Преобразователь угла поворотавала b код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Севетскик

Социалистических

Республик.Ф

J м г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 1105.79 (21) 2764245/18-24 с присоединением заявки HP (23) Приоритет

Опубликовано 2802,81. Бюллетень 89 8

Дата опубликования описания 280281 (53)М. Кл.

С 08 С 9/04

Государственный комнтет

СССР во делам нзобретеннй н открытн и (53) УДКб81.З25 (088.8) (72) Автор . изобретения

t (? )- ;„. .7 ) -с «

1,.и °" 1

1 Р

3

В. Б. Ибрагимов

Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова (71) Заявитель (54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД

t

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи данных на вход ЦВМ.

Известны преобразователи угол-код, содержащие синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), синусная и косинусная обмотки которого через двойную фазосдвигающую цепь, компараторы и схему ИЛИ соединены с первым входом триггера, а обмотка возбуждения через третий компаратор — с вто- . рым входом триггера, причем выходы триггера подключены соответственно через дифференциальную цепочку к одно-15 му иэ входов схемы совпадения и через вентиль - к входу счетчика, а выход второго компаратора через последовательно соединенные схемы задержки и совпадения - к преобразователю код- 20 код, установленному на выходе счетчика 1).

Недостатком устройства является использование элемента задержки, характеристики которого меняются с 25 течением времени и под влиянием дестабилизирующих факторов. Поэтому время задержки не остается постоянным, в результате чего временное положение импульса на выходе зле- .30 мента задержки оказывается в общем то случайным. Если учесть, что дифференцирующая цепочка также является нестабильным элементом, то очевидно, что в определенных условиях совпадения импульсов может не произойти, схема И не сработает, а схема преобразования кода вместо обратного выдаст прямой код. Таким .образом, подобное техническое реше- ние поставленной задачи приводит к ненадежной работе преобразователя, который к тому же обладает низкой точностью из-эа неидентичности (неравенства порогов срабатывания) компараторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее синусно-косинусный датчик угла, выходы которого через фазосдвигакщую цепь соединены с амплитудными компараторами синусного и косинусного каналов, выходы которых. через элементы И подключены к преобразователю кода, а через элемент ИЛИ вЂ” к одному из входов первого триггера, амплитудный компаратор канала опорного напряжения, выход которого подключмт к другому входу первого триггера

809284 и к одноименным входам второго и третьего триггеров, другие входы которых соединены с выходами амплитудных компараторов синусного и косинус. його каналов, а выходы — c другими входами первых двух элементов И, и третйй элемент И, входы которого, . одключены к выходам первого тригера и генератора тактовых импульсов, а выход — к счетному входу счетчика, выходы разрядов которого соединены с соответстнующими входами преобразователя кода. Это устройство обладает большей надежностью за счет исключения нестабильных элементов элемента задержки и дифференцирующей цепочки 12).

Однако по прежнему имеет низкую точность из-за неидентичности (неравенства .и нестабильности порогов срабатывания) компараторов, Цель изобретения — повышение точности преобразователя при сохранении его высокой надежности.

Цель достигается тем, что в устройстно, содержащее синусно-косинусный датчик угла, обмотка возбуждения 25 которого подключена к источнику на— пряжения питания, а синусная и косинусная обмотки — к входам фазосдвигающей цепи, логические элементы И, один вход первого из которых подклю- Зо чен к выходам логического элемента

ИЛИ, другой — к генератору тактовых импульсов, а выход — к счетному входу счетчика, выходы разрядов которого подключены к соотнетствующим входам преобразователя кода в код, триггеры и компаратор, введены ключи, формирователи импульсов и дополнительные логнческие элементы И, выход источника напряжения питания через .первый ключ, а выходы фазосдвигающей 40 цепи через второй и третий ключи соединены с входом компаратора,выход которого соединен с первым входом второго и третьего логических элементов И, с первым входом первого и 45 второго дополнительных логических элементов И и с одним входом первого триггера, другой вход которого соединен с входом "Запуск" преобразователя, а выход - с управляющим входом 50 первого ключа и вторым входом первого и второго дополнительных логических элементов И, третий. вход которых соединен через первый и второй формирователи импульсов, с первым и вторым ныходом фазосдвигающей цепи, выход первого и второго дополнительных логических элементов И соединен с первым входом второго и третьего триггеров, выходы которых соединены с. уйравлякщими.входами второго и . 40 третьего ключей, с первым и вторым .входом логическрго элемента ИЛИ и с вторым входом второго и третьего логи ческих элементов И, выходы которых соединены с.вторым входом второго и 55 третьего триггерон и с первым и вторым входами преобразователя кода в код.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Устройство содержит синусно-косинусный датчик 1 угла (СКД), обмотка возбуждения которого подключена к источнику напряжения питания (на фиг.1 не показан), а синусная и косинусная обмотки — к входам фазосдвигающей цепи 2, ключи 3-5, которые соединяют выходы источника напряжения питания и фазосдвигающей цепи 2 с входом компаратора 6, выход которого подключен к первым входам логических элементов

И 7 и 8. и к одному из входов триггера 9, другой вход которого подключен к входу "Запуск" устройства, в выход— к управляющему входу ключа 3 и вторым входам логических элементов И 7 и 8, третьи входы которых подключены через формирователи 10 и 11 к выходам фазосдвигающей цепи 2, а выходы — к одним входам триггеров 12 и 13, другие входы которых подключены к управляющим входам преобразователя 14 и к выходам логических элементов И 15 и

16,одни входы которых соединены с выходом компаратора б,а другие входы — с управляющими входами ключей 4 и 5, выходами триггеров 12 и 13 и входами логического элемента 17 ИЛИ, выход которого подключен к одному из входов логического элемента 18 И, другой вход которого подключен к выходу генератора 19 тактовых импульсов, а выход — к счетному входу счетчика 20, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами преобразователя кода.

Устройство работает следующим образом.

На вход компаратора б (единственного в составе предлагаемого устройства) последонательно подаются дна напряжения, напряжение U> питания. в момент времени, соответствующий появлению импульса "Запуск" (фиг.2а 4) который, устанавливая триггер 9 в положение "1" (фиг. 2а,5), замыкает ключ 4 и то из выходных напряжений U, и Ug фазосдвигающей цепи 2 (обозначим его через 0 ), которое переходит через нулевое значение (в определенном направлении, например из отрицательной области в положительную) в первом полупериоде напряжения М„ питания.

Очевидно, для того, чтобы напряжение U» прошло через нулевое значение в принятом направлении именно в первом полупериоде напряжения У„ питания, в момент перехода через нулевое значение в том же направлении послед него оно должно иметь отрицательный знак фазы. Это обстоятельство и используется для идентификации У+ схе809284. мой, содержащей формирователи 10 и

11, логические элементы 7 8 15 и 16 и триггеры 12 и 13.

Формирователи 10 и 11 формируют импульсы (фиг. 2а,2 и 3), соответствующие отрицательной полуволне .выходных напряжений U< и У фазосдвигающей цепи 2 и равные по длительности полупериоду этих напряжений.

Пусть в момент времени t перехода через нулевое значение напряжение Ц„ питания (фиг.2а 1) имеется импульс ,0 (точнее -. потенциал высокого уровня) на выходе формирователя 10 (фиг.2а,2)

Это значит, что напряжение М фазосдвигакщей цепи 2 имеет отрицательный знак фазы и в первом полупериоде 35 напряжения Ц„ питания должно перейти через нулевое значение (фиг.2а, 1) .

Первый импульс компаратора 6 в момент времени „ (фиг.2а, 6) перебросит триггер 9 в исходное состояние, который разомкнет ключ 3, пройдет через логический элемент 7, перебросит триггер 12 в состояние "1", который замкнет ключ 4 для поступления напряжения У на вход компаратора 6.

Когда последний в момент времени t соответствующий переходу через нулевое значение напряжения U< (фиг.2а, 1), сработает, импульс с его выхода (фиг. 2а. 6) пройдет через логический элемент 15 И на триггер 12.и ЗО перебросит его в исходное положение (фиг. 2а, 7), в результате чего ключ

4 размыкается, отключая напряжение .

U = У от компаратора 6 и возвращая схему преобразователя в исходное 35 состояние, которое не изменится с приходом импульса с выхода другого формирователя 11 (фиг, 2а, 3) .

Допустим теперь, что в момент времени t перехода через нулевое 4О значение напряжения U„ питания (фиг. 2б, 1) имеется потенциал высокого уровня на выходе формирователя 11 (фиг. 2б,2) ° Это значит, что напряжение Ц, фазосдвигающей: цепи 2 45 имеет отрицательный знак фазы и в первом полупериоде напряжения питания должно перейти через нулевое значение (фиг. 2б, 1). Последовательность операций при этом аналогична 5Q рассмотренной выше. Первый импульс компаратора 6, сработавшего в момент времени t< (фиг.2б,а, 6) пройдет через открытый логический элемент И 8 на триггер 13 и Установит его в поло- 55 жение "1" (фиг.2б, 7), пройдет на триггер 9 H перебросит его в исходное положение (фиг. 2б, 5). В результате чего ключ 3 закроется, а ключ 5 замкнется и напряжение Ч„ подключается к компаратору 6. Когда. послед- 60 ний в момент времени t, соответствующий переходу через йулевое значение напряжения Ц (фиг.2б, 1), сработает, импульс с его выхода (фиг.2б,б) .пройдет через логический элемент 16 И 65 на триггер; 13 и перебросит его в исходное положение (фиг. 2б,,7.). В результате этого ключ 5 разомкнется, отключая напряжение U» = У от компаратора 6 и возвращая схему преобразователя в исходное состояние, которое не изменится с приходом импульса с выхода другого формирователя 10 (фиг. 2б, 3).

Тот или иной временной интервал (с выхода триггера 12 или 13) в-зависимости от состояния формирователей

10 и 11 в момент времени t< соответствующий переходу через нулевое значение напряжения п питания через логический элемент 17 ИЛИ подается на логический элемент 18 И, который пропускает тактовые импульсы генератора 19 на счетчик 20 в течение времени, равного длительности этого интервала (фиг. 2а, 8; фиг. 2б, 8).

В результате в счетчике формируется

КОД, ПРОПОРЦИОНаЛЬНЫй Ь t т.е. разности фаз Р Q-+ между напряжениями оп и У» =-Ц„(О ). Если принять, что

U< —— kv m sin (< - ) )

Qg=pQ (и-%), то для получения вэаимнооднозначного соответствия между углом поворота Q и цифровым кодом, его отображающим, последний должен быть переписан в выходной регистр (на фиг. 1 не показан) в прямой (О Чг< Т1 фиг. 2б) или инверсный (Т1 ч < 2lT ) форме. Этой цели служит пре образ ов атель 14 кода, управляемый выХодными импульсами логических элементов И 15 и 16.

Таким образом, в предлагаемом устройстве, построенном по схеме с одним компаратором, исключается влияние на результат преобразования угла поворота в код погрешности от неидентичности (неравенства и нестабильности порогов срабатывания) компараторов, за счет чего увеличивается примерно в 1,4 раза точность измерения, т.е. достигается положительный эффект, указанный в качестве цели изобретения.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, обмотка возбуждения которого подключена к источнику напряжения питания, а синусная и косинусная обмотки — к входам фаэосдвигающей цепи, логические элементы

И, один вход первого из которых подключен к выходу логического элемента

ИЛИ, другой вход - к генератору тактовых импульсов, а выход — к счетному входу счетчика, выходы разрядов которого подключены к соответствующим входам преобразователя кода в код триггеры и компараторы, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью по809284

30 г Уаи. Я у Vn U фиг, t Ур Р„

3

f

g б

В t

Фис. М

ВНИИПИ Заказ 4 32/64 Тираж

702 Подписное

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

1 вьааения точности, в него введены ключи, формирователи импульсов и дополнительные логич скнЕ элементы И, выход источника напряжения питания через первый ключ, а выходы фазосдвигакщей цепи через второй и третий ключи соединены с входом компаратора, выход которого соединен с первым вхо,дом второго и третьего логических элементов И, с первым входом первого и второго дополнительных логических элементов И и с одним входом первого триггера, другой вход которого соединен с входом "Запуск" преобразователя, а выход - c управляющим входом первого ключа, н вторым входом первого и второго дополнительных логических элементов К,.третий вход которых соединен через первый и второй формирователи нмнульсов с первым и вторым выходом фазосдвигакщей и цепи, выход первого и второго дополнительных логических элементов И соединен с первым входом второго и третьего триггеров, выходы которых соединены с управляющими входами второго и третьего ключей, с первым и вторым входом логического элемента ИЛИ и с вторым входом второго и третьего логических элементов И, выходы которых соединены с вторым входом второго и третьего триггеров и с первым и вторым входами преобразователя кода в код., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 334583, кл. G 08 С 9/04, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 б07247, кл. G 08 С 9/00, 1975 (прототип),