Преобразователь угла поворотавала b код

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ о1)830471 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 010879 (21) 2806094/18-24

М K ç

С 08 С 9/04 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открмтий

Опубликовано 150581. Бюллетень No 18

Дата опубликования описания 150581 (53) УДК 681. 325 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.С. СкворцЬв, В.И. Андрианов и Н.М. Гультяева (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА IIOBOPOTA ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автомати-, ке и вычи лительной технике и может быть использовано в преобразователях форм представления информации.

Известен импульсный преобразоватЕль углового перемещения с разрешающей способностью, равной 16 р.Этот преобразователь содержит источник синусоидального напряжения,синуснокосинусный датчик угла, суммо-разностный блок, фазочувствительные детекторы, формирователи, блоки объединения импульсов и блок определения направления вращения (1)..

Недостатком этого преобразователя 15 является его сложность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь перемещения в число-импульсный код, содержащий источник .20 переменного напряжения, синусно-косинусный датчик угла, масштабный блок, суммо-раэностный блок, блок фазочувствительных выпрямителей, блок формирователей, коммутаторы и логический 25 блок. Источник переменного напряжения подключен к синусно-косинусному датчику угла, выходы которого соединены со входами масштабного блока. Выходы последнего соединены со входами суммо-30 разностного блока, выходи которого через блок фазочувствительных выпрямителей подключены к блоку формирователей, одни и другие выходы которых подключены к соответствующим коммутаторам. Выходы коммутаторов подключены ко входам логическсго блока, выходы которого являются выходами преобразователя (2).

Введение масштабного блока, включенного между датчиком,.гла и сумморазностным блоком, а также увеличение числа формирователей и фаэочувствнтельных выпрямителей пропорционально числу уровней масштабирования позволило повысить разрешающую способность преобразователя до 32 р. и более.

Однако недостатком данного преобразователя является то, что повышение разрешающей способности сопровождается значительным усложнением конструкции и снижением надежности преобразователя.

Цель изобретения — повышение надежности и упрощение преобразователя при сохранении высокой разрешающей способности °

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота

830471 вала в код, содержащий источник переменного напряжения, выход которого соединен со входом синусно-косинусного датчика угла, выходы которого соединены со входами масштабного блока, выходы которого соединены со входами сумматора, блок формироваФелей огибающих меандров и логический блок, введено устройство сложения несущих, входы которого соединены с выходами блока формирователей огибающих меандров, входы которого соединены с выходами сумматора, выходы устройства сложения несущих соединены со входами логического блока.

Это позволяет совместить в едином процессе детектирование и объедине- 15 ние миогофазиой системы огибающих, заполненных, несущей, с выхода сум матора в два импульсных сигнала, смещенных друг относительно друга на угол Ю о(,, соответствующий 20

90 эл ° град, путем понарного объединения огибающих на несущей частоте с осуществлением поочередного взаимодействия соответсвующей пары огибающих между собой как опорное и сигнальное напряжение фазочувствительного выпрямителя. За счет этого возможно исключить блок фазочувствитель иых выпрямителей, а вместе с тем повысить надежность и упростить коиструкцию преобразователя, сохраняя высокую разрешающую способность.

Устройство сложения несущих вЫполнено в виде параллельно-последо вательно соединенных узлов, каждый из которых содержит элементы НЕ,входыЗ5 которых попарно соединены со входами одного элемента ИЛИ, а выходысо входами другого элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ попарно соединены со входами элемента И, причем выходы 40 каждой пары предыдущих узлов,соединены со входами одного последующегр узла.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя Угла поворота 4 вала в код; на фиг. 2 — структурная схема устройства сложения несущих на фиг.. 3 — структурная схема одного узла устройства сложения несущихся на фиг. 4 — диаграмма Работы преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит, источник 1 переменного напряжения, соединенный со входом синусно-косинусного датчика 2 угла, выходы которого соединены со входами масштабного блока 3, выходы которого соединены со входами сумматора 4, соединенного выходами со входами блока 5 формирователей огибающих меанд- . ров. 60

Выходы блока 5 формирователей огибающих меандров подключены ко входам устройства 6 сложения несущих, выходы которого соединены со входами логи- 65 ческого блока 7. Выходы блока 7 являются выходами преобразователя.

Устройство б сложения несущих выполнено в виде параллельно-последовательно соединенных узлов 8-1 + 8-7 (фиг. 2), выходы двух предыдущих из которых попарно объединены на входах. одного последующего узла. Каждый из узлов 8-1 8-7 (фиг. 3) содержит

Млементы НЕ, входы которых попарно объединены на входах одного элемента

ИЛИ, а выходы - на входах другого ! .элемента ИЛИ. Выходы элементов ИЛИ попарно объединены на входах элемен та И. Входами узлов 8-1 Ф 8-7 являются входы элементов НЕ, а выходамивыходы элементов И.

В описании работы предлагаемого преобразователя и на диаграмме фиг.4 приняты следующие обозначения: цо — .сигнал с выхода источыика переменного напряжения 1;

Q<,0 - сигналы с выходов синусной и косинусной обмоток датчика 2;

U,U,U,U„., — прямые сигналы с го блока 3;

0<,0,, U<<,O<>, — инверсные сигналы ф. Q c выходов масштабного блока 31

U â€, 0 8 — сигнал с выходов блока 5 формирователей огибающих меандров;

Π†: 04 — сигналы с выходов элементов ИЛИ узла

8-1 устройства. 6 сложения несущих)

" —. 0 - сигналы с выходов

Ъ и . элементов И узлов

8-1 Ф 8-6 устройства 6 сложения несущих1

М,. ф2© - сигналы с выходов устройства 6 сложения несущих; ф м — сигналы с выходов логического блока 7

Преобразователь работает следующим образом.

Источник 1 переменного напряжения эапитывает сииусно-косинусный датчик

2 напряжением

U = U .sinult /1) где U - амплитуда напряжения; в - круговая частота.

При этом с выхода датчика 2 снимаются напряжения

Ц =кц В4иpd.вЬ(6t>

М

U ки =oops. чи а Ь

11е где К - коэффициент передачи датчика; р - число пар полюсов датчика;

А — угол поворота ротора датчика.

Сигналы U4 и U> поступают на вхо- ды масштабного блока 3, который пре830471 образует эти сигналы в систему многоуравненных переменных напряжений

Цл-л Цл-2 ил-ъ i О(-(01-2 i Uy-э а- gа ()гз (- ° О:- Од-" (на диаграмме фиг. 4 укаэанные сигналы .условно изображены без несущей).

Дискретность изменения амплитуды в масштабном блоке 3 определяется заданной дискретностью измерения у Jlo» рого перемещения Ас(-. В сумматоре 4 выходные напряжения масштабного блока 3 преобразуются в многофазную си- »О стему сигналов с частотой синусного и косинусного сигналов с выходов датчика 2, каждый из которых по отношению к соседним, сдвинут по фазе огибающей на угол Ьо-. Для этого в »5 сумматоре 4 сигналы синусного канала складываются и вычитаются с сигналами косинусного канала. Сигналы с выхода сумматора 4, заполненные несущей» поступают на входы блока 5 формирователей огибающих меандров, вырабатывающего сигналы U>-, Блй, ваполненные несущей типа меандр (на диаграмме фиг. 4 жирной линией условно выделены огибающие, т.е. меандры, имеющие одинаковые и соответственно противоположные фазы по отношению к питающему напряжению 4(р) . Сигналы

U> - . U<»» с выходов блока 5 формирователей огибающих меандров поступают на входы узлов 8-1 †; 8-4 устройства 30 сложения несущих 6 (фиг. 2). В каждом из этих узлов, например в узле

8-1 (фиг . 3) входные сигналы попарно (имеющие сдвиг 90 эл. град) непосредственно и через элементы НЕ посту-35 пают на входы элементов ИЛИ, которые осуществляют следующие логические функции:

40 (3) 1 () -0»02 ц6 =03 ()4 (4) Элементы И при обработке меандров, имеющих противоположные фазы, осуществляют двухполупериодное выпрямление с логическим уровнем 0 . Поскольку сигналы U и U содержат меI ( андры с противоположными по отношению к питающему напряжению U фазами во второй н четвертой четвертях огибаю щей U,To с выхода одного элемента

И снимается сигнал с с исключением меандров и удвоенной частотой по отношению к частоте огибающей U.

Аналогичным образом осуществляется обработка сигналов U и U4 другим элементом И., с выхода которого снимается сигнал И6 с исключением меандров и удвоенной частотой по отношению к частоте огибающей

Таким образом, на выходе элементов И происходит формирование сигналов

Ug c удвоенной частотой по (f отношению к огибающей U3(U ) и фазовым сдвигом между сигналами

90 эл. град. Одновременно осуществляется двухполупериодное выпрямление. к напряжению ц ; в четвертой четверти — меандр с фазой, совпадающей с фазой напряжения Uo

Из диаграмм (фиг.4) следует,что сигналы 0 и U содержат во второй и четвертой четвертях меандры с проти-. воположными по отношению к огибающей

-U> Фазами. Аналогичным образом соотносятся фазы сигналов U 3(и U4 с фазой огибающей U

7, С выходов элементов ИЛИ сигналы

Ц(, U и U, О, поступают на входы (I ( соответствующих элементов И, реализующих функции

Оь=0 +Ugq 04».(.(+0.»5 каждый элемент или при обработке 45 меандров, имеющих одну по отношению к другому одинаковую фазу, формирует на выходе меандры с той же Фазой, а при обработке меандров, имеющих противоположные фазы, осуществляет Двух- 5О полупериодное выпрямление (детектирование) с логическим уровнем 1 .

При этом сигнал U представляет собой в одной и трех четвертях периода огибающей U3 выпрямленное напряжение

-e с логическим уровнем 1, во второй .

-четверти — меандр с фазой, совпадающей с фазой питающего напряжения Uo, в четвертой четверти — меандр с противоположной фазой по отношению к фазе напряжения Б . Сигнал () представ 40 ляет собой в первой и третей четвертях периода огибающей U > выпрямленное напряжение с логическим уровнеи 1, „во второй четверти - меандр с противоположной фазой по отношению 45

Аналогичным образом формируются сигналы U 11 в узлах 8-2 †. 8-4

1 устройства 6 сложения несущих. С выходов этих узлов сигналы U -. U

I попарно (имеющие сдвиг 90 эл. град) поступают на входы узлов 8-5 и 8-6, i, t формирующих сигналы U<+ —. U<<, которые также попарно поступают в узел

8-7. В результате последовательного объединения сигналов на выходах устройства 6 сложения несущих формируются два выпрямленных !продетектированных) сигнала U и U о, смещенных один относительно другого на угол.А, соответствующий 90 эл.град.

Высокочастотные составляющие (выбросы),воэнакающие за счет временных раэбросоа логических элементов на границах фронтов меандров,могут быть отфильтроваиы известными путями, напри-. мер,с помощью интегрирующей RC-цепочки.

Сигналы U и U поступают на входы логического блока 7, который

830471 осуществляет дифференцирование этих сигналов по переднему и заднему фронтам с формированием импульсов приращения угла по соответствующему выходу в зависимости от направления вращения вала.

Разрешающая способность предлагаемого преобразователя может составлять 32р и более — в зависимости от конкретного выполнения устройства б сложения несущих, введение которого не вносит дополнительных погрсшностей l0 и несколько увеличивает точность преобразователя за счет уменьшения общего количества последовательно включенных блоков в схеме преобразования. !5

Устройство 6 сложения несущих может быть легко микроминиатюризовано, так как оно построено на элементах .дискретной техники.

Повышение надежности и упрощение конструкции преобразователя при сохранении высокой разрешающей способности обуславливает экономический эффект данного изобретения.

2S

Формула изобретения

1. Преобразователь угла .поворота вала в код, содержащий источник,пе- ЗО ременного напряжения, выход которого соединен со входом синусно-косинусного датчика угла, выходы которого соединены со входами масштабного блока, выходы которого соединены. со входами сумматора, блок формирователей огибающих меандров и логический блок, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения преобразователя, в него введено устройство сложения несущих, входы которого соединены с выходами блока формирователей огибающих меандров, входы которого соединены с выходами сумматора, выходы устройства сложения: несущих соединены со входами логического блока.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тйм, что устройство сложения несущих выполнено в виде параллельно-последовательно соединенных узлов, каждый из которых содержит элементы НЕ, входы которых попарно соединены со входами одного элемента ИЛИ, а выходы — co входами другого элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ попарно соединены со входами элемента И, причем выходы каждой пары предыдущих узлов соединены со входами одного последующего узла.

Источники информации, гринятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 413517, кл. G 08 С 9/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 22448899776600, кл. G 08 С 9/00

1977 (прототип) .

830471 а ()

o((>)

Ж()

Ф() и (j

N(+) а() с(() и()

a(+) й() — с(() с (1)

4() с () — a((I) с(()

4(y)

6((+)

4(+)

g(+)

a()

И() й(+) ф p) а()

ВНИИПИ Заказ 3712/81 Тираж 691 Подписное

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