Преобразователь угла поворота вала во временной интервал

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, и может быть использовано при разработке преобразователей угла поворота вала в код. Поставленная цель-упрощение преобразователя - достигается тем, что в преобразователь, содержащий генератор 1, делители 2 и 3 частоты , источник 4 синусоидального квадратурного напряжения питания, датчик 6 угла, дешифратор 5, ключи 7, 8 и 13-16, запоминающие элементы 9 и 17, фильтры 10 и 23 нижних частот, компараторы 11 и 24, формирователь 12 временного интервала, введены ключи 18-21 и 25, а фазоинвертор 22 выполнен управляемым. Введенные элементы , один управляемый фазоинвертор и вновь введенные связи позволяют практически исключить погрешности от квартогональности обмоток датчика угла и питающих его обмоток, а также неравенства их амплитуд , при этом формирование выходного сигнала для выработки стопового импульса, определяющего конец временного интервала , осуществляется на одном управляемом фазоинверторе. Это существенно упрощает как устройство в целом, так и его настройку. 2 ил. О 4 Ю СЛ 00 Јь фиг.

-СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИаЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I!) (я)ю Н 03 М 1/50

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4648976/24 (22) 10.02.89 (46) 15,04.91. Бюл. М 14 (71) Ленинградский институт ядерной физики им. Б.П.Константинова (72) Я.А.Касман и M.Ë.Êðó÷èíèí . (53) 681.325 (088.8) (56} Электромехэнические преобразователи угла с электрической редукцией /Под ред.

А,А.Ахметжанова, М.: Энергия, 1948, рис.

4 — 25. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, и может быть использовано при разработке преобразователей угла поворота вала в код. Поставленная цель — упрощение преобраэователя— достигается тем, что в преобразователь, содержащий генератор 1, делители 2 и 3 частоты, источник 4 синусоидального квадратурного напряжения питания, датчик 6 угла, дешифратор 5, ключи 7, 8 и 13 — 16, запоминающие элементы 9 и 17, фильтры 10 и 23 нижних частот, компараторы 11 и 24, формирователь 12 временного интервала, введены ключи 18 — 21 и 25. а фазоинвертор 22 выполнен управляемым. Введенные элементы, один управляемый фазоинвертор и вновь введенные связи позволяют практически исключить погрешности от квартогональности обмоток датчика угла и питающих его обмоток, а также неравенства их амплитуд, при этом формирование выходного сигнала для выработки стопового импульса, определяющего конец временного интервала, осуществляется на одном управляемом 3 фаэоинверторе. Это существенно упрощает как устройство в целом, так и его настройку.

2 ил.

1Х

$642584

Изобретение относится к эвтомэтике и вычислительной технике, в частности к энэлого-цифровым преобрэзовэтелям, и может быть использовано при разработке преобрэзовэтелей угла поворота вала в код, Целью изобретения является упрощение преобразователя, которое обеспечивэется использоаэнием одного упрэвляемого фэзоинверторэ.

Нэ фиг,1 представлена блок-схема преобрэзовэтеля углэ поворота вала во временной интервал; нэ фиг.2 — временные диэгрэммы рэботы преобрэзовэтеля.

Г!реобрэзсвэтель содержит генерэтор 1 импульсов, делители 2 и 3 частоты, источник

4 синусоидэльного квэдрэтурного чэп ряжения, дешифратор 5, синусно-косинусный датчик 6 (нэпример, СКВГ), кл очи 7 и 8, первый запоминающий элемент 9, первый фильтр 10 низких частот, первый компэрэтор 11, формирователь 12 временного интервала, ключи 13 — 16, второй зэпоминэющий элемент 17, ключи 18-21, управляемый фэзоинвертор 22, второй фильтр 23 низких частот, второй компэрэтор 24, ключ

25.

Лреобрэзовэтель угла поворота вала во временной интервал работает следующим образом. ! енерэтор 1, делители 2 и 3 частоты выбраны ток, что нэ выходэх 1-4 дешифрэтора 5 формируются импульсы с чэстогой следовэния fo, нэ выходе 3 дешифрэторэ 5 — с чэстотой 4fo, э нэ выходе источника

4 синусоидэльного квэдрэтурного нэпря>кения формируется напряжение питэния синусно-косинусного датчика 6 угла частотой

fn при этом fo 9= fn. Нэпряжения с ВЫХОДЭ источника 4 поступэют нэ входные обмотки датчика 6 углэ и нэ информационные входы ключей l и 8, HB упрэвляющие ВхОДы кОтОрых поданы с дешифрэтора 5 короткие импульсы, сдвинутые нэ 1/4 периода их следовэния. Нэ объединенных выходэх ключей 7 «8 будет формироваться сигнал, предстэвляк>щий ступенчатую синусоиду с эмплитудой Uo первой гармоники, равной амплитуде входных сигналов, и частотой о-fn. Высшие гэрмоники в таком сигнале будут присутс вовэть только, начиная с чэстоты 3fo- fn, э их амплитуда будет не больше

Uo/n, где и — номер гармоники.

Поскольку частоты fo u fn достаточно близки, то амплитуда высших гармоник будет мала и может быть отфильтровэнэ фильтром 10 низких чэстот. С помощью компэрэторэ 11 из синусоидэльного сигнала чэстоты fo-fn формируется старт-импульс, определяющий начало временного интерВЭЛЭ.

В случае отсутствия в выходном сигнале датчика угла обрэтноврэщающейся составляющей нэ выходе управляемого фэзоинверторэ 22 сигнал будет предстэвлять собой ступенчатую синусоиду с амплитудой U, рэвную амплитуде выходных сигнэлов, и чэстотой fo — fn, Сбрэзовэние сигнала такой формы поясняется фиг.2, Нэ фиг.2 изображены четыре сигнэлэ, образуемые управляемым фэзоинвертором

22 из выходных сигналов датчика 6 угла (в =-2afn). Нэ образующих этих сигналов отмечены и пронумеровэны участки, вырезэемые из них короткими стробирующими импульсэми частоты fo, поступэющими нэ упрэвляющие входы 18 — 21 (эти ключи упрэвляют фэзоинвертором 22). Нумерэция указанных учэстков совладает с нумерацией импульсов то. В нижней части фиг,2 ь.зобрэжен результирующий сигнал, обрэзующийся нэ запоминэющем элементе (o), Например, стробирующий импульс (фиг,2a) открывэет ключ 13, через который косинусоидальный выходной сигнал дэтчикэ угла поступает нэ вход упрэвляемого фэзоинверторэ 22. В этот момент фэзоинвертор находится в неинвертирующем состоянии благодаря открывшемуся по тому же самому стробирующему импульсу 1 кл:очу 18. В результате из косинусного сигнэлэ (фиг.2Э) кэк бы Вырезается короткий участок

1, который через открывшийся ключ 25 проходит нэ запоминающий элемент 17 и зэпоминэется до момента, когда следующий стробирующий импульс 2 вырежет короткий участок 2 из проинвертируемого синусоидального сигнала датчика угла (фиг.26) и т.д.

Запоминание происходит вследствие того, что ключ 25 открыт только нэ время дейстВия стробирующих импульсов. Р результате нэ запоминающем элементе 17 образуется ступенчэтый синусоидэльный сигнгл. Первэя гэрмоникэ этого сигнала будет иметь частоту fn-fg, т.е, произойдет преобрэзование чэстоты входного сигнала. Высшие гэрмоники в таком сигнале будут присутствовэть с частотами выше (5to-fn). Амплитуда гармоник с такими частотами будет очень мала и равна Uo/ïK, где К вЂ” суммэрный коэффициент передачи датчика угла, ключей и фэзоинверторэ; и — номер гармоники, 5fî и начиная с номерэ —. Высшие rap4 — fî моники в ступенчэтом синусоидэльном сигнэле легко уничтожэются фильтром 23 низких частот и нэ его выходе имеем синусоидэльный сигнэл чэстотОй 4-fo, фэзэ которого относительно синусоидэльного сигнала нэ выходе фильтра 10 прямо про16625Я4 порционапьна углу поворота ротора датчика угла, Это сигнал используется для формирования стопового импульса временного интервала.

Наличие в выходнь.:х сигналах датчи а угла сос авляюгцей с обра новращающейся фазой соответствует изменению на 180 фазы одного из этих сигналов, что, в свою очередь, изменяет порядок следования четырех указанных вспомогательных сигналов, образующихся нз выхода. управляемого фазоинвертора 22. В результате на этом выходе образуется сгупеичатый балансно-модулированный сигн.= и, который легко фильтруется фильтра. 23 низких частот, Механизм образования этого сигнала аналогичен рассмотренному, Таким образом, н-.= выходе фильтра 23 низких частот обратновращающаяся составляющая, вызвзнн.-.я неравенст вом питающих датчик угла синусоидальных напряжений или их неорто ональностью, а также неортогональностью ьыхо ных обмоток датчика угла, оуде практически полнг;стью уничтожаться, Полезный сигнал выходных обмоток датчика угла с прямовращаю цейся фазой будет полностью передаваться на выход .ОНЧ, однако «а более низкой ча;.Тоте. Прео. разование частогы дает возможность получить высокую p33D8шающую cпособность преобразователя.

Если в питающих датчик угла напряжениilx имеются высшие гармоники. T0 Hp. его выхпде они также будут присутствовать, причем прямовращаьощиеся составляющие этих гармоник, как и в случае первой гармоники, буДут сДвинyTû HG a7/2 Друг Относительно друга, а составляющие с

О6ратновращающейся фазсй на - л/2, При этом прямовращающаяся составляющая третьей гармоники на выходе фильтра 23 низких частот будет представлять собой балансно-модулирован;- ый сиг Hdll u HB Выход ФНЧ уничтожится. Обратновращающаяся составляюща- третьей -,;:рмоники пройдет на выход ФНЧ с частотой 3(fo-4).

Для пятой гармоники выходных сигналов датчика угла будет уничтожаться обратновращающаяся составляющая. Все четные гармоники на выходе ФНЧ уничтожаются, Таким образом. преобразователь по своим точностным параметрам нисколько не уступают преобразователю с двумя фазоинверторами, однако превосходит последний по простоте и надежности. Это достигается эа с-ет того. что вместо двух фазоинверторов, использующихся для по-, лучения из двух выходных сигналов датчика угла четырех сигналов, сдвинутых на zt/4

".i

:5 д0

55 друг относигельнс друга, для этой же цели используется один фазоинвертор, vnpaar. емый четырьмя клю а .и. В зависимости от состояния последн:,:х он может функционировать в инвертирующем или неи .,:вертирующем режимах. Влияние вь ходного сопротивления фазоинвертора на работу запоминающего элемента устраняется с помощью дополнительного ключа 25. Форми-. рование сигнала в измор «тельном канале преобраэова еля одним у:..равляемым фаэоинверто,,им позволяет избежать раздельной регgëvipÎÂêé амплитуд каждого из этих сигналов, Hi .îбхо,,имой для получения высоксй то-- Hoc»:; пра.збразователя.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала во временной интервал, содерх(ащ:,лй .еНератор импульсов, выхо.; которого соединен с входами первого и второго делителей частоты, выход первого делителя частоты соединен с входом источника кзэдратурного напряжения питания, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами cHl«ócíý-косинусного датчика и информационными вхсдами первого и в-срого ключей соотве . с-венно, выходы KQторых объединены и соединеribl с первым запоминающим элементом и входом первого филь-,ра низкой частоты, выход которого через первый компаратср соедин="í с первым входом блока Формирования временного интервала, выходь, вгорого делителя частоты соединены с входами дешифратора, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами третьего, четвертого, пятого v, шестого ключей соответственно, выходы которых обьединены, а первый и второй выходы дешифратора соединены с уг равляющими входами первого и второго ключей соответственно, первый и второй выходы синуснокосинусного датчика соединены с информационным." входами третьего и четвертого ключей соответственно, фазоинвертор, второй запоминающий элемент подключен к входу второго фильтра низкой частоты, выход которого через второй компаратор соединен с вторым входом блока формирования временного интервала, о тл и ч а ю шийся тем, что, с цепью упрощения преобразователя, в него введены седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый ключи, а фазоинвертор выполнен управляемым, управляющие входы с седьмого по одиннадцатый ключей соединены с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами дешифратора соответственно, выход третьего ключа соединен с ин1642584 и ияли(И.Si) 0 У Оь И +Я) д

Составитель 8 Фатеев

Техред M.Моргентал Корректор В.Гирняк

Редактор Е,Копча

Заказ 1 Á2 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 формационными входами седьмого и десятого ключей и с входом фазоинвертора, выход которого соединен с информационным входом одиннадцатого ключа, выход которого соединен с входом второго фильтра низкой частоты, информционные входы восьмого и девятого ключей подключены к общей шине, а выход ключей с седьмого по десятый объединены и соединены с управляющим входом фазоинвертора. первый и второй выходы синусно-косинусного датчи5 ка соединены с информационными входами третьего и четвертого ключей соответственно.