913427 (21) 4362839/24-24 (22) 24.01.88 (46) 30.01.90. Бшл. Р (72) В. Д. Аксененко, Л. Л. Аксененко и В. Н. Пашилов (53) 681,325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 913427, кл. Н 03 M I/64, 1980. !. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для связи аналоговых источников информации с ЦВИ. Целью изобретения является повьняение точности преобразования путем уменьшения погрешности ухода нулевого положения. Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе угла поворота вала в код, содержащем генератор импульсов, блоки автоподстройки частоты, реверсивный счетчик, блок питания, фазовращатель, Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровой вычислительной машиной.

Цель изобретения — повышение точности преобразования путем уменьшения погрешности коррекции ухода нулевого положения, На чертеже представлена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код.

2 элементы ИЛИ, блок формирования выходного кода., блок управления, переклочатели, второй реверсивный счетчик элементы И, фазовый детектор, сумматор, блок преобразования напряжения в частоту, блок преобразования кода в напряжение, причем блоки автаподстрой ки частоты содержат реверсивнь|е счетчики, фазовые детекторы, блоки преобразования напряжения в частоту, блок преобразования напряжения ь частоту выполнен в виде совокупности блоков интегратора, компараторов, источника опорных напряжений, элемента Hill, одновибратора, а второй вход блока преобразования напряжения в частоту соединен с первым ВыхОдОК блока управления, Подобное выполнение блока преобразования напряжения в ча-тоту позволило осуществить компенсацинз смещения нуля с точностьв до К-й части единицы младшего разряда кода угла, что обеспечивается уменьшением в

К раз опорных напряжений при переходе в режим коррекции. 1 ил.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор 1 импульсов, блок 2 автоподстройки опорной частоты, блок 3 автоподстройки частоты информационного сигнала, реверсивный счетчик 4, блок 5 литания, фаэовращатель 6, элементы ИЛИ 7 и 8, блок 9 формирования выходного кода, блок 10 управления, перекличатели 11 и 12, второй реверсивный счетчик 13, эле-, менты И 14, 15, фазовый детектор 16, сумматор 17, блок 18 преобразования

1540003 напряжения в частоту и блок 19 преобразования кода в напряжение.

Блок 2 автоподстройки опорной частоты образуют реверсинный счетчик

20, фазовый детектор 21 и блок 22 преобразования напряжения в частоту.

Блок 3 автоподстройки частоты информационного сигнала состоит из реверсивного счетчика 23, фазового детектора 24 и блока 25 преобразования напряжения.в частоту.

Блок 18 преобразования напряжения в частоту содержит интегратор 26, компараторы 27 и 28, источник 29 опорных напряжений, элемент ИЛИ 30 и одповибратор 31, Преобразователь работает следующим образом.

Импульсы с выхода генератора 1 импульсов через блок 5 питания поступают на вход Аазовращателя 6. Фазовый сдвиг между выходными напряжениями U „ и JJ Аазовращателя 6 пропорционален ИНф углу о(поворота его входного вала.

Блоки 2 H 3 антоподстройки частоты отслеживаит фазы опорного 1!О„ и сдвинутого по фазе 1)я„ сигналов фазовращателя 6 путем добавления или вычитания импульсов блоков 22 и 25 к импульсам генератора 1, Аормирования иэ суммарной последонательности сигналов обратной связи и сравнения фаэ этих сигналов с Аазами сигналов П д и 1)ц„ф

Аазовращателя 6. В установившемся состоянии импульсы на выходах блоков

22 и 25 отсутствуют.

Б рабочем режиме блок !0 управления коммутирует переключатели 11 и 12 так, что на входы фазового детектора

16 поступают сдвинутое по фазе напряжение П,.„ф фазовращателя и импульсы с выхода реверсивного счетчика 4, элементы И 14 и 15 открыты, а входы счетчика 13 закрыты. Выходное напряжение детектора 16 складывается н сумматоре )7 с напряжением блока 19 и поступает на вход блока 18 преобразования напряжения в частоту. Выходное напряжение сумматора 17 интегрируется интегратором 26 до тех пор, пока выходное напряжение интегратора

26 не достигнет уровня +IJ или -11

I т! опорных напряжений, поступающих с исI точника 29.

1 ри достижении уровней +1J „ или !

-U „ срабатывает один иэ компараторов

27 или 28, который через элемент

ИЛИ 30 запускает одновибратор 31, возвращающий интегратор 26 в исходное состояние. Импульсы компарато-,:а 27 или 28 через элементы И 14, 15 и

ИЛИ 7 и 8 поступают на вход вычитания (или суммирования) счетчика 4, добавляются (или вычитаются) к последовательности импульсов генератора 1 H смещают фазу импульсов:на выходе счетчика 4 в сторону уменьшения напряжения на входе блока 18. В установившемся состоянии импульсы на выходе блока

18 отсутствуют, а разность кодов счетчиков 4 и 20 соответствует угловому положению с(входного нала фаэовращателя 6. В момент переполнения счетчика 20 его выходной импульс переписывает код реверсивного счетчика 4 н блок 9.

Установившееся состояние обеспе пинается ограничением коэффициента усиления интегратора 26 на уровне, меньМеМ 2 U /1. 1, (где П, — изменение напряжения детектора 1Ь при изменении и кода на единицу младшего разряда).

При выполнении интегратора 26 на операционном усилителе с таким коэффициентом усиления напряжение на его выходе при некотором коде счетчика 4

3р устанавлив аеTcя между значениями +JJ

t о и -По, не срабатывает ни один иэ компараторов 27 и 28, выработка импульсов прекращается и достигается установившееся состояние. !

В режиме коррекции псд действием сигналов блока 10 управления перекличатели 11 и 12 коммутируются таким образом, что на входы фазового детектора 16 поступают импульсы с выхода

40 реверсивного счетчика 20 в опорное напряжение Б,„ от фаэовращателя б, элементы И 14 и 15 закрыты, входы суммирбвания и вычитания реверсивного счетчика 13 открыты, а опорные напряжения блока 29 устанавлинаится равными +Uo и -Б, причем U = 1J /Ê;

)r . )

При таком включении ка входы фазовых детекторов 2 и 16 поступают одни и те же сигналы. Поскольку блок 2 находится в согласованном положении, импульсы на выходе блока 24 отсутствуют.

Если параметры паследовв.тельно включенных фазового детектора 21 и блока г5

22 идентичны параметрам фазового детектора 16 и блока 18 (эа исключением

U ), импульсы на выходе блока 18 также отсутствуют. При неиндентичности характеристик упомянутых пар блоков

5 !5 на выходе блока 18 вырабатываются им— пульсы, изменяющие код счетчика !3 и соответственно напряжение на выходе блока 19, поступающее на второй вход сумматора 17. Изменения кода и напряжения происходят да тех пор, пока напряжение на выходе блока !9 не скомпенсирует напряжение смещения нуля. После окончания коррекции восстанавливается первоначальная коммутация переключателей 11 и 12, полученноенапряжение компенсации на выходе блока 19 сохраняется до следующего импульса коррекции.

При изменении углового положения вала изменяется Лаза выходного напряжения 1. „,, Блок 3 отслеживает это изменение и на выходе блока 25 Bb!p2 батыва тся импульсы отработки, которые поступают на управляющие входы реверсивного счетчика 4 через элементы ИЛИ 7 и 8. Под действием этих импульсов изменяется Ааза сигнала на выходе реверсивного счетчика 4, которая сравнивается с Лазай напряжения в Мазаном детекторе !б. При наличии ошибки слежения блок 18 вырабаTblBRåò импульсы, которые через элементы 14, 15 и 7, 8 поступают на входы реверсивного счетчика 4.

При изменении углового положения вала фазовращателя в режиме коррекции на входы счетчика 4 поступают импульсы с блока 25, т.е. код на выходе преобразователя и в режиме коррекции отслеживает изменение положения вала.

Коррекция ухода нулевого положения осуществляется с большой точностью.

Коррекция смещения нуля в известном преобразователе ограничивается зоной нечувствительности, ширина которой не менее +0,5 q 0; значение единицы младшего разряда q, (величина дискрета) определяется соотношением частот F и f сигналов Аазонращателя б и гене— ратора 1 (q = 2 I F/f ) и не может быть произвольно уменьшено. !!!ирина зоны нечунстнительности сохраняет свое значение и н режиме коррекции, i С)!) Г)3

Ф о !> м у ч и 3 о б Р е " е н и я

20 llpeабра з сватеJlb,- ",!» !! H 0pc B. Bc3.!l -, ! н код по ант. сн. 1: 913- .27, r. т личающ;.;йс я тем чc, с це.лью повышения точности преобр;зав»ния, перзый выход блока управления

25 подключен к второму входу блана пре-образования напряжения и частоту, ко-торый выполнен содержащим интегратор, гервый и второй комп::ратсры, э .смент

ИЛИ, однонибратор H источник опарнс3!) гс напряжения, первый гход интегра о . ра является ;.ервым нходо:"; блока пре.." образования напряжения н часто:>-, а выход интегратора подключен к первым входам первого и второго ксмпаратороЕ3, второй вход первого кампаратара соединен с первым выходам иста ника опорного напряжения, второй выход которого подключен к второму входу второго комляpRTopc, выходы первого и гторого компараторсн подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу однонибратара, выход которого подключе: — : к второму входу интегратора, вход нс " точника опорного напряжения является вторым входом блока преобразования напряжения в частоту. выходы первого и второго компараторон являются пер-вым и вторым выходами блока преобра-зования напряжения в частоту соотнетстьенно. т. е. в конту;.е а:-- орегу.1-;p, ..ан,я .. б . разованном б.!о..:.àìè 17, !8, !3. 19., где дискрет q определяется блоком

19 преобразования кода н напряжение.

В данном пре бр;=эонателе ширина зоны нечувствительности r-. режиме коррекции уменьшается н К раз за счет управления неличинсй спорных напряжений источника 29, причем величина K может быть достаточно большой, учитывая разрядность сснременных ц1ФрааналагoBblx преобразователей (т.е. с! «г)., Б результате компенсация смещения ну1 ля производит я с точностью н К раs большей, 1540003

Составитель N. Сидорова

Редактор Л. Пчолинская Техред JI.Ñåðäîêîíà Корректор М.Кучерявая

Заказ 231

Тираж 653

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент ", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101