Преобразователь угла поворота вала в код

 

(72) Авторы изобретения

А. В. Курников и О. Н. Оржеровская (7!) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ;.УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД

Изобретение относится к преобразователям неэлектрических величин в дискретный электри- ческий сигнал; а именно, к преобразователям угла поворота вала в код.

Известен преобразователь угла поворота ва- ла в код, содержащий фазовращатель, питание которого осуществляется двумя амплитудно модулированными сигналами с огибающими, сдвинутыми друг относительно друга на определенный угол (1).

Недостаток известного преобразователя состоит в ограниченном быстродействии связанным с тем, что цикл преобразования в данном случае равен периоду огибающей напряжения пита. ния фазовращателя, т.е. результирующий код вырабатывается один раз за период огибающей напряжения питания. Длительность же периода огибающей ограничивается с одной стороны реально достижимыми скоростями вращения двигателя, а с другой — граничным быстродействием логических элементов при требуемой дискретности отсчета.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий двигатель, связанный через датчик шкалы с датчиком питания, выходы которого соедине-. ны с входами датчика угловйх перемещений, выходы которого через фазорасщепитель соединены с входами формирователя стоп — импульса, выход да чиМа шкалы соединен с входом формирователя тактовых импульсов (2) .

Недостаток" этого устройства состоит.в сложности конструктивного выполнения, в реэуль- тате чего снижаегся его надежность, Цель изобретения — повышение надежности преобразователя угла поворота вала в код.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код введены нуль-орган, формирователь промежуточного кода и формирователь кода угла, вход нульоргана соединен с одним выходом датчика питания, а выход — с первым входом формирователя промежуточного кода, к второму входу которого подключен выход формирователя тактовых импульсов, а к третьему входу — один выход формирователя стоп-импульса, другой выход которого соединен с одним входом фор3 690522

l мирователя кода угла, к другому входу которого подключен выход формирователя промежуточного кода.

На фиг, 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие его работу, Преобразователь угла поворота вал в код . содержит двигатель- Ц датчик шкалы 2, датчик потання 3, датчик угловых перемещений 4, формирователь тактовых импульсов 5, фазорасщепи- l o тель б, формирователь стоп-Ilwnjstaca 7, нульОрган 8, формирователь промежуточного кода угла 9, формирователь кода угла 10. В состав формйрователа стой- импульсов 7 входят нульорганы 11, элемент ЙЛИ 12 и формирователь 15 номера стоп импульсов 13.

Работа предлагаемого преобразователя угла :поворота вала в код прбвсходит следующим обраом.

КВИгатель 1 вращает с угловой скоростью . Й роторы датчика 3 питания и датчика 2 шкалы

I (фиг. 1). Сигналы" с датчика 3 питайия V<> и . Ч„з Aoftiiawcl на сийусную и косинусную обмот ки датчика 4 угловых перемещбний. .,:: По ВЬТХОдНОМу сягпалу Vll>, снимаеМому с датчикй йитания З,формируется с помощью-нуль, j>raHa В Один сЫрт- импульс эа период огибаЫщей.в момент перехода этой огибающей через нуль Ьт отрицательного значения к положительному.

В фазоРасЩепитЕле 6 по сигналам ЧЧ,1„и рЭа c выходов датчика угловых перемещений 4 формируется rn выходных сигйалов Ча„ . (фиг, 2), равт1омерно сдвийутых по фазе огиба.. ющей цо отношению друг к другу на угол— дд ЗЗ и еоответетвии со следу ащим равенствам:

ЪФРк-Ак.чФВ„вк ФБ =! Нфр А. и +

+ с . + — М") р

2

А„+Ь „-- 1

Ц: 2С

Qrс1р. — = — К.

Фазорасщепитель б может быть выполнен в виде группы суммирующих усилителей.

Каждый иэ выходов усилителей, образующих фазорасщепитель б, подключен ко входу порогового устройства, группа которйх представляет собой нуль-органы 11, вырабатывающие серию стоп-импульсов. Причем, нулевой стоп-импульс, соответствующий точке перехода через нуль от отрицательного значения к положительному оги. бающей сигнала V ö, сдвинут so времени относительно старт-импульса на угол а, первый стоп-импульс сдвинут относительно того же старт-импульса на угол а + —, второи — на

2я угол n + — Я ° 2, k-тый — на угол а + — ° k (фиг.. 2). Все стоп-импульсы объединяются в одном канале с помощью элемента ИЛИ 12.

Таким образом, на первый вход формирователя

9 промежуточного кода за период огибающей поступает один старт-импульс; на второй вход в течение toro же периода поступают "m" стопI импульсов, первый из которых сдвинут относительно старт -импульса наугол а. а все после дующие — на угол а + k — я . На третий вход формирователя 9 промежуточногс кода поступаю г импульсы заполнения, вырабатываемые формирователем 5 в моменты перехода через нуль огибающей выходного сигнала,пальчика 2 шкалы. Промежуточный код образуется в формировать ле 9 путем заполнения apeMeHHoro,èíòåðâàëà между старт-имйульсом и кажшпа .из стоп-имI пульсов импульсами с формирователя 5. Поэтому,,формирователь промежуточно1.о кода может быть выполнен как двоичный счетчйк, все триггера которого сбрасьваютСя в йуль по сигналу,: старт-импульса. На счетный вход счетчика поступают импулЬсы заполйения с формирователя

5, а считывайие результата производится m раз за период огибаю|цей каждым стоп-mpgrascoM.

При этом, код, считанный по первому стоп-импульсу пропорционален углу, ilo вторОму -а+

+, по k-тому а + 2я ° k, дпя йолучения кода пропорционального только углу а из промежуточного кода вырабатываемого в формирователе 9 необходимо вычесть код, пропорциональный номеру стоп-импульса, по которому про изошло считывание промежуточного кода иэ формирователя 9 д формирователь 10, Номер стопимпульса определяется в формирователе 13.

Формирователь 10 кода угла а представляет собой алгебраический сумматор, в котором производится вычитание кода, пропорционального номеру текущего стоп-импульса, из соответствующего ему промежуточного кода, пропорционального длительности временного интервала между старт-импульсом и текущим стопимпульсом.

Результат вычитания, получаемый m раз запериод огибающей, пропорционален углу а.

Формула иэобретенйя

Преобразователь:угла поворота вала в код, содержащий двигатель, связанный через датчик шкалы с датчиком питания, выходы которого соединены с входами датчика угловых перемещений, выходы которого через фазорасщепитель

690522 пульсов, а к третьему входу — один выход формирователя стоп-импульса, другой вь|ход которого соединен с одним входом формирователя кода угла, к другому входу которого подключен выход формирователя промежуточного кода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Н 397953, кл. G 08 С 9/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР й"- 457087 кл. G 08 С 9/04, 1974 (прототип).

° ° 4 . ° ° ° ° ° ° 1 ° °

Заказ 6487/58

Подписное ЦНИИПИ

Тираж 710

5 соединены с входами формирователя стоп-импульса, выход датчика шкалы соединен с входом формирователя тактовых импульсов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, в него введены нуль- 5 орган, формирователь промежуточного кода и формирователь кода угла, вход нуль-органа соединен с одним выходом датчика питания, а выход — с первым входом формирователя промежуточного кода, к второму входу которого подключен выход формирователя тактовых имФилиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4