Преобразователь угла поворота вала в код

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (752425 (61) Дополнительное к авт. свил-ву =. (22) Заявлено 31.07.78 (21) 2653089/18-24 с присоединением заявки № (28) Приоритет (5! )М. Кл .

6 08 С 9/00

Государственный комитет да делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 30.07.80 (53) УДК681325 (088.8) (72) Автор изобретения

Е. П, Колмаков (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в пифровых системах управления для кодирования угла поворота вращающегося вала.

Известен преобразователь угол-код, содер5 жаший генератор импульсов, делитель частоты, источник питания фазоврашателя, фазоврашатель, формирователь фазового сдвига, элементы совпадения, реверсивный счетчик, счетчик с переменным коэффициентом пересчета, блок коэффициентов, блок выявления величины и знака приращения угла (().

Недостатком известного преобразователя является погрешность преобразования от внешних помех и внутренних шумов при линеиной экстраполяции.

Из известных преобразователей угла ловорота вала в код наиболее близкими по технической сущности является преобразователь, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блок питания, фазовращатель, формирователь фазовых импульсов, другой вход которого соединен с генератором импульсов, один выход подключен к блоку определения приращения скорости, а другой выход — к блоку элементов И, второй вход которого соединен с другим выходом делителя частоты, выход генератора импульсов подключен к одному из входов счетчика, друпэй вход которого соединен с блоком коэффициентов, а выход — с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом блока элементов И, элемент совпадения, цифровой ограничитель и последовательно соединенные блоки определения величины и знака приращения скорости, усреднитель и регистр скорости, один из выходов которого соединен со входом блока коэффициентов,а другой — с третьим входом реверсивного счетчика, входы элемента совпадения соединены соответственно с выходами блока элементов И, формирователя фазового импульса, выход элемента совпадения подключен к первому входу блока определения величины и знака. приращения скорости, второй вход которого соединен с выходом ре-! версивного счетчика, а выход блока определения величины и знака приращения скорости

75242

40 через цифровой ограничитель соединен с другим входом усреднителя и с третьим входом блока элементов И (2).

Недостатком известного преобразователя с экстраполяцией является наличие погрешности 5 от внешних помех и внутренних шумов.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобрззователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, блок питания, фазовращатель; формирователь фазовых импульсов, другой вход которого соединен с генератором импульсов, один выход подключен к блоку определения при15 ращения скорости, а другой выход к блоку элементов И, второй вход которого подключен к делителю частоты, а выход — к первому входу реверсивного счетчика, преобразователь код-частота, вход которого соединен с выхоао дом генератора импульсов, а выход подключен к второму входу реверсивного счетчика, регистр скорости, один выход которого подключен к преобразователю код-частота, з другой — к третьему входу реверсивного счетчика, один выход реверсивного счетчика подключсн к второму входу блока приращения скорости, третий вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход подключен к усреднителю, введены два вычитзтеля, Второй и третий регистры, суммзтор, определитель ускорения и определитель времени усреднения, один вход которого соединен с первым выходом формирователя фазовых импульсов, другой вход — с выходом определителя ускорения, первый выход подключен к одним входам, регистрз скорости и второго регистра, второй выход к третьему входу блока элементов И, а третий выход — к одним входам определителя ускорения и третьего регистра и к другому входу усрсднителя, выход усреднителя подключен к одному входу первого вычитателя и к другому входу третьего регистра, выход которого подключен к одному входу второго вычитате45 ля и k другому входу первого вычитателя, . выход которого подключен к другим входам регистра скорости и второго вычитателя, выход которого через второй регистр подключен к одному входу сумматора, другой вход кото50 рого соединен с другим выходом реверсивного счетчика, а один выход регистра скорости подключен к другому входу определителя ускорения.

Преобразователь, изображенный на чертеже, содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 питания, фазовращатель 4, формирователь 5 фазовых импульсов, блок 6 элементов И, реверсивный счетчик 7, преобрз зователь 8 код-частота, регистр 9 скорости, усреднитель 10, блок 11 определения приращения скорости, сумматор 12, второй и третий, регистры 13, 14, вычитатели 15, 16, определитель 17 времени усреднения, определитель 18 ускорения, Преобразователь работает следующим образом.

Импульсы с генератора 1 импульсов с частотой f поступают на делитель 2 частоты, имеющий коэффициент пересчета 2", В блоке 3 питания формируется многофазное синусоидальное напряжение для питания фазовращателя 4.

С выхода фззовращзтеля 4 синусоидальное напряжение, сдвинутое ло фазе на угол, равный углу поворота ротора фазовращзтеля 4, поступает па формирователь 5 фазовых импульсов.

Формирователь 5 фазовых импульсов формирует импульсы в момент переходя синусоидального напряжения через нуль от отрицательного к положительному значению. Импульсом с формирователя 5 переписывается через блок 6 элементов И, на вторые входы которого поступают импульсы с выходз делителя 2 частоты, являющегося временной шкалой преобразователя, кодовый эквивалент угла поворота ротора фззоврзшзтеля 4, Уменьшение погрешности преобразования за счет усреднения с последующей коррекцией по скорости и углу осуществляется следующим образом.

В первый момент включения в определителе 17 времени усреднения устанавливается мзксимальный интервал усреднения Туо, который выбирается исходя из максимального значения величины входной помехи и внутренних шумов преобразователя, и выдается разрешение нз блок 6 элементов И для переписи текущего знз ения угла в реверсивный счетчик 7. Таким образом, в блоке 11 определения приращения скорости будет сформирована величина приращения угла за интервал Т с в усреднитсле 10, которая затем переписывается в регистр 9 скорости, В следующем цикле преобразования осуществляется линейная экстраполяция путем записи величины приращения угла в виде равномерно расставленных импульсов на интервале 7> которые формируются преобразователем 8 код-частота, в реверсивный счетчик 7, в котором было записано текущее значение угла в первый момент включения. При этом на втором цикле преобразования и последующих блок 6 элементов И запирается управляющим сигналом с определителя 17 и открывается только в том случае, когда время усреднения равно времени преоб-. разования (случай больших ускорений,.с которым вращается входной вал). В этом же цикле преобразования определяется погрешность

752425 прогнозирования в блоке 11 как разность между экстраполируемым и текущим значением угла, и затем усредняется в усреднителе 10.

Величина погрешности сГД сА,, обусловленная неточностью измерения скорости вращения взла, выявляется после второго цикла усреднения в вычитателе 15 как разность усредненных погрешностей прогнозирования Qg< è

Д 2 в соседних первом и втором циклзх усреднения, которая затем прибавляется к lO величине записанной в регистре 9 скорости.

Величина Д усредненного значения погрешности прогнозирования первого цикла усреднения записывается в регистр 13 из усреднителя 1О управляницим сигналом, поступающим с определителя 17. После второго циклз усреднения определяется также погрешность изменения угла в вычитателе 16 и переписывается в регистр 14 управляющим сигналом с определителя 17. го

Для этого.в вычитатель 16 и<водится с усрсш ителя 10 и величина д ë<ó с вычитателя 15 без младшего разряда, Соответственно в конце второго цикла усрсднсния вводится поправка по скорости в регистр 25

9 скорости и по положению вала через сумматор 12.

Использование усреднения позволяет уменьшить погрешности с временем корреляции,менылим З0 времени <.рсобразования погрсшн< сть квантования по уровню, погрешность от высоко . зстотной входной помехи, случайную с кгавляющую погрешности фззоврзщзтеля и при выборе интервала усреднения кратным частоте гармонической составляющей погрешности, обусловленной качеством квадратуры блока 3 питания, гармонические составля<ощне погрешности преобразования).

Для того, чтобы ногpcUIHocTb, обусловленная

40 изменением скорости вращения входного вала, нс вносила дополнительной погрешности, в определителе 18 ускорения вычисляется изменение скорости врашсния вала и в соответствии с этим формируется сигнал в определителе 1<

45 для корректировки времени усреднения, Таким образом, использовзнис усреднения погрешности прогнозирования с введением поправки по скорости и положению вала позволяет снизить погрешность с временем корреля50 ции меньшим, чем время преобразования и гармонические погрешности преобразователя и тем самым TloBblcHTb точность преобразовзния.

Формула изобретсния

Преобразователь угла поворота вала в код. l содержащий генератор импульсов, делитель частоты, блок питания, фазовращатель, формиро. ватель фазовых импульсов, другой вход которого соединен с генератором импульсов, один выход подключен к блоку определения приращения скорости, а друтой выход — к блоку элементов И, второй вход которого подключен к делителю частоты, а выход — к пер. вому входу реверсивного счетчика, преобразователь код-частота, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к второму входу реверсивного счетчика, регистр скорости, один выход которого подключен к выходу преобразователя кодчастота, а другой — K третьему входу реверсивного счетчика, один выход реверсивного счетчика подключен к второму входу блока приращения скорости, третий вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход подключен к усрсднителю, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены два вычитателя, второй и третий регистры, сумматор, определитель ускорения и определитель времени усрсднсния, один вход которого соединен с первым выходом формирователя фазовых импульсов, другой вход — с выходом определителя ускорсния, первый выход подключен к одним входам регистра скорости и вп.рого регистра, второй выход — к третьему входу блока элементов И, а третий выход — к одним входзлл определителя ускорения и тре ьсго регистра н к другому входу усрсднитсля, выход усрсднителя подключен к одном> входу первого вычитателя и к Jipyгому входу третьего регистра, выход которого подключен к одному входу второго вычнтателя и к другому входу первого вычитателя, выход которого подключен к другим входам рсгистра скорости и второго вычитателя, выход которого через второй регистр подключен к одному входу сумматора, другои вход которого соединен с другим выходом реверсивного счетчика, а один выход регистра скорости подключен к друтому входу, определителя ускорения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 487405, кл. G 08 С 9/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР N 553987, кл. G 08 С 9/04, 1975 (прототип).

752425

Редактор И. Ковальчук

Тираж 682 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж вЂ” 35, Раушскаи наб., д. 4/5

Заказ 4771/23

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И, Наэаркииа

Texpep M.Петко Корректор С. Шекмар