Преобразователь угол-код

 

ОП ИСАНИЕ „„

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союа Советсиик

Социаиистичесиик реснубпии (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.10.77 (2l) 2534362/18 2 с присоединением заявки УЙ (23) П риорнтет— (51)М. КЛ.

G 08 С 9/04

Ваудараткаиай квинтет

СССР ав аалаи взааратакнй а Йткриткв

Опубликовано05.03,80. Бюллетень М 9 (53) УДК 681.325 (088.8) Дата опубликования описания 07.03.80 (72) Авторы изобретения

Е. С. Вальшонок и М. М. Халин (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ УГОЛ-КОД

Предлагаемое устройство относится к области автоматики и вычислительной техники.

Устройство может быть использовано в системах управлении для ввода угловых величин в цифровую вычислительную машину, а также в системах автоматического регулирования, связанных с угловыми перемещениями., В настоящее время широкое распространение получили преобразователи, по1О строенные по принципу: угол-фаза-временной интервал-код, в которых в качестве фазовращателя используется синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ).

Наиболее существенными характеристиками преобразователей являются точ» ность и быстродействие. Но как в теории, так и в практике повьш1енке точности приводит к уменьшению быстродействия, а повышение быстродействия - к умень шению то ьчостя. Л QTclollB стремление

2 свести к минимуму противоречие между точностью и быстродействием.

Известны преобразователи угол-код, отсчетная часть которых построеьа таким образом, что принципиально исключается ряд ошибок преобразования (1l.

Наиболее близким к предложенному преобразователю является преобразователь угол-код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы которого соединены с входными обмотками фазовращателя, выходные обмотки которого соединены с первыми входами переключателей, выходы которых через соответствующие нуль-органы подключены к первым входам первых четырех элементов И, второй выход генератора синусоидального напряжения соединен со вторыми входами переключателей и со входом блока управле» ния, первый выход которого соединен с третьими входами. переключателей и вто рыми входами первого и третьего злемен72045 6 тов И, выходы которых соединены с пер ° выми входами соответствующих триггеров, выходы второго и четвертого элемен тов И соединены со вторыми входами соответствующих триггеров, второй выход блока управления соединен с первым входом г>, -разрядного счетчика и с третьими входами триггеров, выходы которых соединены с первыми входами пятого и шестого элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены со вторым входом й.-разрядного счетчика (21.

Указанное устройство, обладая высокой точностью преобразования угла в код., имеет следующие недостатки.

1, цикл кодирования занимает четыре периода питающего напря>кения.

2. Нуль-органы должны быть достаточно сложными, чтобы на своих выходах обеспечивать импульсные сигналы только при положительном переходе через нуль синусоидальных напряжений, тогда HBK обычные компараторы, применяемые в качестве нуль-органов, на выходе имеют логи ческий пе р е пад.

Цель>о настояще."о изо ретения являет"ся устранение указанных недостатков, т. е. пов пце пе быстродействия преобразователя. Это досгигается тем, что в преобразователь вьедены формирователи импульсов, сорректор стробируюгцих импульсов и анализатор квадранта, выход. которого соединен с первым входом корректора стробирующих импульсов, вгорой вход которого соединен с третьим в.>ходом блока управления, первый вьг:.од— со вторым входом второго элемента И и четвертым входом первого переключателя, второй выход -- со вторым входом четвертого элемента И и четвертым входом второго переключат» пя, выход ге нерат ора импульсов соединен со входами формирователей импульсов, выходы которых соединены со вторыми входами пята.-о и шес- „ того элементов И, выходные обмотки фазовращателя соединены с первым и вторым входами анализатора квадранта, гретий вход которого соединен co BTopbtM выходом генератора синусоидального напряже и и я.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя, на фиг. 2-5 — временные диаграммы работы преобразователя.

Преобразовател., угол-код содержит фазовращатель 1, генератор 2 импульсов, генератор 3 синусоидального напряжения, формирователи 1 (по переднему фронту) и 5 (по заднему фронту) счетных импульсов, анализатор с> квадранта, переключатели 7 vi 8 (электропнь>е), нуль-органы 9 и 10, блок 11 управления. корректор 12 стробирующих импульсов, элементы 13-18 И, триггеры 19 и 20, элемент 21 ИЛИ, й. — разрядный счетчик 22.

Фазовращатель 1 предназначен для преобразования углового перемещения в изменение фазы выходного напряжения и предсTaB rrreT собой вращаюгцийся трайсформатор типа СКВТ; две входные обмотки вращающегося трансформатора возбу>кдаются двумя синусоидальными напряжениялirr, сдвинутыми относительно друг друга на постоянный угол --, .

С двух зыходны>. обмс»тек (0.>нусной и косинусной} снимаются два напряжения, фазы которы> изменяются пропорци. онально углу поворота ротора СКВТ. 1енератор 2 импульсов предназначен для получения прямоугольных импульс< ..

Генератор 3 с шусоидальпогo двухфазного напряжения предназначен для по лучей ..я напряжения питания обмоток врапающегося трапсформатора и состоит из ф зрмирователя синусоидального напряжения., фазорасщепителя и двух усилителей.

Формирователи 4, 5 счетных импульсов предназначены для получения импульсов, соответствующих переднему и заднему фронтам импульсов от генератора 2.

Электронные переключатели 7 и 8 предназначены для подключения вторичных обмоток фазсвращстеля 1 и второго выхода репе 3 ко входам нуль-орга.нов 9 и 10.

Aнагн з:>тор С квадранта предназначен для спределенц». Квадранта, где в текущий момент находится измеряемый угол.

Н"лт,=-cr I Hrrû 9 H 10 предназначены для фиксации мом нта положительного перехсда синусоидального напряжения через нуль. !алек ) 1 управления предназначен для выработки управляюгцих сигналов, подаваемых rra электре>шые переключатели 7 и 8, на элементы 13 и 15 И, на корректор 12 стробирующих импульсов а также для подачи сигнала сброса на триггеры 19 и 20 и - ->азрядный счетчик 22. Элемс нты 1 3 — 16»r предназначены для определения очсредности прохождения опорных си нэпов и сигналов от синусной и косинус ой обмоток, г эрректор

12 стробирующих импульсов предназначен г я корректировки по длительности и сдвигу Во времени упрагчяюгцих им" ульсов, подаваемых на электронные т:ерсключате5 "",204 Ñ ли 7 и 8 и элелленты 13 «- 16 И. Триг, геры 19 и 20 предназначены для вырар ботки временных интервалов, пропорциональных фазовым сдвигам. Элементы

17, 18 И и элеменг 21 ИЛИ предназ5 л начены для пропускания счетных импульсов от формирователей 4 и 5 импульсов. н

tl, — разрядный счетчик 22 предназнал чен для подсчета импульсов, число котох рых пропорционально углу поворота рото- 10 ра СКВТ. с

Работа предлагаемого устройства проT исходит следующим образом.

Н

Йве входные Об vloTKH фазовращателя

1 возбужда Отся двумя синусоидальными 15 с напряжен1ля:ли, сдвинутыми относительно

О М друг друга на 90 . Эти два напряжения

П. получены в генераторе 3 синусоидадьнсго двухфазного напряжения. Фазы нап-, х ряжений =.ыходных обмоток вращающего- 20 с ся трансформатора фазовращателя 1 зат висят от угла f OBcpoTa ротора. Работа в предлагаемого преобразователя поясняетХ ся временными диаграммами, представс г ленными на фиг. 2-. - э, Каждая из г1ред8 ставленных диаграмм соответствует одному из четырех квадраkIToB, B которых

1 и производится измерение угла поворота ротора фязоврагцателя 1.

30 где Ц вЂ” угол, .:О1 ерэнный синусной обг

МО гКОК, (Я вЂ” — }- уг.on измеренный косинусной

П

i 2. " i обмоткой.

Аггялогггчно происходит измерение углов в других квадрянтях (временные диагряммь 2, 3, 4) . Отличия зяключяется лишь и том, что для разных углов ио разному располагаются стробиругр.нч» импульсы И ° l ttE . Как вняло ll:1 вр.мeiгА ных циягря;.гм 1, 2, 3, 4 м IKcffkfnëf,flñí. время кодирования составляет три 1и рнода опорного няиряж<-.иня.

Одно из выходных напряжений генератора 3, .принятое за опорное на диаграммах обозначеkfo H g . ггапряжеглйя, снимаемые с. синусной и косинусной обмоток 1л фязовращятеля 1 — И и И гоответственно.

Блок управления 11 вырабатывает стробирующпй импульс И, для включения опорных с,-.налов, перекрывающий по длительносги момент положительного перехода

40 через нуль опорного напряжения И< в началее itep Bo t 0 пери Ода.

Кроме того, этог же импульс ÈB подаегся на первые входы первого 13 и третьего 15 эле ie;IToB И. Стробирующий

45 импульс Иг, вырабатываемый блоком 11 управления, подается на вход корректора

12 стробирующих импульсов, с выхода которого стробирующие импульсы ИА и И (фиг. 2 э) подаются на электронные пе50 реключатели 7, 8 и второй 14 и четвертый 16 элементы И. Коррекция стробирующих импульсов И и И осуществляется в соответствии с сигналами, поступающими в корректор 12 стробирующих им. 55 пульсов из анализатора б квадранта; на входы которого пода отся напряжения выходных сбмоток фазовращателя 1-Ид, И я тяк1ке опорное напряжение Иг .

Ия фиг. 2 изобряже1а време11пяя дняг1 1 ямма 1 для !1 IMEðftokfoão vl ;è ФII - j

Когда электронные переюгючатели 7 и

8 находятся B положен«н I.»,,опредеяемым стробирующим сигналом И на > ход нуль-органов 9 и 1 0 подается опорое напряжение И,, и в момент et o поожительного 11ереходя через нуль HQ выодах нуль-Органов 9 и 10 возникают ерепады, которые r..pit совпадении со тРОбэм Ив coa iitoT 1»Я вьгходах элеменоВ 13, 15 И ло ические уровни, устаявг.ивающие тригцеры 19, 20 в состоя- ге "Т . Элементы 17, 18 И открываютя, и импульсы H и 1 ., через эле .41 g ент 21 ИЛИ няч1ш ют иоегупать в

- разрядный счетчик 2?. 1!О втором ериоде опорногс1 напряжения Ид ня выОде блока 1 i упрявленггя появляется тробирующий импульс l,!4f (фиг. 2), косрый пос11е коррекции О длительности виде двух иде11тичных (дл;1 случая, огд;-" A< —. ) импульсов 1, и И по.упяeT ня электропггые переключатели 7, и устанавливает 11х р положение 2 положении 2 входы н ль-ог1ганов 9 . 0 подключя отея к выхог н .-м обмотам фязовря1цатсля 1: к ну и-органу 9 под:точяется с1лну<-.няя Обмотка, я к н .;1ь Ор Гану 1, 1 — кОсннусная Обмотка, :3 моме1гты полож 11ельнсге перехода т1ЕРЕЗ НУЛЬ Си, -,т0110ГО 1, КОС ИНУСНОГО НЯ пряжегlII И::r И, д :1я выхсодах Hуль брганОв B03H fкno и перепады, KQTOpbIE. при ooBrtatert«. сс с;"ролми Иг, н И

СО;здГIОТ на Blз!хэдях gnokiektToB 1 4 и

6 И импульсь1:, устанягливя10шие трнг геры 19 и 20 B сэстоян; а "0 . Элементы 17 и 18 ; закрывяютсг и прохождение импульсов И и И 1реирящаются

,м 4:гг

Очевидно, что суммг1рньгйг код счетчика будет пропор Itonanokt:

7 720456

Предлагаемый преобразователь угол- в код обладает следующими положительны- к ми качествами по сравнению с прототи/ пом. р

1. Повышено быстродействие устройст- н ва: в прототипе цикл кодирования состав- т ляет четыре периода опорного напряжения, с а в предлагаемом устройстве три пес риода опорного напряжения. в

2. Упрощено схемное решение нуль-ор- <о д ганов: в прототипе необхоцимо иметь

Х сложные схемы нуль-органов, формирую- н щих импульсные сигналы, тогда как в с предлагаемом устройстве, благодаря вве- т денным в преобразователь угод-код а«а-- 1 в лизатору квадранта и корректору стробирующих сигналов, допустимо использование простых компараторов, имеющих на

1 своих выходах обычный логический перепад. 20

При этом внесенные изменения не ".,íè-. жают точности преобразования, ц.ости-.нутой в прототипе.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Преобразователь угол-код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы которого соединены с входными обмотками фазовращателя, выходные обмотки которого соединены с первыми входами переключателей, выходы которых через соответствующие нуль-органы под1<лючеHbt к первым входам первых четырех элементов И, второй восход генератора сйнусоидального напряжения соединен со вторыми входами переключателей и o входом блока управления, первь1й выход которого соединен с третьими входами пеоеключателей и вторыми входами пер«ого и третьего элементов И, выходы оторых соединены с первыми входами оответству1о1пи.; ..««ггеров, выхо ы втоого и четверт го элементов И соединеы со вторыми входами соответствующих риггеров, второй выход блока управления оединен с первым входом ю. -разрядного четчика и с третьими вхоцами триггеров, ыходы которых соединены с первыми вхоами пятого и шестого элементов И, выоды которых через элемент ИЛИ соедиены со вторым входом 1 . - разрядного четчика, отличающийся ем, «то„с целью повышения быстродейст

l,ÿ пГ еабразоватепя, в него введены формирсва1 пи импульсов, корректор стробирующих лмпульсов и анализатор квадранта,,ыход которого соединен с первым входом корректора стробирующих импульсов, второй .,хоц которого соединен с третьим выходом блока управления, первый вьгходсо вторым входом второго элемента И и четвертым входом первого переключат ел я, в i ор ой в ыход — ca вторым входом .етвертого элемента И и четвертым вхо

p,îì второго переключателя, выхоц генератора импульсов соединен со вхОдами формирователей импульсов, выходы которых соединены со вторыми входами пятого и шестого элементов И, выходные обмотки фазовращателя соединены с первым и вторым входами анализатора квадранта, третий вход которого соединен со вторым выходом генератора синусоидального напряжения.

Источники информции, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 4378«70, кл. Ci 08 С 9/04, 21 11 78

2. Авторское свидетельство СССР

% 486340, кп. С 08 С 9/04, 30.09.75 (1нэотот«1П) 720456

Составитель Н. Бочарова

Редактор Н. МипитеевТехред И. Асталош Корректор . Синицкая

Заказ 10223/36 Тираж 682 Подписное

ППИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4