Датчик углового положения и скорости вращения вала

 

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в качестве датчика углового положения и мгновенных скоростей вращения вала в точных цифровых системах автоматического управления и является усовершенствованием изображения по авт. св. N 934382. С целью повышения точности определения углового положения вала при увеличении скорости вращения вала датчик снабжен третьим регистром 12, сумматором 13, элементом И 14, третьим счетчиком 15 и последовательным сумматором 16, что позволяет учитывать скорость вращения вала, и в конечном итоге, уменьшить влияние скорости вращения вала на результат определения углового положения вала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 Р 3/489

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 934382 (21) 4445066/24-10 (22) 20.06.88 (46), 15.10.90. Бюл. 0 38 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) С.И. Богомолов и Н.Г. Переход (53) 621.317.39.531(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 934382, кл. G 01 P 3/489, 1980. (54) ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖКНИЯ И СКО»

РОСТИ ВРАЩБНИЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике, мояет быть исполь;эовано в качестве датчика углового

„„Я0„„1599778 А 2

2 положения и мгновенных скоростей вра-; щения вала в точных цифровых системах автоматического управления и является усовершенствованием изобретения по авт.св. 9 934382. С целью повышения. точности определения углового положения вала при увеличении скорости, вращения вала датчик снабжен третьим регистром 12, сумматором 13, элементом И 14, третьим счетчиком 15 и последовательным сумматором 16, что позволяет учитывать скорость вращения вала, и в конечном итоге, уменьшить влияние скорости вращения вала на результат определения углового поло-, жения вала. 1 ил.

1599778

1 д Е(ч и) где f - частота, следования импульсов ц генератора 1;

Š— символ округления до мень- 40 шего целого (отбрасывания остатка), для упрощения его опускают, t — фазовый интервал

t„- Ло+М) Ч/2%, 45 где То-1ф.

Второй .счетчик 8 вместе с ключом 7, триггером 11 и регистром 9 образуют блок вычисления частоты вращения, определяемой по разности периодов опорного и выходного напряжений фаэовращателя 4,По фронту выходного сигнала нуль-органа 5 триггер 11 переходит в нулевое состояние и, воздействуя на управляющий вход ключа 7, прекращает поступление импульсов генератора 1 на счетный вход счетчи.ка 8. Фронт выходного сигнала нуль(4) Изобретение относится к измери-тельной технике.

Цель изобретения — повышение точности определения углового положения вала при увеличении скорости вращения вала.

На чертеже представлена структурНая схема датчика. Датчик содержит генератор 1 импульсов, первый счет,чик 2, формирователь 3 опорного сигнала, фазовращатель 4, нуль-орган 5, nepabN регистр 6, ключ 7, второй счетчик 8, второй регистр 9, формирователь 10 задержанных импульсов, триггер 11, третий регистр 12, сумматор 13, элемент И 14, третий счетчик 15 последовательный сумматор 16.

Датчик углового положения и скорос" . ти вращения вала работает следующим 2р ,образом.

Первый счетчик 2 выполняет функцию деления частоты генератора 1 импульсов, Формирователь 3 опорных сигналов вырабатывает из выходных периоди- 25 ческих сигналов первого счетчика два опорных напряжения фазовращателя 4 с частотой Е . Нуль-орган 5 формио рует из выходных синусоидальных сиг" .,капов фазовращателя 4 прямоугольные 1

;периодические сигналы, по фронту которых осуществляется запись кода перво го счетчика 2 первый регистр 6. В последнем фиксируется код текущего углового положения вала 35 органа 5 запускает также формирователь 10, который выдает на своем первом выходе импульс через время, достаточное для завершения переносов в счетчик 8. По этому импульсу происходит перезапись кода счетчика в регистр 9. Второй импульс формирователя 10, воздействуя на входы предус" тановки счетчика 8, осуществляет запись в него кода, соответствующего промежутку времени между фронтом импульса нуль-органа 5 и началом импульса на третьем выходе формирователя 10. Этот импульс поступает на установочный вход триггера 11 и переводит его в единичное состояние, пос" ле чего открывается ключ 7 и импульсы генератора 1 вновь поступают на счетный вход счетчика 8.

Таким образом, в регистре 9 в начале каждого последующего периода фиксируется код разности Т=Т-Т, определенный в предыдущем периоде выходного сигнала нуль-органа 5. Разрядность второго счетчика 8 равна разрядности первого счетчика 2 плюс дополнительный знаковый разряд, используемый для определения направления вращения. По-. следовательно соединенные третий регистр 12, сумматор 13, элемент И 14, третий счетчик l> образуют блок вычисления поправки у> и:.aoro положения вала. На входы первого слагаемого сумматора 13 с вьп;ода регистра 9 поступает код отклонения частоты сигнала, пропорциональный отклонению периода

I фТ. Сумматор 13 и третий регистр 12 образуют накапливающий сумматор, следовательно, при каждом поступлении тактирующего импульса с выхода промежуточного разряда первого счетчика 2 на выходах сумматора 13 осуществляется накопление величины, пропорциональной отклонению периода выходного напряжения фазовращателя, Выход разряда переполнения сумматора 13 подключен к входу схемы И 14, управляя поступлением тактирующих импульсов с выхода промежуточного разряда сче чика 2 на счетный вход счетчика 15.

Третий счетчик 15 установлен в нулевое состояние старшим разрядом счетчика 2, поэтому к моменту изменения уровня сигнала на выходе нуль-орга- . на на выходах третьего регистра 12 и счетчика 15 фиксируется количество импульсов

99778

Формулт.и-обретения

Датчик углового положения и скорости вращения вала по ав . св.

Р 934382, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения углового положения вала, в него дополнительно введены третий регистр, сумматор, элемент И, третий счетчик и последовательный сумматор, причем к младшим .разрядам второго регистра подключены входы

10 первого слагаемого сумматора, выходы которого подключены к информационным входам третьего регистра, выход которого соединен с входом второго слагаемого сумматора, выход разря15 да переполнения сумматора подключен

N -,-, -Е„. Е„-f t N /N (9)

С учетом соотношения 4 выражение (9) может быть оценено

N «т, у/21(1 < тут> ) (10)

Hs анализа выражения (10) следует что относительная погрешность оценки углового положения вала пропорциональна отношению (Т/Т). а

Составитель А. Кирилюк

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Ходанич Корректор 0«Ципле

Заказ 3140 Тираж 459 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.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101

5 15

Nn и <и (5 ) и где n - емкость счетчика 2 испольс т зуемая для формирования тактирующих импульсов накапливающего суммматора.

Емкости регистров 9 и 12 и счетчика 15 равны а, поэтому в счетчике 15 фиксируется количество импульсов (6) 1

При выполнении условия (7) выражение (6) приводится к виду

Нн tu tu (8)

6(f Ы

Задержанный импульс с первого выхода формирователя 10 поступает на тактирующий вход последовательного сумматора 16, вызывая суммирование кодов сигналов, поступающих íà его входы с выходов регистра 6 и счетчи" ка 15. Кроме того, на знаковый разряд слагаемого поправки углового ., положения последовательного сумматора 16 поступает инверсный сигнал с выхода знакового разряда регистра 9.

В реэультате.на выходе сумматора 16 фиксируется алгебраическая сумма (с учетом знака).

30

35 т 40 к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с входом разрешения записи третьего регистра и с выходом промежуточного-разряда первого счетчика, а выход элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, вход сброса которого соединен с выходом первого счетчика, а выход третьего счетчика соединен с информационным входом первого слагаемого последовательного сумматора, знаковый вход первого слагаемого ко" торого подключен к выходу знакового разряда второго регистра, информационный вход второго слагаемого последовательного сумматора под- . ключен к выходу первого регистра, а тактируемый вход последовательного сумматора подключен к первому выходу формирователя задержанных импульсов, причем выход ..второго регистра является выходом кода скорости вращения вала, выход последовательно го сумматора является выходом кода углового положения.