Преобразователь угловых перемещений в код

 

Соаоз Советсмми

Соцмалвкт еисми

Рес<убнмн

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТВЙЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заивлено 15.07.75 (21) 2156526/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.09.77. 1экэллетень № ЗЗ (45) Дата опубликования описания 21,10777 (11) 571823 (51) h(. Кл 608C 9/04

Государственный комитет

Соаата Мииистров СССР ио долам изабрвтаиий и открытий (53) /Ж 621 314 э4 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Бухавцев и В. В. Оборский. (7l) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для автоматического ввода информации об углбвых перемещениях вала в ЦВМ.

Известен преобразователь угла в код с индукционными фазовращателями, имеющими две выходные обмотки, в которых суммируются фазовые сдвиги двух выходных напряжений 111 ..

Недостатком этого преобразователя является сравнительно малое быстродействие, так как время преобразования складывается из времени измерения фазового сдвига ф, между питающим напряжением и напряжением первой обмотки ротора и времени измерения фазового сдвига — ф1 между напряжениями роторных обмоток.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь угловых перемещений в код, содержащий фазовращатель, выходы которо1о соединены со входами первого и второго нуль-органов, делитель частоты и счетчик.

Выход первого нуль-органа подключен к S — входу первого трипера, выход которого соединен с первым входом перво1о элемента И. Выход третьего

H)i1b-органа подключен r S — Bxogp ьTopoio триггера, выход которого сэединен с первым входом

2 второго элемента И, Выход генератора импульсов подключен к первому входу третьего элемента И и ко второму входу второго элемента И Й).

Этот преобразователь также имеет невысокое быстродействие.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенный преобразователь введены третий триггер, 1О элементы ИЛИ и элемент НЕ, вход которого соединен с выходом второго нуль-органа, а выход — co вторым входом первого элемента И. Выходпоследнего подключен к одному входу счетчика, другой вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ. Входы первого элемента ИЛИ подключены непосредственно к выходу третьего элемента И и через делитель частоты к выходу второго элемента

И, третий вход которого соединен с одним выходом третьего триггера,,йругие выходы последнего подключены соответственно ко второму входу третьего элемента И и к 8 — входу второго триггер, вь1ход которого соединен с третьим входом третьего элемента И. Входы второго элемента ИЛИ подключены к выходам первого и второго нуль-органов, а

Р выход — к С--входу третьего триггера, S- вход

571823 (5) (4) U U ь и(ы1-++8 р,), т 2 где — фазовьй сдвиг, проиорцнональньй пробразуемому углу поворота ротора;

Ь р -- погрешность преобразования угла по ворота в сдвиг фазы:

Таким образом, фазы выходных напряжений

U3 и U< соответственно равны

Y р»6,, М2 = Ч -, -6 V (6)

В преобразователе фазовые сдвиги отсщтыва ются относительно напряжения

U =U Мтт ы1.

В пределах одного периода напряжения питания !

1 при 0 <270 2 2 прн 270 < у < 360 м = р — 1I-г . (6)

2 2

Напряжения U,, Оз и Uq поступают соответственно на нуль-органы 2 — 4,яа выходах которых формируются трн управляиицих импульса в момент изменения знака напряжения U, 0з, Uq с минуса на плюс.

Первьй уиравлякаций импульс фиксирует начало в1х:менного интервала, устанавливая триггеры 8 и 10 в единичное состояние, а триггер 9 и нулевое.

При этом на элемент И 12 поступает разрешающий потенциал с выхода триггера 10 и запрещающий этого триггера соединен с выходом третьего нульоргана, которьй подключен к R — входу первого триггера.

При этом в преобразователе измеряется фазовый сдвиг между питающим напряжением и напряжением той из роторных обмоток, фазовьй сдвиг напряжения которой по отношению к питающему напряжению меньше, а затем измеряется фазовый сдвиг между напряжениями роторных обмоток, На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит индукционньй фаэ@вращатель 1, нуль-органы 2 — 4, элементы ИЛИ 5, 6, элемент НЕ7, триггер 8 со счетным входом, ими» ь он ы ми и потенциальными выходами

R — S триггеры 9, 10, элементы И 11 — 13, генератор импульсов 14, делитель частоты 15 и двоичный счетчик 16.

Выходы счетчика 16 являются выходом преобразователя, 20

Преобразователь работает следующим образом.

На ствторные обмотки фаэовращателя подается двухфазное сииусоидальное напряжение

0> = U sin сМ, (1)

Оэ = Ощ сов м1. (2) где U — амплитуда выходных напряжений. .. Выходные напряжения, снимаемые с ротора фаэов ращателя, равны

4 иотеи иал с выхода триггера 8, а на элемент И 13 поступают два разрешающих потенциала с выходом триггеров 8 и 10.

Импульсы с частотой f с выхода генератора импульсов 14 поступают через элемент И 13 и элемент ИЛИ 6 на вход счетчика 16.

Дальнейшая работа преобразователя зависит от значения фазового сдвига р, При 0 C у < 270 второй управляющий нм. пульс, кощрьй вырабатывается раньше третьего управляющего импульса, поступает на С-вход триггера 8 через элемент ИЛИ 5, устанавливая триггер 8 в состояние, при котором с его выхода на вход элемента И 12 поступает раэреиюющий, а на вход элемента И 13 запрещающий потенциалы. Импульсы с выхода генератора импульсов 14 через элемент И 12, делитель частоты 15 и элемент ИЛИ б поступают с частотой 0,5 f на вход счетчика 16.

Одновременного этот управляющий импульс через элемент НЕ7 поступает на вход элемента

И 11, на второй вход которого поступает запрещаю. щий потенциал с выхода триггера 9. При этом управляющий импульс через элемент И 11 не проходит. Третий управляющий импульс возвращает триггер 8 в исходное состояние, при этом на импульсном выходе этого триггера формируется импульс, который устанавливает триггер 10 в нулевое состояние.

С выхода триггера 10 на входы элементов И 12 и 13 поступает запрещающий потенциал, и подсчет импульсов в счетчике 16 прекращается.

Зафиксированное в счетчике 16 число пропорционально

4 2 — 4 (1б =

При 270 < р < 360 третий уиравлякиций импульс, которьй вырабатывается раньше второго управляющего импульса, устанавливает триггер 9 в единичное состояние, а также через элемент ИЛИ 5 поступает на С вЂ” вход триггера 8, устанавливая этот триггер в состояние, при котором с его выхода на вход элемента И 12 поступают разрешающий, а на вход элемента И 13 запрещающий потенциал. Импульсы с выхода генератора импульсов 14 через элемент И 12, делитель частоты 15 и элемент ИЛИ 6 иостииают с частотой 0,5 f на вход счетчика 16, Второй управляющий импульс возвращает григгер 8 в исходное состояние. При этом на импульсном выходе триггера 8.формируется импульс, которым триггер 10 анавливается в нулевое состояние.

С выхода триггера 10 на входы элементов И 12 и 13 поступает запрещающий потенциал, прекращающий поступление импульсов, вырабатываемых генератором импульсов 14, в счетчик 16. Одновременно второй управляющий импульс через элемент

HE 7 поступает на вход элемента И 11, на второй вход которого поступает разрешающий потенциал с выхода триггера 9. На выходе элемента И 11 фор571823 мируется импульс, поступающий на вход старшего разряда счетчика 16. Это равносильно увеличению числа, зафиксированного в счетчике 16, на величину, пропорциональную фазовому сдвигу, равному

180 С. При этом в счетчике 16 фиксируется число, пропорциональное

Таким образом, в устройстве подсчет и сумми- 10 рование фазовых сдвигов Р> и ф при 0 «р <270 производится согласно выражению — 1{

Ы-q + { +45 l 8Q (9) где 6М, 6{РАЙ

1б д { )

2 а при 270 < у < 360 — согласно выражению

{У = {1 - +180 = g+45 +b P (lO)

2 причем время, необходимое для подсчета н суммирования фазовых сдвигов в соответствии с выражениями (9) и (10) и выдачи результатов преобразования, не превышает одного периода питающего напряжения. Постоянный сдвиг по фазе, равный о

45, можно устранить, развернув ротор относительно исходного положения на угол {р = -45, или записав в счетчик при его установе в исходное состояние код, соответствующий фазовому сдвигу

315 .

Таким образом, предложенный преобразователь благодаря введению новых элементов и связей имеет более высокое быстродействие по сравнению с известными преобразователями.

Формула изобретения

Преобразователь утловых перемещений в код, содержащий фазовращатель, выходы которого соединены со входами первого и второi о нуль-op{ a нов, выход первого нуль-органа подключен к

S-входу первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход третьего нуль-органа подключен к 5--входу второго триггера, выход которого соединен - первым входом второго элемента И, выход генератора импульсов подключен к первому входу третьего элемента

И и ко второму входу второго элемента И, делитель частоты и счетчик, с гл И ча юший с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены третий триггер, элементы ИЛИ и элемент НЕ, вход которого соединен с выходом

BTopofo нуль — органа, а выход — со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к одному входу счетчика, другой вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого подключены непосредственно к выходу третьего элемента И и через делитель частоты — к выходу второго элемента И, третий вход которого соединен с одш м выходом третьего триггера, другие выходы которого подключены соответственно ко второму входу третьего элемента И и к  — входу второго триггера, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, входы второго элемента ИЛИ подключены к выходам первого и второго нуль-органов, а выход — к С вЂ” входу третьего триггера, S — вход которого соединен с выходом третьего нуль-органа, который подключен к R — входу первого триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Труды МИЭМ, выпуск 2, Материалы первой научно-технической конференции института, М., 1966, стр. 50-56.

2, Ахметжанов А.А. * Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств", M., "Энергия", 1975 г., стр. 210.