Преобразователь угол-код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматического измерения угловых перемещений. Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя путем введения параллельного изменения состояния аналоговых коммутаторов по импульсу на одном из входов счетчика. Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь уголкод, содержащий синусно-косинусный датчик 1 угла, инверторы 3 и 4, аналоговый коммутатор 5, делитель 7 напряжения, два компаратора 10 и 11, элемент НЕ 12, элементы И 13 и 15, элемент 19 задержки, D- триггер 18-1, генератор 14 прямоугольных импульсов, введены три аналоговых коммутатора 6,8 и 9, второй D-триггер 18-2, два реверсивных счетчика 16 и 17. Введение дополнительных элементов позволяет исключить избыточность коммутаций и за счет этого повысить быстродействие преобразователя . 2 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК вателя, 2 ил, ХОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4671644/24 (22) 31.03.89 (46) 30.11.91, Бюл, ¹ 44 (72) А.А.Александров, С.А.Новоселов и

M.В.Шахматов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹1348643,,кл. Н 03 M 1/48, 1987.

Домрачев В.Г. и др. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений. М,;

Энергоатомиздат, 1987, с. 202, рис. 12.1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ-КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматического измерения угловых перемещений. Целью изобретения является повышение быстродействия преИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматического измерения угловых перемещений.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя за счет того, что изменение состояний коммутаторов происходит параллельно по импульсу на одном из входов счетчика.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 — диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь содержит синусно-косинусный датчик 1 угла с синусным 21 и косинусным 22 выходами, инверторы 3,4, первый аналоговый коммутатор 5, второй аналоговый коммутатор 6, делитель 7 напряжения, третий и четвертый аналоговые коммутаторы 8 и 9, первый и второй компа„„SU „„1695502 А1 (я)ю Н 03 М 1/48, 1/64 образователя путем введения параллельного изменения состояния аналоговых коммутаторов по импульсу на одном иэ входов счетчика. Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь уголкод, содержащий синусно-косинусный датчик 1 угла, инверторы 3 и 4, аналоговый коммутатор 5, делитель 7 напряжения, два компаратора 10 и 11, элемент НЕ 12, элементы И 13 и 15, элемент 19 задержки. Отриггер 18 — 1, генератор 14 прямоугольных импульсов, введены три аналоговых коммутатора 6,8 и 9, второй 0-триггер 18 — 2, два реверсивных счетчика 16 и 17, Введение дополнительных элементов позволяет исключить избыточность коммутаций и за счет этого повысить быстродействие преобразо1 раторы 10 и 11, элемент НЕ 12, элемент И

13, генератор 14 прямоугольных импульсов, элемент И 15, первый и второй реверсивные счетчики 16 и 17, первый и второй D-триггеры 18, элемент 19 задержки, Преобразователь работает следующим образом.

При повороте объекта (вала) на угол р на выходах 2.1 и 2.2 датчика 1 формируются сигналы, пропорциональные соответственно sin p u cos <р (или близкие к ним). На фиг.2 сверху показаны сигналы с датчика 1, а также сигналы на выходах инверторов 3 и

4 в зависимости от угла поворота <р.

Предположим, что вначале вал неподвижен, а коды на адресных входах коммутаторов 6,5,8 и 9 таковы, что при коммутациях их информационных входов пороговые уровни на первом и втором входах соответственно

1695502

К = tg (— 16 (5 — и ) ), где и = 1-4.

_#_ которая получена из условия равномерности шага дискретизации по углу p . .В рассматриваемом случае гармонических 35 сигналов нижний порог (сигнал, подаваемый на первый вход компаратора 11) равен

-К1 ° соs p> =- сîs р<, а верхний nopor (сигнал на первом входе компаратора 10) равен -Кг cos >о = -0,67 cos уъ. Нужные 40 коэффициенты К обеспечиваются порядком подключения информационных входов коммутаторов 8 и 9 к выходам делителя 7 (см. фиг1), а выбор требуемых: функциональных зависимостей для у>о — подключением 45 информационных входов коммутаторов 5 и

6.

На фиг.2а нижний и верхний пороги, соответствующие данному ро изображены линиями А и В соответственна, при 50 этом опорный уровень(з1п ь 1 находится

55 компараторов 11 и 10 по отношению к опорному сигналу с выхода коммутатора б обеспечивают сигналы лог."0" на выходах компараторов 10 и 11, т.е. опорный уровень находится между нижним и верхним порогами компарэторов 11 и 10. При этом с помощью О-триггеров 18 элементы И 13 и 15 заперты и счетчик 16 не изменяет своего содержимого, Такое состояние преобразователя при данном постоянном положении вала является устойчивым.

Предположим также, что в этом исходном состоянии преобразователя разворот вала соответствует некоторому углу ро (фиг.2а), а на выходе счетчика 16 присутствует нулевой код. Опорный сигнал для компараторов 10,11, формируемый коммутатором б при нулевом коде на его адресном входе, пропорционален sin у>>, так как к выходу подключен первый информационный вход коммутатора 6. Сигнал на выходе коммутатора 5, используемый для формирования пороговых уровней компараторов 10 и 11, пропорционален - cos po (активизирован первый информационный вход коммутатора 5). Сигнал с выхода коммутатора 5 поступает на вход делителя 7 напряжен .:, коэффициент К> деления и-го канала которого для рассматриваемого случая гармонических сигналов вычисляется по формуле между этими порогами. В этом случае, как отмечалось, компараторы 10,11 формируют сигналы лог."0", элементы И 13 и 15 заперты и импульсы генератора 14 не проходят на счетные входы счетчика 16. Таким образом, до тех пор пока вал неподвижен (p = уЪ), состояние счетчика 16 не меняется, 5

При движении вала опорные и пороговый сигналы изменяются согласно соответствующим функциональным зависимостям.

Пока опорный сигнал находится между по, рогами, содержимое счетчика 16 не изменяется. Ситуация нарушается, когда опорный сигнал пересекает один из пороговых, Например, при движении от у>> вправо по фиг.2а опорный уровень при некотором угле ф р превышает верхний пороговый уровень, запирается элемент И 13 и разрешается прохождение импульса от генератора 14 через элемент И 15 нэ первый вход счетчика

16, при этом код на выходе счетчика 16 увеличивается на единицу в младшем разряде, что приводит к изменению состояния коммутаторов 8 и 9: к их выходам подключаются вторые информационные входы, что означает смену пороговых сигналов на втором и первом входах соответственно компараторов 10 и 11. С этого момента уровень сигнала на втором входе компаратора 10 пропорционален -Кз cos p, à íà первом входе компаратора 11 -Кг cos p . После завершения коммутаций на выходах коммутаторов 10 и 11 вновь присутствует лог. "0", запирающий элементы И 13 и 15, так как опорный сигнал с выхода коммутатора 6 вновь оказывается между пороговыми сигналами с выходов коммутаторов 8 и 9, Преобразователь вернулся в устойчивое состояние (ожидание изменения разности между пороговыми и опорным сигналом), счетчик 17 зафиксировал приращение угла (его содержимое увеличилось на единицу), При дальнейшем движении вала в том же направлении состояние преобразователя (т.е. содержимое счетчиков 16 и коммутации) изменяется в соответствии с таблицей на фиг.2,б, показывающей, в каком порядке коммутируются сигналы с выходов 2.1 и 2.2 при увеличении кода счетчика 16, При движении вправо от р, опорный уровень последовательно пересекает верхние пороги. Вначале содержимое счетчика

16 изменяется лишь в двух младших разрядах (коды "0","1","2" или "3"), каждому-такому коду соответствует определенное состояние коммутаторов 8 и 9, изменяющих пороги компараторов 11 и 10, изменяется коэффициент деления порогового сигнала, подаваемого на вход делителя 7. При увеличении содержимого счетчика 16 (начиная с

"4") меняется знак опорного сигнала с выхода коммутатора 6 (сигнал с датчика 1 становится положительным), что приводит к необходимости смены порогового сигнала, выполняемого путем активации второго входа коммутатора 5 (нэ вход делителя 7 те1695502

Начиная с кода счетчика 16, равного "8", 10 используется новый опорный сигнал - cos p, 35

45 перь подается сигнал, пропорциональный

cos р).

При дальнейшем движении вала содержимое счетчика 16 изменяется последовательно в диапазоне "4"-"7", при этом меняются лишь пороговые сигналы, но уже с новым сигналом на входе делителя 7. который присутствует на выходе коммутатора 6 до появления кода на счетчике 16, равного "15", Цикл переключения пороговых сигналов и выбора коэффициентов деления аналогичен предыдущему циклу (коды "О"—

"8"). Начиная с кода на счетчике 16, равного

"16", вновь выбирается новая опорная функция, равная (- sin p), и возобновляется цикл выбора пороговых сигналов и коэффициентов деления; начиная с кода "24" выбирается опорная функция cos p c аналогичными коммутациями аналоговых коммутаторов 5,8,9. При переполнении счетчика 16 и дальнейшем движении в том же направлении последний сбрасывается, и затем все коммутации периодически повторяются.

При обратном движении вала работа преобразователя аналогична рассмотренному случаю, при этом содержимое счетчика

16 при пересечении опорным сигналом ниж. него порога уменьшается на 1, Формула изобретения

Преобразователь угол-код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам первого аналогового коммутатора, два инвертора, делитель напряжения, два компаратора, два элемента И, генератор прямоугольных импульсов, элемент НЕ, 0-триггер, элемент задержки, отличающийся "тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в, него введены второй, третий и четвертый аналоговые коммутаторы, второй

D-триггер и два реверсивных счетчика, синусный выход синусно-косинусного датчика угла соединен с входом первого инвертора, с третьим информационным входом первоlo и первым информационным входом второго аналоговых коммутаторов, косинусный выход синусно-косинусного датчика угла соединен со входом второго инвертора, с четвертым информационным входом первого и вторым информационным входом второго аналоговых коммутаторов, выход первого инвертора соединен с пятым и шестым ин15

30 формационными входами первого и.третьим информационным входом второго аналоговых коммутаторов, выход второго инвертора соединен с седьмым и восьмым информационными входами первого и четвертым информационным входом второго аналоговых коммутаторов, пятый, шестой, седьмой и восьмой информационные входы второго аналогового коммутатора подключены к общий шине, выход первого аналогового коммутатора соединен со входом делителя напряжения, первый выход которого соединен с первыми информационными входами третьего и четвертого аналоговых коммутаторов, второй выход делителя напряжения соединен с.вторыми и третьими информационными входами третьего и четвертого аналоговых коммутаторов, четвертые и пятые информационные входы которых подключены к третьему выходу делителя напряжения, четвертый выход которого соединен с шестыми и седьмыми информационными входами третьего и четвертого аналоговых коммутаторов, восьмые информационные входы которых подключены к общей шине, выход второго аналогового коммутатора соединен с первыми входами первого и второго компараторов, выход третьего аналогового коммутатора соединен со вторым входом второго компаратора, выход четвертого аналогового коммутатора соединен со вторым входом первого компаратора, выход которого соединен с 0-входом первого О-триггера, С-вход которого объединен с С-входом второго D-триггера и подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, который через элемент задержки подключен к первому входу первого и второго элементов И, выход второго компаратора соединен с 0входом второго .0-триггера. выход первого

D-триггера соединен со вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, третий вход которого подключен к выходу второго

0-триггера, выход первого элемента И соединен со входами суммирования первого и второго реверсивных счетчиков, входы вычитания которых подключены к выходу второго элемента И, выходы первого, второго и третьего разрядов первого реверсивного счетчика соединены с группами адресных входов третьего и четвертого аналоговых коммутаторов, выходы третьего, четвертого и пятого разрядов первого реверсивного счетчика соединены с группой адресных входов первого аналогового коммутатора, выходы четвертого и пятого разрядов первого реверсивного счетчика соединены с груп1695502 пой адресных входов второго аналогового коммутатора, выходы второго реверсивного счетчика являются выходами преобразователя, 169%02

0псриьа сагно

Фаг. Г

Составитель Е. Бударина

Редактор Т. Орловская Техред М.Моргентал Корректор: М. Демчик

Заказ 4172 Тираж 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