Преобразователь угла поворота вала в код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Советскнк

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено0207,76 (23) 2380544/18-24 с присоединением заявки И (23) Приоритет

Опубликовано 150179. Бюллетень p& 2

Дата опубликования описания 150 479 (51) M. Кл.

G 08 С 9/04 (53) УДК 681 ° 325 (088.8) Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

A.È. Ясашин, A.A. Погарский, В.Ф.Филатов и Г.А.Паповалов

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамена.. научно-исследовательский институт буровой техники (7k) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

В КОД

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам измерения угловых перемещений с выдачей результата измерения в цифровом коде.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие датчик (первичный преобразователь), напри- О мер, в виде синусно-косинусного вращающегося трансформатора и дискретные делители напряжения (11 .

Наиболее близким техническим реше- нием к данному изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий соединенный с входнЫм валом синусно-косинусный датчик

И делители напряжений (2) .

Недостатками известных преобразователей являются низкое быстродействие и невысокая точность. Быстродействие такого преобразователя в лучшем случае не может быть выше, чем

8-10 периодов опорного сигнала из-за

25 наличия инерционных элементов, например, фазочувствительных детекторов и фильтров, что особенно сказывается на низких- частотах опорного сигнала и высоких скоростях измене-ния контролируемого параметра.

Невысокая точность обуславливается, например тем, что между напряжениями синусной и косинусной обмотки всегда существует сдвиг по фазе, вносящий искажения в результат измерения.

Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия и точности преобразователя. цель достигается тем, что в предлагаемый преобразователь угла поворота вала в код введены цепочки из последовательно соединенных реле, ключа и компенсационного элемента, элемент задержки, поляризованные реле, ключевые элементы, многоустойчивые элементы,.первый инвертор, дешифратор, блок ввода информации и последовательно соединенные усилитель-ограничитель, дифференцирующая цепочка, второй инвертор, умножитель частоты и формирователь, выход которого подключен к одному из входов первого ключевого элемента непосредственно и через элемент задержки к одному из входов второго ключевого элемента, другие входы ключевых элементов соединены с выходами синуснокосинусного датчика, выход первого ключевого элемента соединен с одним мнагоустойчивого элемента 28, а сигнал с выхода ключевого элемента

12 — на вход дискретного делителя напряжения 2. Управляющие выходы многоустойчивого элемента 28 соединены с соответствующими входами делителя

2 (соответственно выходы многоустойчивого элемента 29 соединены со входами делителя 3) Многоустойчивый элемент 28 коммутирует делитель 2 в соответствии с амплитудой сигнала с выхода ключевого элемента 11. На выходе делителя

2 фармируетс 1 импульсный сигнал, амплитуда которого пропорциональна отношению сигналов с выходов ключевых элементов 11 и 12. При этом исключа1 > ется влияние на результат измерения изменений амплитуды опорного сигнала.

Полярность импульса с выхода ключевого элемента 11 выделяется поляризованным реле 21, на второй вход

20 которого подаются прямоугольные сигналы с выхода усилителя-ограничителя 4, соответствующие полупериодам опорного сигнала. Такая схема включения позволяет получить достоверную информацию о полярности импульса с выхода ключевого элемента 11 в течение всего периода опорного сигнала и таким образом определить полуплоскость, в которой расположен второй луч искомого угла.

Далее импульс с выхода блока 2 поступает на инвертор 7 и на второе поляризованное реле 22. Инвертор 7 инвертирует только импульсы с отрицательной полярностью, обеспечивая, таким образом, поступление на второй многоустойчивый элемент 29 однополярных импульсов. В соответствии с амплитудой и импульсами, поступившими с выхода инвертора 7, многоустойчивый элемент ?9 совместно с делителем 3 осуществляет арктангенсное преобразование в пределах углов

0-90 >, Амплитуда импульсов на выходе делителя 3 пропорциональна углу поворота в этих пределах.

Поляризованное реле 22, включенное на выходе блока 2, определяет полярность импульсов на выходе этого блока и, таким образом, определяет квадрант, в котором располагается второй луч искомого угла. Информация

Г с выходов поляризованных реле 21 и

22 поступает на дешифратор 27.

С выхода блока 3 импульс поступает на реле 17 и ключ 13. При превра" щении амплитудой импульса поворота .56 чувствительности реле 17 оно срабатывает и переключает ключ 13 так, что импульс проходит через компенсирующий элемент 23. Далее импульс поступает на Второй ряд последова60 тельно включенных реле 18 и ключа

14„ а через ключ — на компенсирующий элемент 24 при превышении порога 5 срабатывания реле 18 и непосредствен3 642755

1 из входов первого поляризованного реле и через первый многоустойчивый элемент — с входами первого делителя напряжения, другой вход первого поляризованного реле соединен с Выходом усилителя-ограничителя, вход которого объединен со входом синусно-косинусного датчика и подключен к источ-. нику опорного напряжения, выход первого делителя напряжения через последовательно соединенные первый инвертор и второй многоустойчивый эле.мент соединен со входами второго делителя напряжения и через второе поляризованное реле с первым входом дешифратора, выход второго делителя напряжения соединен со входами реле и ключа первой цепочки, входь> реле и ключа каждой последующей цепочки объединены и подключены к выходам ключа и компенсационного элемента каждой предыдущей цепочки, выходы которых подключены к соответствующим входам дешифратора, выход которого подключен к блоку ввода информации.

На чертеже представлена Функциональная схема предлагаемого преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь состоит из синусно-косинусного датчика 1, делителей напряжения 2 и 3, усилителя.-ограничителя 4, диффер нц рующей цепочки 5, инверторов 6 и 7, умножителя частоты

8, формирователя 9, элемента задержки 10 импульсов, ключевых элементов

11, 12, ключей 13-16, реле 17-20, поляризованных реле 21,. 22, компенсирующих элементов 23-26, дешифратора 27, многоустойчивых элементов 28,.

29, устройства 30 вывода информации.

Устройство работает следующим образом.

На выходе датчика 1 Формируются синусоидальные сигналы, амплитуды которых пропорциональны синусу и косинусу текущего значения угла поворота d.. Из этих сигналов при помощи ключевых элементов 11 и 12, которые, кратковременно открываясь, пропускают сигналы с выхода датчика, формируются импульсные сигналы с амплитудой, прс>порциональной -екущему мгновенному значению сигналов. Частота этих импульсных сигналов во много раз превышает период опорно" î сигнала U

Управляющие импульсы формируются из

4>парного сигнала при помощи цепочки последовательно включенных блоков: усилителя-ограничителя 4, дифференцирующей цепочки 5, инвертора 6, умножителя частоты 8 и формирователя

9 импульсов.

Для компенсации Влияния фазового сдвига между сигналами с выходов датчика элемент задержки 10 импульсов сдвигает моменты открывания ключевых элемсн ° ОВ 11 H 12.

Импульсный сигнал с выхода ключе

НОГО элемента 11 НОДается «а ВХОД

642755 но на следующий каскад — в противном случае. Далее процесс протекает анапогично.

Число каскадов последовательно включенных реле, ключей и компенсирующих элементов соответствует числу разрядов преобразователя (например, числу двоичных разрядов), причем порог срабатывания реле и вес компенсирующего элемента каждого последующе-о разряда меньше, чем предыдущего.

Код угла соответствует номерам сработавших (1) и несработавших (p) lp реле. Эта информация с выходов реле поступает на дешифратор, где сумкируется со значениями, полученными с выходов реле 21 и 22.

Результат преобразования выдает- (5 ся цифровым устройством 30 вывода информации. При необходимости информация об угле за несколько оборотон

Накапливается, Преобразователь обеспечивает вы- 2д сокое быстродействие, равное доли периода опорного сигнала, что важно при низких частотах опорного сигнала и высоких скоростях изменения контролируемого угла. Высокая точность обеспечивается благодаря исключению влияния фазовых сдвигов между напряжениями с выходов датчиков и исключению влияния изменений амплитуды опорного сигнала на результат преобразонавайия.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота нала в код, содержащий соединенный с входным валом синусно-косинусный

Б датчик и делители напряжения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью пбвышения быстродействия и точности преобразователя, в него введены цепочки из последовательно соединенных реле, ключа и компенсационного элемента, элемент задержки, поляризованные реле, ключевые элементы, кногоустойчивые элементы, первый инвертор, деш .фратор, блок ввода ин« формации и последовательно соединенные усилитель-ограничитель, дифференцирующая цепочка, второй инвертор, умножитель частоты и формирователь| выход которого подключен к одному из входов первого ключевого элемента непосредственно и через элемент за.держки к одному из входов второго ключевого элемента, другие входы ключевых элементов соединены с выходами синусно-косинусного датчика, выход первого ключевого элемента соединен с одним из входов первого поляризо-. ванного реле и через первый много,устойчивый элемент — с входами первого делителя напряжения, другой вход . первого поляризованного реле соединен с выходом усилителя-ограничителя, вход которого объединен со входом синуснокосинусного датчика и подключен к источнику опорного напряжения, выход первого делителя напряжения через последовательно соединенные первый иннертор и второй многоустойчивый элемент соединен со входами второго делителя напряжения и через второе поляризованное реле с первым входом дешифратора, выход второго делителя напряжения соединен со входами реле и ключа первой цепочки, входы реле и ключа каждой последующей цепочки объединены и подключены к выходам ключа и компенсационного элемента каждой предыдущей цепочки, выходы которых подключены к соответствующим входам дешифратора, выход которого подключен к блоку ввода информации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Зверев A.Ê. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код . Л., Энергия, 1974, с. 143.

2, Зверев A.Е. н др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код .Л.,Энергия,1974,с.147,рис.72., ЦИИИПИ Заказ 7766/49

Тираж Щ4 Подписное, Филиал ППП Патент, r. Ужгород,. Ул. Проектная, 4 (