Преобразователь угла поворота в код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пи 526931

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.09.74 (21) 2063807/24 (51) М. Кл. - G 08С 9,04 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.76. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 07.10.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения

К. П. Комаров и В, Н. Лебедев (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, а именно к устройствам, преобразующим угол поворота вала в цифровой код, и может найти применение в цифровых автоматических системах управления и телеметрических системах, работающих при относительно невысоких скоростях движения вала при считывании кода.

Известны преобразователи угол-код, содержащие фазовращатель, синхронизированный источник многофазного напряжения для питания фазовращателя, генератор импульсов, делитель частоты, формирователь фазового импульса и счетчик импульсов (1).

Однако такие преобразователи имеют невысокую точность работы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь многофазного напряжения с фазовращателем, и блок счета импульсов (2).

В таком преобразователе при существующих зависимостях параметров элементов формирователей фазового импульса от времени и от изменений условий эксплуатации происходит смещение временного положения фазовых импульсов, ухудшающее точность его работы.

Цель изобретения — повышение точности работы преобразователя.

Это достигается тем, что в предлагаемый преобразователь угла поворота вала в код введены дополнительный блок счета импульсов, сумматор и усилитель-ограничитель, вход которого соединен с фазовращателем, а выход — с первыми входами сумматора и блоков счета импульсов, вторые входы которых соединены с выходом генератора, а третьи — с выходом делителя частоты. Выходы основного и дополнительного блоков счета импульсов связаны с входами сумматора, который соединен с делителем частоты.

При этом компенсируется ошибка, вызванная смещением фазы из-за нестабильности

15 элементов.

На фиг. 1 показана схема преобразователя угол-код; на фиг. 2 и 3, а — д представлены временные диаграммы, псясняющие работу устройства (на фиг. 2 — случай, при котором

20 фазовый сдвиг а менее угла л, на фиг. 3 — то же, с фазовым сдвигом а менее угла л, где,: а — выходной сигнал старшего разрядаделителя частоты 2, б — выходной сигна фазовращателя 4, в — выходной сигнал усилителя-огра25 ничителя 5, г — интервал счета блока 6 счета импульсов 6, д — интервал счета дополнительного блока 7 счета импульсов); на фиг. 4, а, б — диаграммы выходного напряжения фазовращателя, соответствующие различным уг30 лам поворота его ротора (а — случай а(р, б — случай a)P).

Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор импульсов 1, подключенный через последовательно соединенные делитель часто" û 2 и формирователь 3 многофазного напряжения с входами фазовращателя 4, выход которого соединен с усилителем-ограничителем 5. Выход усилителя-ограничителя соединен с первыми входами блока б счета импульсов, дополнительного блока 7 счета импульсов и сумматора 8. Вторые входы блока

6 счета импульсов и дополнительного блока 7 счета импульсов соединены с генератором импульсов 1, а третьи — с выходом делителя частоты 2. Выходы блока счета импульсов и дополнительного блока счета импульсов соединены с входами сумматора 8, который соединен с делителем частоты 2.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы генератора 1 поступают на вход делителя частоты. В процессе работы делителя частоты на выходе его разрядов образуются последовательности прямоугольных импульсов со скважностью, равной двум. Последовательности прямоугольных импульсов поступают на входы формирователя многофазпого напряжения, который формирует на пряжепие для питания фазовращателя 4.

Выходной гармонический сигнал фазовращателя 4 поступает на вход усилителя-ограничителя 5, который усиливает и ограничивает по амплитуде сигнал с фазовращателя, превращая его в последовательность прямоугольных импульсов. Фазовый сдвиг а (фиг. 2, 3) этой последовательности относительно последовательности прямоугольных импульсов с выхода старшего разряда делителя частоты 2 пропорционален углу а поворота ротора фазовращателя 4.

Блок 6 счета импульсов, получая сигнал делителя частоты от старшего разряда делителя частоты (фиг. 2, 3a) и сигнал усилителяограничителя (фиг. 2, Зв), формирует интервал (см. фиг. 2, Зг), и, заполняя его счетными импульсами от генератора импульсов 1, фиксирует число, пропорциональное фазовому сдвигу а.

Дополнительный блок 7 счета импульсов, получая сигнал от старшего разряда делителя частоты (фиг. 2, 3, а) и сигнал в (фиг. 2, 3) от усилителя-ограничителя 5 (фиг. 2, 3, в) формирует интервал (фиг. 2, 3, д) и, заполняя его счетными импульсами от генератора импульсов 1, фиксирует число, пропорциональное фазовому сдвигу р (в идеальном случае р отличается от а на величину л).

Числа а и Р поступают с блоков счета импульсов б и 7 на сумматор 8. Сумматор 8, анализируя сигналы а, поступающие от старшего разряда делителя частоты 2, и сигналы в (фиг. 2, 3), поступающие от усилителя-ограничителя 5, определяет момент окончания счета чисел л и Р и произгодит вычисление суммы

526931

> -г — <

2 если а(Р, или вычисление суммы я + - ; —.

5 (2) 40

45 Если Ла= — AP, что в преобразователях угол — код высокой точности может быть реализовано с отклонением второго порядка малости, то — Ля — ЛЗ= — Лт. + Лх =0, 50 а, следовательно а= = . (5) а+ — —. а +з — r.

2 2

Из выражения (5) следует, что в предлага55 емом устройстве при использовании смещенных значений а и Р получаем точное значение угла а.

Аналогично для случая (фиг. 4, б). а + 4 — я + + т

00 2=

2 2

Таким образом, предлагаемое устройство свободно от ошибок, вызываемых уходом параметров элементов схем формирователей

05 фазовых импульсов в известных устройствах. если n) P.

Из фиг. 2 б видно, что если а<р, то р=а+

+л. Подставим значение р в выражение (1)

2 2

Из фиг. Зб видно, что если а), то р=а— — л; подставим значение р в выражение (2)

15 а+,"+я z+n — —.+к

= х (4)

2 2

Таким образом сумматор вырабатывает число, пропорциональное фазовому сдвигу а, который является углом поворота вала фазовра20 щателя 4.

Повышение точности работы устройства можно пояснить с помощью диаграмм выходного напряжения фазовращателя 4 (фиг.

4,а,б).

25 Пусть из-за изменения условий эксплуатации уровень срабатывания усилителя-ограничителя 5 изменяется на некоторую величину.

Этому случаю соответствует смещение точки а в точку а . Для известных устройств это

З0 равносильно фазовой ошибке, равной Ла=

=а — а.

В предлагаемом устройстве для формирования моментов, соответствующих точкам а и р, используется одна и та же схема усилите55 ля-ограничителя 5, поэтому смещение точки а в точку o. сопутствует смещение точки р в точку р, равное AP=P — P.

При отсутствии смещения (фиг. 4, а). я+ (5 — —,.

2

Подставим значение а=а — Ла и р=р,— AP

2:

2 2

526931

Фиг.1

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь многофазного напряжения с фазовращателем, и блок счета импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, в него введены дополнительный блок счета импульсов, сумматор и усилитель-ограничитель, вход которого соединен с фазовращателем, а выход — с первыми входами сумматора и блоков счета импульсов, вторые входы которых соединены с выходом генератора, а третьи — с выходом делителя частоты, выходы основного и дополнительного блоков счета импульсов соединены с входами сумматора, который соединен с делителем частоты.

Источники информации, принятые во вни10 мание при экспертизе:

1. Авт. св. № 256396, G 08C 9/00, 18.12.67. фиг.2

Составитель И. Назаркина

Техред В, Рыбакова

Корректор E. Хмелева

Редактор T. Рыбалова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2067,11 Изд. № 1624 Тираж 830 Подписное

ЦНИИПИ Государственного когинтста Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4:5