Преобразователь угла поворота вала в код

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл. (22) Заявлено 2 50978 (21) 2666349/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2309.80.Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 2309,80

С 08 С 9/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК681.325 (088. 8) (72) Автор изобретения

А. С. Смолин (7! ) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА IIOBOPOTA

ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в системах управления объектами и цифровой обработкой информации .

Известен преобразователь угла в код, содержащий двигатель кинематически соединенный с датчиком шкалы и датчиком питания, подключенным к датчику угла, а выход датчика шкалы через формирователь тактовых импульсов подключен к формирователю кода точного отсчета, два фазовращателя, формирователи старт-импульсов и стопимпульсов и блок формироваз ели выход"15 ного кода 1).

Этот преобразователь имеет высокое быстродействие благодаря наличию двух фазовращателей, с помощью которых формируется несколько старт- и стопимпульсов. Код точного отсчета обра. эуется заполнением временного интерва ла между соседними старт-импульсом и стоп-импульсом, а код грубого отсче- 25 та формируется в зависимости от номеров старт- и стоп- импульсов.

Недостатком такого преобразовате.ля является невысокая точность, Известен преобразователь угла по2

I ворота вала в код, содержащий источник питающего напряжения, датчик угла, фазовращатель, многоканальный преобразователь фазы в унитарный код, подключенный через последовательно соединенные элементы ИЛИ и делитель частоты к счетчику импульсов, (2).

В этом преобразователе точность преобразования повышается за счет усреднения нескольких измерений, снижается влияние случайной помехи ца результат преобразования, а также йог» решность от присутствия высоких гармоник в питающих фазовращатель напряжения. При увеличении количества выходов фазовращателя до бесконечности ошибка от высоких гармоник стремится к нулю. Однако многоканальное формирование временных интервалов и наличие многотактного генератора,т.е, многоканальное формирование число-им" пульСного кода, не позволяет получить большое количество каналов преобразовавания.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является

;преобразователь угла поворота вала в код„содержащий многофазный блок пита76 5844

:элемента И 61, 6 2 б I другие вхо нтов И 61, б g — б „соединены с выходами одних компараторон 3

3 — 3 н

2 3h1 а выход каждого. элемента И подключен к другому вход последую5 щего триггера 5. Выход компаратор

4 и выход первого триггера 5

Ь0дключены к дополнительному зле н ту И 71 выход которого подключен б к о ъединенному входу всех триггеров а- 0 5 и установочным входам дополнйтельного счетчика 8 импульсов, счетный вход которого через элемент ИЛИ 9 срединен с выходами элементов И 6.

Выход счетчика 8 подключен к управляющему входу умножителя 10, другой

>5(нхо д которого соединен с генератором

11 импульсов, а выход подключен к счетчику 12 импульсов.

Преобразователь работает следующим образом.

Блок 1 питания вырабатывает синусоидальное напряжение для питания фазообразонателя 2, Одно из таких напряжений принято за опорное.

Компаратор 4 формирует опорные импульсы, при переходе синусоиды через нуль из отрицательных значений н положительные. С выходов фазонращателя

2 снимаются синусоидальные напряжения

Сдвинутые друг относительно друга на

30 щ j, а относительно опорного напряжения на 2 > +Ч > где m — количество выходов фазонращателя 2;

i=0, 1... m-1 — номер выхода;

35 фаза напряжения, соот ветствующая углу поворота с фазонращателя 2.

Выходные напряжения фазонращателя

2 поступают на компараторы 3, 3 -3,, И

40 на выходах которых формируются им— пульсы при переходе синусоид на входе компараторов через нуль иэ отрица50

55 бО

65 ния, подключенный к многофазному фафазовращателю, выходы которого подклю чены к Одним компараторам, а один из входов - к другому компаратору, триггеры, одни входы которых объединены и подключены к выходу другого компр тора, другие входы подключены соота аветственно к выходам одних компараторов, а выходы триггеров подключены к одним входам элементов И, другие входы которых соединены с выходами генер тора импульсов, а выходы через элемен,ты ИЛИ подключены к счетчику импульсов (3).

Недостатком такого преобразователя является невысокая точность, ограниченная быстродействием многотактного генератора импульсов и количеством параллельно включенных каналов преобразования.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий многофазный блок питания, подключенный к многофазному. фазонращателю,выходы которого подключены к одним компараторам, а один из входов — к другому компаратору, триггеры, одни входы которых объединены, а выход каждого из триггеров подключен к одному входу соответствующего элемента И, выходы коорых подключены к элементу ИЛИ, генератор импульсов, счетчик,введены умножитель частоты, дополнительный счетчик и дополнительный элемент И, один вход которого соединен с выходом другого компаратора, а другой вход - с другим выходом первого триггера, а ныход подключен к объединенному входу всех триггеров и установочным входам дополнительного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход подключен к управляющему входу умножителя, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к счетчику, другие входы элементов И соединены соответственно с выходами одних компараторов, а выход каждого иэ элементов И подключен к нулевому входу последующего триггера, На чертеже дана структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит многофазный блок 1 питания, подключенный к многофаэному фазовращателю 2, выходы которого подключены к одним компара" торам 3, 3 2 - 3, а один из входовк другому компаратору 4. В частном случае многофазный фазовращатель 2 может состоять из синусно-косинусного вращающегося трансформатора в режиме фаэовращателя, подключенного к фаэовращателю. Одни входы триггеров.

5 5 - 5 объединены,а выход каждого

1» го иэ триггеров 5 - 5 подключен к одному из входов соответствующего:,тельных значений в положительные.

Временной интервал от опоРного импульса компаратора 4 до фазового импульса компаратора 3, равен фазовому сдвигу ч" первой синусоиды фазовращателя 2 относительно опорного сигнала и определяет угол понотота с(.. Временной интервал от опорного импульса компаратора 4 до импульса компаратора 3 равен фазоному сдвигу э ьо Временной интервал для импульса 5i равен фазоному сдвигу †1 . Концы временных интерваЪ 6ОО ° лов должны формироваться последонательно появляющимися фазоными импульсаьы от первого до последнего. Началом всех интервалов является опорный импульс компаратора 4 °

Рассмотрим формирование временных

HH T ер валов °

Опорный импульс компаратора 4 проходит через элемент И 7, открытый разрешающим потенциалом с выхода

765844 триггера 5, и устанавливает триггеры

5„, 5 - 5 „в начальное состояние, а . в счетчик 8 записывает начальный код.

Этот импульс является началом всех временных интервалов. Разрешающий потенциал другого выхода триггера 5 открывает элемент И б,через который проходит фазовый импульс с выхода компаратора 3, на переключение триггера 5>, Этот импульс проходит через элемент ИЛИ 9 на счетный вход счетчика 8 и прибавляет в него единицу, 1О

Импульс с выхода элемента И 6 . явля-, ется концом первого, временйого интервала, Фазовый импульс появляющийся с выхода компаратора 3, проходит через открытый триггером 5> элемент 1$

И 6 как конец второго временного интервапа. Через триггер 5 этот импульс открывает элемент И 6, а через элемент ИЛИ 9 прибавляет единицу в счетчик 9. Аналогичным образом поо- 7П ходят последующие фазовые импульсы компараторов 3 через элементы И 6 последовательно переключая триггеры

5 и прибавляя единицу к содержимому счетчика 8. Если в процессе цикла измерений появляется выходной импульс компаратора 4, то он не проходит череэ элемент И 7, который закрыт запрещающим потенциалом триггера 5< на время цикла измерений.

Выходы разрядов счетчика 8 поданы на двоичный умножитель 10. При измерении длительности первого временного интервала умножитель 10 пропускает все импульсы генератора 11 на счетчик 12. Это равносильно одно- 3$ временному умножителю и делению числа импульсов на m. Такое состояние продолжается до появления конца первого временного интервала. Конец первого временного интервала в счет- 4О чике 8 устанавливает новый код. До конца второго временного интервала число импульсов с. выхода генератора

11 умножается на умножителем 10 и накапливается в счетчике 12. Конец второго интервала в счетчике 8 устанавливает следующий код. До конца третьего временного интервала в счетчик 12 поступают импульсы, умноже" нные на „„. Концы последующих вре.Мменных инт™ервалов последовательно уменьшают коэффициент умножения, По концу последнего временного интервала умножитель 10 прекращает пропус" кать импульсы генератора 11 на счетчик 12. На этом цикл преобразования $$ угла в код заканчивается. В счетчи;ке 12 накапливается код преобразуемого угла, равный величине сумьы дни тельностей всех временных интервалов, поделенной на количество интервалов т.е.Чнъи= (m- )9. оо

Величину = (vn — 3) можно учесть при начальной установке преобразователяя.

В таком преобразователе нет огра" ничения к количеству временных интервалов, следовательно, выбрав достаточное количество каналов, можно при увеличении времени преобразователя уменьшить погрешности от высоких гармоник в питающих напряжениях до требуемой величины.

Экономический эффект от использования токого преобразователя определяется его техническим преимуществом.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий многофазный блок питания, подключенный к многофазному фазовращателю выходы которого под- ключены к однйм компараторам, а один из входов — к другому компаратору, триггеры одни входы которых объедийены, а выход каждого из триггеров подключен к одному входу соответствующего элемента И, выходы которых. подключены к элементу ИЛИ, генератор импульсов, счетчик импульсов, о т ли чающий-ся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введеиы умножитель частоты, дополнительные счетчик и элемент И, один вход которого соединен с выходом другого компаратора, а другой вход - с другим выходом первого триггера, а выход подключен к объеди" ненному входу всех триггеров и установочным входам дополнительного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход подключен к управляющему входу ум-, ножителя, другой вход которого сое динен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к счетчику, другие входы элементов И соединены соответ.ственно с выходами одних компарато" ров, а выход каждого иэ элементов И подключен к другому входу последующего триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

Р 457087р М кл, G 08 С 9/00, 1973 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 523435, кл. G 08 С 9/04р 1974, 3. Авторское свидетельство СССР

Р 377844 р кл. G 08 С 9/02 1971 (прототип) .

Составитель A. Смирнов

Техред М. Рейвес

Корректор Ю. Макаренко

Редактор Н.. Катаманина

Филиал ППП Патент, г, ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6513/46 Тираж 682 Подли оное

ВНИИПИ Государственного кожтета СССР ло делам изобретений и отщиютий

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