Преобразователь угла поворота вала в код

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено08.01,76 (21) 2311510/18-24 с присоединением заявки № (23} Приоритет (43) Опубликовано 25.03.78. Бюллетень №11 (45) Дата опубликования описания)6,03.%, (11) 599276

2 (51) М. Кл, 08 С eioo

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (S3) УДК681.325 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. П. Глаголев, E. В. Замолодчиков, Л, H. Орлов и, А. К. Смирнов (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВА ТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (2) . — Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к преобразователям аналоговой величины в код и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Известны различные преобразователи угла в код, содержащие датчик угла, подключенный к блоку формирования кода.

В одних известных преобразователях угла в код датчик угла работает в режиме пульсирующего поля. Выход датчика угла подключен к блоку формирования кода, содержащем несколько каскадно включенных ступеней, предназначенных для последовательного уменьшения зоны вычисляемого угла поворота. В каждой ступени используются элементы для вычитания из угла фиксированных опорных углов решением тригоно; -трических тождеств (1) .

Недостатком эт< го преобразователя является его сложность невысокая разрешаюгцая способность.

В других извес-. ых преобразователях угла поворота вала в ко,г, выход датчика угла подклк>чен к блоку преооразования модулированных по амплитуд;.- выходных сигналов датчика угла в код, работающему в режиме усреднения,Недостатком таких преобразователеи является их низкое быстродействие.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий связанный с входным валом датчик угла, вход которого соединен с выходом источника

cинусоидалbíîãо напряжения питания, а выход подключен к блоку формирования кода (31.

Датчик утла работает в режиме пульсирующего поля, а в блоке формирования кода модулированные по амплитуде сигналы преобразуются в сигналы, модулированные по фазе, которые затем преобразуются в последовательности временных интервалов и далее в код. Недостатком известного преобразователя является невысо-! к кая разрешающая способность.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразователя.

Это достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код введены блок выделения меньшего по амплитуде напр,мкения, делитель напряжения, формирователь напряжения, последовательно соединенные,рормирователь разности переменных напряжений, блок фазосдвигающих RC-цепочек, блок преобразования сдвига фазы в код, формирователь приращения кода, вентиль и сумматор, выход которо599276 го подключен к управляющему входу делителя напряжения, выход блока синусоидального напряжения через делитель напряжения и формирователь напряжения подключен соответственно к входу формирователя разности переменных напряжений и другому входу блока фазо- 5 сдвигающих RC-цепочек, выходы датчика угла через блок выделения меньШего по амплитуде напряжения соединены с другим входом формирователя разности переменных напряжений и управляющим входом формирователя напряжений, управляющие входы вентиля и блока выделения меньшего по амплитуде напряжения соединены с источником управляющей команды.

Выход блока преобразования сдвига фазы в код является выходом точного канала преобразователя. 15

Такой преобразователь позволяет значительно повысить разрешающую способность преобразования угла поворота вала в код.

На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства.

Преобразователь содержит источник синусоидального напряжения, подключенный > первичной обмотке датчика 2 угла, связанного с входным валом 3. Выходные обмотки датчика

2 угла подключены к блоку 4 формирования кода и блоку 5 выделения меньшего по амплитуде напря>кения. Источник 1 синусоилального напряжения через делитель 6 напряжения и формирователь 7 «Ia!.ряжения подключен соответственно к входу формирователя 8 разности переменных напряжений и входу блока 9 фазосдвигающих КС-цепочек. Другой вход фор- 30 мирователя 8 соединен с одним выходом блока

5, а выход формирователя 8 подключен к другому вхолу блока 9 фазосдвигающих RC-цепочек, выход которого через последовательно соединенные блок 10 преобразования сдвига фазы в кол, формирователь 11 приращения кода, вен35 тиль !2 и сумматор 13 подключен к управляющему входу делителя 6 напряжения. Другой выход блока 5 выделения меньшего по амплитуде напряжения подклю чен к управляющему входу формирователя 7 напряжения. Источник

14 управляющей команды подключен к управляющим входам вентиля 12 и блока 5. Выход блока 4 является выходом груоого канала преооразователя, а выход блока 10 — выходом то ного канала преобразователя.

Преобразователь работает слелу>огцим опразом.

Источник 1 формирует постоянное по амплитуде синусоидальное напряжение, поступающее на питание первичной обмотки датчика

2 уг. а, работающего в режиме пульсирун>щего поля. В качестве датчика угла могуr быть использовань. синусно-косинусные латчикп, сельcHHb1 и г. д 11а выхоле дат 4HliLI 2 уг Ia о6ра уются синусоилальные напряжения, промодулированные Ilo амплитуде в функции угла поворота вала 3. В блоке 4 выходные сигналы датчика

2 угла преобразуются в код. Блок 4 может быть построен, например, по принципу кодирования амплитуды входных сигналов с последующим нелинейным преобразованием в код угла или по принципу преобразования входных сигналов в сигналы модулированные по фазc и последую< ° ° л щим линейным преобразованием сдвига фазы в код.

В блоке 5 происходит выделение меньшего по амплитуде напряжения, которое поступает на вход формирователя 8. В то же время по соотношению амплитудных и фазовых значений входных сигналов в блоке 5 вырабатывается двоичный сигнал («!» или «О») в зависимости от знака производной выделенного сигнала при положительном направлении вращения входного вала 3. При этом значение двоичного сигнала на выходе блока 5 не изменяется при изменении направления вращения входного вала

3 датчика 2 у>ла. Так, например, для синуснокосинусного датчика на выходе блока 5 во 2, 3, 4 и 5 октантах всегда будет формироваться сигнал «1», à в 1, 6, 7, 8 октантах †«О».

Двоичный сигнал блока 5 поступает на управляющий вход формирователя 7 напряжения, представляющего собой делитель выходного напряжения источника 1 с постоянным по модулю коэффициентом передачи. Фаза же выходного сигнала формирователя 7 изменяется на +- л в зависимости от кода управляющего сигнала. Если управляющий сигнал соответствует «О», то фаза выходного сигнала формирователя 7 совпадает с фазой выходного сигнала блока 1, если управляющий сигнал «1», то выходной сигнал формирователя 7 будет в противофазе с выходным сигналом блока 1.

Делитель 6 является управляемым делителем напряжения. Выходное напряжение лелителя совпадает по фазе с выходным напряжением, источника 1 и изменяется IIo амплитуде в зависимости îI управляющего кода с выхода сумматора 13.

В формирователе 8 образуется разпосг ь между выходными сигналами блока 5 и делителя 6, которая поступает на вход блока 9 фазосдвигающих RC-цепочек, на другой вход которого поступает неизменное по амплитуде выходное напряжение блока 7. В результате с выхода блока 9 на вход блока 10 поступают лва переменных напряжения с постоянной амплитудой., сдвиг по фазе между которыми пропорционален изменению по амплитуде выходного сигнала блока 8. В блоке 10 сдвиг по фазе преобразуется в код, поступающий в блок 11, глс он сравнивается с постоянным значением кола, соответствующим выходному колу блока !О при нулевом зна ении выходного напряжения формирователя 8.

В результате сравнения в блоке 11 формируется приращение кода с выхода блока 10 по сравнению с постоянным значением кола. записанным в блоке !1. Если вентиль 12 открыт. то приращение кода поступает в сумматор !3, изменяя коэффициент передачи делителя 6.

В отсутствии управляющей команды !4 вентиль 12 открыт. Сформированное в блоке

11 приращение кода поступает в сумматор 13, регулируя коэффициент передачи гелителя

6 напряжения так, чтобы на выходе формирователя 8 разности переменных напряжений был нулевой сигнал. Тогда на выходе блока 10 будет поддерживаться постоянное значение кода

При поступлении управляющей команды

14 о начале работы преобразователя с пони599276

ЦИ 111ПИ а-* 18 Зэ Тираж 763 Подписное

Филиал I I I IH «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 женной дискретностью вентиль 12 закрывается, а в блоке 5 блокируется переключение участков, то есть на время измерения с пониженной дискретностью выделяется напряжение и двоичный сигнал того участка, который был в начале измерения с пониженной дискретностью.

Выходной сигнал формирователя 8 начинает изменяться от нуля в момент поступления управляющей команды 14 в соответствии с изменением выбранного блоком 5 выходного сигнала датчика 2 угла. Соответственно будет изменяться и выходной код блока 10. Диапазон измерения угла с пониженной дискретностью составляет 1 — 2 дискретных значения кода грубого отсчета блока 4. Коэффициент передачи формирователя 7 выбирается так, чтобы амплитуда переменного сигнала на его выходе была равна максимальному изменению выбранного блоком 5 выходного сигнала датчика 2 угла за время измерения с пониженной дискретностью.

Поскольку амплитуда переменного напряжения на выходе формирователя 7 значительно меньше амплитуды большего из выходных напряжений датчика 2 угла, то одинаковое изменение меньшего из выходных напряжений датчика

2 угла приведет к значительно большему фазовому сдвигу на входе блока 10 по сравнению с фазовым сдвигом в блоке 4, если блок 4 построен на основе преобразования амплитудномодулированных выходных сигналов датчика угла в сдвиг по фазе и далее в код.

В результате применения предлагаемого преобразователя значительно увеличивается разрешаюгцая способность преобразования угла в код. Измерение угла с повышенной разрешающей способностью в преобразователе всегда начинается при нулевом выходном сигнале с формирователя 8, что соответствует определенному выходному коду блока 10 независимо от величины угла поворота датчика 2 в момент начала измерений с повышенной разрешаю1цей способностью.

Техническое преимушество предлагаемого преобразователя угла в код по сравнению с известными преобразователями аналогичного наЗНа-.о.1ИЯ ВЫРажаЕтСЯ В ПОВЫШЕННОЙ РаЗРЕШаЮ- щей способности преобразователя.

Экономический эффект от использования предлагаемого преобразователя обусловлен указанными выше его техническими преимуществами.

Формула «зобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий связанный с входным валом датчик угла, вход которого соединен с выходом источника синусоидального напряжения, а выход подключен к блоку формирования кода, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности преобразователя, в него введены блок выделения меньшего по амплитуде

15 напряжения, делитель напряжения. формирователь напряжения, последовательно соединенные формирователь разности переменны напряжений, блок фазосдвигающих RC-цепочек, блок преобразования сдвига фазы в код, формирователь приращения кода, вентиль и сумматор, выход которого подключен к управляющему входу делителя напряжения, выход блока синусоидального напряжения через делитель напряжения и формирователь напряжения подключен соответственно к входу формироватепя разности переменных напряжений и другому входу блока фазосдвигающих RC-цепочек, выходы датчика угла через блок выделения меньшего по амплитуде напряжения соединены с другим входом формирователя разности переменных напряжении и управляющим входом формирователя напряжений, управляющие входы вентиля и блока выделения меньшего по амплитуде напряжения соединены с источником управляющей команды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США ¹ 3480946, кл. 340 †3, 30.11 69.

2. Авторское свидетельство СССР № 367547, кл. Н 03 К 13 32. 28.12.70.

3. ПатеHT США № 3505669, кл. 340 — 347, 4В 07.04.70.