Преобразователь угла поворота вала в код

Авторы патента:

G08C9/04 - Системы для передачи измеряемых переменных величин, управляющих или подобных сигналов (пневмогидравлические передающие системы F15B; чувствительные элементы для определенных физических переменных см. в соответствующих подклассах, например классов G01,H01; индикаторные или регистрирующие устройства см. в соответствующих подклассах, например G01D,G09F; механические средства для преобразования выходного сигнала чувствительного элемента в различные переменные величины G01D 5/00; мостовые схемы с автоматической балансировкой G01R; управление положением вообще G05D 3/00; механические системы управления G05G; системы для передачи только сигналов "включено-выключено", системы для передачи сигналов тревоги G08B;

ОП ИС

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

/ "651388

Союз Советских

Социалистических республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ (Si) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 03.03 ° 77 (21) 2458729/18-24 (54) М. Кл. а

G 08 С 9/04 с присоединением заявки №

Государственный квинтет

СССР ов делам нэовретеннй н открытий (23) Приоритет (ба уды< 881.325 (088.8) Опубликовано08.03.79.Бюллетень № 9

Дата опубликования опнсання08.03.79 (72) Авторы изобретения

Р., . < os и e. S. бр (71) Заявитель

Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОН

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования углового положения первичных датчиков в цифровой код.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сель син, компараторы и запоминающее устройство jl).

Наиболее близким; техническим ре шепнем к настоящему изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сельсин, первичная обмотка которого соединена с источником напряжения питания, а вторичные об- мотки -co входами переключателя, блок грубого отсчета, входы которого соединены со вторичными обмотками сельсина и иоточником напряжения питания, а выходы с управляющими входами переключателя и входами старших разрядов счетчика, первый триггер, входы которого соеди щны с выходами первого и второго ком/

2 параторов, а выход - с управляющим входом ключа, другой вход которого соединен с выходом генератора импуль сов, а выход подключен к первому входу счетчика f2).

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, обуоловленное необходимостью выпрямления фазных напряжений сельсина. Время, затрачиваемое,: на выполнение этой операции, составляет обычно несколько периодов напряжения несущей частоты и значительно превышает собственное время измерения угла поворота, за счет чего и уменьшаетс:я быстродействие известного устройства.

Белью предлагаемого изобретения является повышение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введены фазоннвертор,пиковый детектор, второй триггер и элемент аналоговой памяти, выход переключателя соединен со входом пикового детектора и со входом элемента а77алоговой памят77» Выход кОтОрОгО подкл7оче77 к первому Входу первого компаратора, вьЕход источника нащэяжен7ея питания

»соединен с входом фазоинвертора» выход которого подключен ко второму входу первого компаратора и ко входу втором

ГО КОМЙВРВТОРа» ВЫХОДЫ ПИКОВОГО ДЕТЕК»» тора и первого компаратора соединены со Вхе7дам77 второго триггера, управляЕОщие Входы элемента аналОгОВОй памяти н Фазо7епвертора соединены соответствоино с выходом второго триггера и выхо дом блока грубого отсчета.

Йа фиг 1 приведена фу7пциональная схема преобразователя, принцип действия которого иллкстрируется време7пеьеми д7еаграммами показанными на фИЕ" » 2

Преобразователь содержит сельсин 1, первичная обмотка которого соединена с исто пиком напре1жения питания {на чертеже не показан), а вторич7ые обмот ки -" с перекл7очателем 2, выход которого соединен со входом пикового детектора 3 непосредственно и через элемент

4 аналоговой памяти с первым Входом: компаратора 5, блок 6 грубого отсчета, входы которого соедепееЕеы со втори пеьем77 обмотками сельсина 1 и источником напряж»еепея питания, а Вь7ходье - с управ

tIsQoIHHMH Входами" переключателя 2 Входами старших разрядов счетейка 7 (на фиг. 1 эта связь;не показана) и управля7ощ7ем входом фазоинвертора S, через который источ7пек напряжения питания подкл1оче77 ко ВТОрому BxofQ компара» тора 5 и Входу компаратора 9, триггер

10, входы которого соединены с выхода мн обоих компара горов, а Выход - с управляющим входом ключа 11, генера тор 12 импульсов, выход которого через ключ 11 соединен со входом счеъчика 7, тр7еггер 13, входы которого соединены с выходами пикового детекто ра 3 и компаратора 5, а выход - с управляющим Входом элемента аналоговой памяти 4.

Устройство работает следующим

Образом.

Напряжения со вторишых обмоток сельсина поступак г на блок 6 грубого отсчета.. Этот блок в зависимосги от фазовых соотношений между указанными напряжеееи ями формирует:

1) код Ц грубого отсчета угла поворота ротора сельсина, который сооТа вует углам 9 60 Ж (где Q- угол поворота ротора сельсина, 8 = О, .е., 2... 5) и заносится непосредствеЕпео в старшие разряды счетч7п<а 7;

2) сигналы управле7пея переключате лем 2, который подключает на входы епекового детектора 3 и элемента 4 аналоговой памяти одну из фаэ. сельс77 на, и сигнал управления фазоинвертором

8, который В завис7ем7ост77 рт номера (признака) 60 - градусного сектора инвертирует напряжение@,питания или пропускает последнее на вход компара-, тора 9 беэ изменения знака фазы.

Логика работы п еобразователя та75 кова, что выбра7пеое с помошью блока

6 грубого отсчета и переклеочателя 2 фазовое напряжение ceIIbcHIIa (в 1-ом и 4-ом 60 - градусных секторах Ц, во 2-м и 5-м Ug, o 3-ем и 6-ом Ug ) и йапряжен7ее питания должны находиться в противофазе для того, чтобы можно было сперва выделить и запомнить амплитудное значение фазового напряжения; а затем сравнить его с текущим значе- нием напряжения Цп П7ета7пея. Анапиэ показывает, что в четных 60-тп градусных секторах выбра1пеое {действуео щее) фазное напря1кение Î и напряже»

EIHG LlI7 "питания прот7евофаз71ы, а в не четных 60 - градусных секторах - СЕенфазНы.

В СООТВЕТСТВИИ С ЭТИМ В ЧЕТНЫХ

35 60 вЂ” градусных секторах (2-ом 4 -ом

1 и 6-ом) блок 6 грубого измерения формирует сигнал «1" высокого уровня, который подае гся на управляющий вход фазоинвертора 8, при.этом, оба траеезио40 то и, входеше7ее в состав последнего

Э закрьеваеотся и операционный усилитель (ОУ) работает как обычный повторитель, передавая напряжение U> пита1еия на вход кояпаратора 9 беэ изменения знака фазы

45 (коэффициент усилителя ОУ в данном случае равен +1). Ь нечетных 60 - градусных секторах (1 ом, З-ем, и 5 -Ом) . блок 6 грубого отсчета формируег Сш -. ° нал "0" низкого уровня, который перево- дит TpGHBBcTopbt В cocTogHHG насыщения в результате неинвертируюший Вход ОУ оказывается заземленным и входной си7 нал U y поступает только на инвертирую епий вход. Коэффициент усиления ОУ в этом случае равен - 1 {при условии, что сопротивления резисторов, входящих во Входйые цепи и цепь обратной связи

ОУ, равны по вел7ечине), значит, фаэоинвертор 8 работает в режиме инвертора, 51388 б пропорционально углу поворота 8 ротора сельсина. Действительно, если pm то при условии, что максимальное значение амплитуды фазного напряжения сельсина и амплитудное значение его напряжения питания равпы, выполняется

Ы И & = 51 II Q3 At

В интервале времени 6„- „ элемент

4 аналоговой памяти работает, в ре- жиме слежения, т, е. "следит за изменением действующего напряжения U (на фиг. 2, б показано пунктирной линЬей). В ммоомепт времени 4, когда0 -: ,1 °

J достигает максимального значения 4

Я ХПипиковый детектор 3 срабатывает (фиг. 2, в} и перебрасывает триггер

13 в положение, при котором его выходной сигнал переводит элемент 4 аналоговой памяти в режим хранения, мгновенное значение действующего напряжения .0> в этот момент времени запоминается на емкости элемента

4 и, учитывая сравнитбльно небольшое время хранения (Т„„ 1,25 м сек для 400 гц) остается в интервале

61 - ъ практически постоянньщ (на фиг. 2,. б показано сплошной линией). где

Отсюда 9 (Ю

5 6 изменяя знак фазы напряжения Од

IIHTBEIHII на противопОлОжный. Таким образом, напряжения 0 „(выход фазоинвертора 8) и О (выход переключателя 2) и любом из шести 60.- градусных секторов противофазны (фиг. 2, а).

Если частота следования импульсов

-генератора 12 равна,-,то значение кода 14 точного отсчета, отображаю щего угол поворота 8 в пределах выбранного 6á - градусного сектора, сос тавит й,=р&, где „ г

=сбпй, В момент BpeMGHH -, когда напряже пю Lt ä питания переходит через нуль ( из отрицательной области в положительI пую срабачъ вает компаратор 9, выходной импульс которого (фиг. 2 г) устанав ливает триггер 10 в положение. 1f ключ 11 замыкается, так как на его управляющий вход подается потенциал высокого уровня с выхода триггера 10, и импульсы высокой частоты генератора

12 начинают поступать на вход счетчика 7 (фиг. 2 е). Компаратор 5 срав нивает „ напряжения: U„и .О и в

/ и 9rn момент времени д, соответствующих их равенству, формирует импульс (фиг. 2 д), который перебрасывает триггер 10 в исходное положение, ключ 11 размыкается, и поступление импульсов высокой частоты на вход счетчика 7 прекращается (фиг. 2 е).

Одновременно тот же импульс устанав- ливает триггер 13 в исходное положение, элемент 4 аналоговой памяти вновь переходит в режим слежения (на фиг. 2 б момент перехода в режим слежения показан в идеальной форме, т. е. без учета переходного процесса).

Можно показать, что в момент вре ме п 4> содержимое счетчика 7

Следующий цикл измерения жачинаеч. ся в момент времени 4 (фиг. 2, в) и IIpoTezaer аналогично раосмотренному выше.

Таким образом, предложенное устройство позволяет получить отсчет угла поворота 8 в цифровой форме за один период наприкения UII питания, что приводит к увеличению его быстро действия.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала

g$ в код, содержащий сельсин первичная

3 обмотка которого соединена с источником напряжения питания, а вторичные обмотки - со входамп переклХочателя, блок грубого отсчета, входы которого соединены со вторичийми обмотками сельсина и источником напряжения пи тания, а выходы - с управляющими входами переключателя и входами старших разрядов счетчика,.," первый. триггер, входы которого соединены с выходами первого и второго компаратора, а выхо,ц - с управляющим входом ключа, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов,. а

7 . ": 651388 8 ,, б выход подключен к первому входу первого компаратора и ко входу второсчеапжа, о т л и ч а ю, шийся го компарвтора, выходы пикового детемтем, что, с целью повышения быстро- тора и.первого компаратора соединены. действия преобразователя, в него введе- со входами второго триггера, упрввляюны фаэоинвертор, пиковый детектор, щие входы влвмента аналоговой памяти второй триггер. и элемент аналоговой и фаэоинвертора соединены соответствеи- . памяти, выход переключателя соединен но с выходом второго триггера и выходом со входом пикового детектора и со блока грубого отсчета входом влемвнта аналоговой памяти, Источники информации, прин@же во выход которого подключен к первому 6 внимание при вкспертиэе входу первого компаратора, выход источ- 1. Патент США М 3898648, ника напряжения питания соединен с . кл. 340 347, 05.08.75. ,первым входом фаэоиивертора, выход 2. Авторское свидетельство СССР которого подключен ico второму входу % 428427, кл. 9 08.С 9/04, 1972.

ЦНИИПИ Заклэ 811/48 Тираж 709 Подписное

Филиал ППП "Йатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4