Преобразователь угол-код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ

357582

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23.1Х.1968 (№ 1271387,18-24) М. K,ë. С 08с 9 00 с присоединением заявки №

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет

Опубликовано 31,Х.1972. Бюллетень Л 33

Дата опубликования описания 27.Х1.1972

УДК, 681.325(088.8) Авторы изобретения

Г. Е, Ануприенко, В, Г, Попов и П. А. Шедраков

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ-КОД

Изобретение относится к циклическим преобразователям угол-код, в которых угол поворота вала преобразуется в фазовый сдвиг между двумя напряжениями, преобразуемый при помощи генератора высокой частоты и счетчика импульсов в цифровой код.

В известных циклических преобразователях такого типа угол поворота входного валя преобразуется в фазовый сдвиг между двумя напряжениями преобразователем угол — фазовый сдвиг, который может быть выполнен или на фазовращателе или с помощью вспомогательного двигателя, вращающего ротор двух механических генераторов частоты, один из статоров которых неподв!!>кен, а другой закреплен»а входном валу преобразователя.

Пространственный сдвиг статоров приводит к фазовому сдвигу напряжении, снях!аемых с обмоток механических генераторов.

Известные циклические преобразователи угол-код преобразуют угол поворота вала в цифровой код в пределах от 0 до 360 без выдачи знака направления поворота нз нулевого положения илн преобразуют угол поворота вала в цифровой код в пределах от 0 до +180" с выдачей знака направления поворота.

Предлагается преобразователь угол-код с диапазоном измерения углов до +-360 . Он отличается от известных тем, что при увеличснии угла JIQBopoT2 вяля в каком-либо 03правлении и его вхождеии в область углов

180 — 360, преобразователь продолжает выдавать знак угла поворота, который существовал до превышения 180, и при этом продолжает выдавать код, соответству!ощий абсолютному увеличению угла, т. е.,в таком преобразователе при увеличении угла от 0 до 360 происходит соответствующее увеличе10 ние кода н одновременно указыва тся знак угла поворота, Для достижения этой цсли к счетчику импульсов н коммутатору подключается схема памяти, выход которой соединен со схемой определения знака фазы.

Принцип работы такого прсобразовятсля заключается в том, что прн начальных углах поворота трс(180 (сдвиг фаз также меньше

180 ) его работа не отличается от работы из20 вестных преобразователей с диапазоном

+180, но при превышении угла поворота некоторого значения а (180 (эта информация поступает со счетчика импульсов) схема памяти отключает схему. определения знака

25 фазы от преобразователя угол — фазовый сдвиг и выдает в коммутатор через указанную схему определения знака сигнал, соответствующий знаку фазы, а следовательно, н знаку угла поворота до превышения а . Та30 кое состояние сохраняется до тех пор пока

357582 угол или не превысит Зб0, или вновь не станет меньше угла а.

1-1а чертеже изображена функциональная схема преобразователя угол-код.

Преобразователь yt.o»-код состоит из преобразователя «угол-фазовый сдвиг» 1, генератора импульсов 2, счетчика импульсов 8, схемы определения знака фазы 4, коммутатора 5 и схемы памяти 6.

Выходы преобразователя, «угол-фазовьш сдвиг» 1 соединены со входом схемы определения знака фазы 4 и выходом коммутатора

5, входы которого также соединены с выходом схемы определения знака фазы 4. Генератор импульсов высокой частоты 2 через коммутатор 5 соединен со счетчиком импульсов 3. Вход схемы памяти б соединен с выходами коммутатора 5 и счетчика импульсов 8. Выход схемы памяти 6 соединен со схемой определешгя знака фазы 4.

Схема определения знака 4 состоит пз дифференцирующих цепочек 7 и 8, ключей 9 и

10, схем «ИЛИ» 11 и 12 и триггера знака 13.

Через дифференцирующие цепочки 7 и 8 па ключ 9 и 10 периодически поступают отрицательныс импульсы, соотвегствующис моментам перехода через «0» напряжений Ui и Uq, вырабатываемых преобразователем

«угол-фазовый сдвиг», прп смене положительного нолупериода на отрицательный полупериод. Ключи 9 и 10 закрываются соответственно огрнцательпымп полупсрнодамп напряжений Uq u Ui. Если напряжение

U, (U,) опережает ito фазе напряжение

Uq(Ut) на угол меньше, чем 180, то на триггер знака 18 будут проходить импульсы через ключ 9 (10) и триггер знака 13 перебросится в положение, соответствующее знаку направления поворота + (†).

Коммутатор 5 предназначен для выбора в зависимости от знака направления поворота из двух напряжений U»r U2 опорного напряжения it для преобразования фазового сдвига между этими напряжениями в цифровой код. При этом фаза опорного напряжения пршшмается за начальную.

Коммутатор 5 состоит из пнвертора 14 и

15, дифференцирующпх цепочек 16 н 17, ключей 18, 19, 20, 21 и 22, схем «ИЛИ» 28 н 24, делителя частоты 25, имеющего три выхода (выходы 1, 11 и 111) и триггеры управления

26. Если знак направления поворота + (— ), прп этом»а выходе а (о) имеется отрицательный потенциал, ro открыты ключи 18 и 19 (20 н 21), а ключи 20 и 21 (18 и 19) заперты. Отрпцазельные импульсы, формируемые пнвертором 14 (15) и дифференцнрующсй цепочкой 16 (17) и соответствующие моменту перехода напряжения Ui(Uq) через «О» прн смене отрицательного полупериода на положительный, через ключ 18 (21) и схему

«ИЛИ» 23 поступают на делитель частоты

25, а отрпцательныс импульсы, формируемые инвертором 15 (14) и дифференцирующей цепочкой 17 (16) и соответствующие моменту перехода напряжения Ug(Ut) через «0» при смене отрицательного полупериода на положительный, чер 3 ключ 19 (20) и схему

«ИЛИ» 24 поступают на триггер управления 26, Делитель частоты 25 и меет коэффициент деления, равный зрсм. Прп этом импульсы со

II-го и 111-го выходов сдвинуты tto фазе от1р носительпо импульсов с 1-го выхода, соответственно на Т и 21, где Т вЂ” период напряжений Ui или 1/;. Импульс с 1-го выхода устанавливает счетчик 3 и трнп.ер управления 26 в исходное состояние (счез шк обнуляется, а

15 триггер управления 26 запирает кзюч 22).

Импульс с выхода 11, следующий за импульсом с выхода 1 через время Т, перебрасывает триггер управления 26 в такое состояние, при котором открывается ключ 22 и импульсы ге2р нератора 2 начнут поступать на счетчик 3.

Через промежуток времени, равный сдвигу фаз между напряжениями Vi(V>) и У (У ) через ключ 19 (20) и схему «ИЛИ» 24 на триггер управления 26 поступает импульс и устанавливает его в исходное состояние.

Ключ 22 запирается и счет импульсов прекратится, 11а счетчике импульсов будет цифровой код, соответствующий угловому повороту ва50 ла. Импульс с выхода III, следующий за импульсом с выхода 11 через время Т, подает команду через выход с в виде отрицательного импульса о том, что преобразование угла

B код закончено II код может быть считан.

35 ьIерез время Т после этой команды на выходе I снова возникает импульс и цикл преобразования угла в код повторится.

Без схемы памяти б такой преобразователь угол-код имел бы максимальный угол 180 и

40 выдавал бы знак направления поворота из нулевого положения. Для того, чтобы максимальный измеряемый угол поворота был 360 и в то же время преобразователь выдавал информацию о знаке направления поворота

45 из нулевого положения, применяется схема памяти б.

Схема памяти б состоит из кипп-реле 27, ключа 28, триггеров 29 и 30 и схемы «ИЛИ»

31. Импульс «запуск», подающий команду из

50 внешней цепи в преобразователь угол-код о начале функционирования, запускает прсooразователь «угол-фазовый сдвиг» 1, обнуляет счетчик и устанавливает триггеры 26 и 80 в исходное состояние, При этом на выходе

55 трип ера 80 потенциал отсутствует, а следовательно, на работу ключей 9 и 10 схемы определения знака 4 пе влияет.

Триггер 30 будет находиться в таком положении до тех пор, пока со счетчика нм60 пульсов 3 пе прндст сигнал, указывающий, что угол поворота больше нлн равен а. С приходом такого сигнала трипер 80 выйдет из исходного состояния, па его выходс появится потенциал„который закроет ключи 9 и 10

65 схемы определения знака 4. Одновременно

357582

35 этот же импульс со счетчика через триггер 29 закроет ключ 28. Триггер знака 18 будет оставаться в том положении, какое он занимал при угле поворота меньше а. За один цикл преобразования угла в код с выхода 1 делителя час готы 25 на вход ключа 28 и кипп-реле

27 проходит только один импульс. Если в предшествующем цикле угол поворота был больше а, то триггер 29 импульсом со счетчика перейдет в такое положение, при котором ключ 28 заперт.

Поэтому импульс с выхода 1 делителя частоты 25 в новом цикле преобразования не пройдет через ключ 28 на триггер 80, а, пройдя через кипи-реле 22 переведет триггер 29 в положение, при котором откроется ключ 28.

Если в новом цикле преобразования числа па счетчике 8 будет соответствовать углу меньше а, то следующий импульс с 1-го выхода, пройдя через открытый ключ 28, перебросит триггер 80 в исходное состояние, и схема определения знака начнет функционировать нормально. Если же в новом цикле преобразования число на счетчике 8 по-прежнему будет соотвстствовать углу поворота больше а, то импульс со счетчика установит трипер 29 в такое состояние, при котором ключ 28 будет заперт, а, поступив на триггер 80, подтвердит его состояние, при котором ключи 9 и 10 схемы определения знака заперты. Поскольку при этом в коммутатор подается прежний сигнал знака направления поворота, то и опорным напряжением будет то напряжение, которое было при угле меньшем а.

Следовательно, фаза между двумя напряжениями U> и U> при увеличении угла поворота от а до 360 будет так же изменяться от а до

360 эл. град., а вместе с ней и число на счетчике 8.

На чертеже показана также цель для подачи сигнала «запуск». Так как импульс «запуск» и импульс с первого выхода делителя 25 должны обнулять счетчик импульсов 8, то два эти сигнала подаются на указанный счетчик через схему «ИЛИ» 82.

Выходными сигналами преобразователя являются цифровой код, снимаемый со счетчика импульсов 8 и выдающий информацию об абсолютном значении угла поворота, сигналы с выходов а и b схемы определения знака фазы 4, выдающие информацию о знаке направления угла поворота, и сигнал с выхода с коммутатора 5, выдающий информацию о том, что преобразование угла закончено и можно производить съем кода.

Предмет изобретения

Преобразователь угол-код, содержащий преобразователь угол-фазовый сдвиг, к выходам которого подключены схема определения знака фазы и соединенный с ней коммутатор, и счетчик импульсов, соединенный через коммутатор с генератором импульсов, отличаюи!ийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения углов и определения знака угла поворота в устройство введена схема памяти, входы которой подключены к счетчику импульсов и коммутатору, а выход подключен к схеме определения знака фазы.

357582

Составитель М. Черенкова

Техред Л. Куклина Корректор А. Васильева

Редактор Е. Гончар

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 3926/15 Изд. № 1623 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5