Преобразователь угла поворотавала b код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик п>840990

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 06.09.79 (21) 2814825/18-24 с присоединением заявим йо (23) Приоритет

Опубликовано 230/81. Бюллетень Н9 23

Дата опубликования описания 23. 06. 81 (51)М. Кл 3

G 08 С 9/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8). (72) Автор изобретения

A.Ñ. Смолин

I (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может найти применение в системах управления объектами с цифровой обработкой информации, а также может быть использовано для измерения угловых перемещений.

Известен преобразователь угол-код, содержащий фазовращатель, соединенный с источником многофазного питания, один из выходов которого соединен с первыми входами схем формирования временных интервалов, выходы которых подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы последних соединены с выходами m-тактного генератора, элемент ИЛИ и делитель, выход которого соединен со счетчиком импульсов, а вход подключен к выходу элемента

ИЛИ, входы которого. соединены с выходами элементов И., сумматоры для формирования а синусоидальных напряжений, сдвинутых друг относи2Е тельно друга на — (1) .

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий ис-точник питающего напряжения, датчик угла, фазорасщепитель, многоканальныи преобразователь фазы в числоимпульсный код, подключенный через последовательно соединенные элемент

ИЛИ и делитель частоты к счетчику импульсов (2).

В названных преобразователях повышается точность преобразования за счет усреднения нескольких измерений. Снижается влияние случайной помехи на результат преобразования.

Эффект повышения точности тем выше, чем больше формируется количество каналов, т.е. чем больше количество преобразуемых временных интервалов.

Однако известные преобразователи не позволяют достаточно увеличить количество каналов преобразования.

Ограниченность быстродействия элементов при увеличении количества

20 каналов приводит к необходимости ,увеличения дискретности измерения по каждому каналу. Ввиду этого эти преобразователи не .позволяют в достаточной мере снизить ошибки преобразования.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий многофазный блок питания, подключен"

30 ный к многофазному фазовращателю,один

840990 нэ входов которого подключен к первому компаратору, а выходы - к другим компараторам, генератор импульсов, подключенный через умножитель частоты к счетному входу первого счетчика, элемент ИЛИ, подключенный по выходу к счетному входу второго счетчика, выходы которого подключены к управляющим входам умножителя, триггеры, первые. входы которых объединены и соединены с установочным входом второго счетчика и выходом дополнительного. элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора второй вход. со вторым выходом первого триггера..

Содержит элементы И, первые входы которых подключены к выходам остальных компараторов, вторые входы " к выходам соответствующих триггеров, а выход каждого из элементов И подключен ко входу элемента ИЛИ и 20 ко второму входу последующего триггера (3) .

Недостатками этого преобразователя являются низкое быстродействие нз-за того, что максимальное время 25 преобразования угла в циклическом режиме равно двум периодам питающего фазовращатель напряжения, и достаточно сложная структура.

Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение преобразо-. вателя.

Для достижения этой цели в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий многофазный блок пи- 35 тания, подключенный к многофазному фазовращателю, один из входов которого соединен со входом первого компаратора, а выходы — co входами всех компараторов, кроме первого, генератор импульсов, соединенный с первым. 40 входом умножителя частоты, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика элемент ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выход которого сое- 4 динен с управляющим входом умножителя чаототы, введены элемент И и управляющий триггер, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора и со щсодом установки нуля щ второго счетчика, второй вход - с выходом последнего компаратора, а выход - с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ а выход — с .управляющим входом первого счетчика, выходы всех компараторов, кроме пер. вого, соединены со входами элемента

ИЛИа

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг.2. — 46 временные диаграммы формирования опорного и фазовых импульсов.

Преобразователь содержит многофаэ ный блок 1 питания, подключенный к многофазному фазовращателю 2. В частном случае многофазный фазовращатель состоит нз датчика 3 угла в виде синусно-косинусного вращающегося трансформатора и из фазорасщепителя 4, подключенного к выходам датчика 3 угла, на вход которого от многофазного блока 1 питания поданы синусное и косинусное напряжения.

Из синусного и косинусного выходных напряжений датчика угла фазорасщепитель вырабатывает многофазное напряжение, которое является выходным напряжением многофазного фазовращателя

2 .Один из входов фазовращателя 2 соединен с компаратором 5, а выходы соединены с компараторами 616 ....,6„„ выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 7, кроме того, выход последнего компаратора бщ соединен со вторым входом управляющего триггера 8. Первый вход управляющего триггера 8 подключен к выходу компаратора 5 и к установочному входу второго счетчика 9, счетный вход которого подключен к элементу ИЛИ 7 и к первому входу элемента Н 10. Второй вход элемейта И 10 соединен с выходом триггера 8. Выход элемента

И 10 подключен к второму входу первого счетчика 11, на счетный вход которого через умножитель 12 частоты подаются импульсы с выхода генератора 13 высокой частоты. На управляющие входы умножнтеля 12 подаются выходы счетчика 9. Если количество фаз на выходе фазовращателя m = 2", где Р— целое число, то умножитель

12 представляет собой двоичный умножитель.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Многофазный блок 1 питания вырабатывает синусное и косинусное напряжения для питания датчика 3 угла. Синусное напряжение (1, фиг.2) принято за опорное. Синусное и косинусное выходные напряжения датчика

3 угла, фаза которых относительно опорного напряжения зависит от угла поворота вала датчика, поступают на фазорасщепитель 4 фазовращателя 2.

На выходе фазорасщепителя 4, т.е. на выходе фазовращателя 2, формируется многофазное напряжение, фазы которых сдвинуты относительно опорного

27. напряжения на — i +9, где m — количество фаз; i 0,1....m-1 — номер выхода, Р— фаза напряжения, соответствующая углу поворота с6. На фиг.2 выходные сигналы фазовращателя 2 изображены для а 8, 9 = 120О и обозначены 2,2,...2 . Компаратор

5 из опорного, напряжения формирует опорные импульсы (5 на фиг.2) при переходе синусоиды через нуль из отрицательных значений в положительные. Компараторы 6<,6,...6 „ форми.руют фазовые импульсы из выходных

840990 е-1 ножается на умножителя 12 и накапливается в счетчике 11, так как количество интервалов,от конца первого временного интервала до конца второго временного интервала. равно

m-1. Конец второго интервала через элемент И 10 в счетчик 11 снова при25 савдяет —, а в счетчике 9 устанавлиm вает следующий код.и до появления конца третьего интервала в счетчик 11 поступают импульсы, умноженные на

В-2

Концы последующих временных интервалов последовательно уменьшают коэффициент умножения и каждый раз прибавляют в счетчик 11 код, равный

2К вЂ” Так продолжается до появления фазового импульса с выхода последнего компаратора Q(6< на фиг.2).Этот импульс производит прибавление единицы в счетчик 9, последнее прибав21 ление кода — в счетчик 11 и переключает управляющий триггер 8 по второму входу, закрывая элемент И 10.

Последующие временные интервалы равны истинным значениям, поэтому корреКция не требуется. Концы временных интервалов продолжают уменьшать коэффициент умножения умножителя 12 изменением кода в счетчике 9, но прибавление кода в счетчике 11 не производят. После прохождения m концов временных интервалов в счетчике 9 устанавливается такой код (0001), что умножитель 12 прекращает пропускать импульсы с выхода генератора 13 на счетчик 11. На этом цикл преобразования угла в код заканчивается. В счетчике 12 накапливается код преобразуемого угла, равный величине суммы длительностей всех временных интервалов, поделенный на количество интервалов, т.е.

Ы =- (m-1)+Ф =9 + Р. Величину

180

Опорный импульс (5 на фиг. 2 ) с выхода компаратора 5 переключает управляющий триггер 8, устанавливает исходное состояние, код 1110 для

m = 8, в счетчике 9 по установочному входу. Этим же импульсом можно 40 установить в исходное остояние счетчик 11. Элемент И 10 открывается.

Двоичный умножитель 12 начинает пропускать импульсы генератора 13 на вход счетчика 11, так как íà era управляющие входы подаются нулевые выходы разрядов счетчика 9. Это равносильно одновременному умножению и делению на m. Исходя из диаграммы, необходимо сложить m временных интервалов, длительностью от опорного

50 импульса до первого фазового импульса, и поделить на а, так как конечный результат должен быть поделен на общее количество временных интервалов для масштабирования. Первый появляющийся фазовый импульс на выходе одного из компараторов 6,6

6„, череэ элемент ИЛИ 7, фазовйй импульс 6у прибавляет единицу в счетчик 9, а пройдя через открытый ф0 элемент И 10 к содержиМому счетчика

11,по второму его входу прибавляет

2й ко, равный †. После этого количество импульсов с выхода генератора 13 ум45 найряжений фазовращателя. 2 при переходе через нуль из отрицательных значений в положительные. На фиг.2 фазовые импульсы для m 8, 4 = 120" обозначены 6,6,...68.

Опорный импульс является началом

m временных интервалов, каждый из которых пропорционален — t + ф а

2Й

m ,концами временных интервалов соответственно являются фазовые импульсы 61,6,...6 . Если — i +Ф Ю

t .

У то значение временного интервала должно определяться от опорного до второго после опорного фазового им- пульса. Концы этих временных интер- 15 валов оказываются во втором периоде опорного напряжения после опорного импульса, поэтому прямое измерение таких интервалов увеличивает время преобразования.. В таких случаях 20 можно использовать временной интервал Ьт опорного до первого фазового импульса, при этом нужно прибавитЬ

2, т.е. — к конечному результату

m преобразования, так как сумма временных интервалов должна быть поделена на m для масштабирования.. При таком измерении временных интервалов все используемые фазовые импульсы находятся в интервале одного перно- З0 да опорного напряжения. Появляется возможность уменьшения времени преобразования.

180 Ро = (m-1) можно учесть начальm ным поворотом вала фазовращателя или установкой опорных импульсов в счетчик 11 Ре в.дополнительном коде исходного состояния, что равносильно вычитанию из результата значения Фо.

Если первым после опорного импульса появляется фазовый импульс с выхода компаратора 6, то концы всех временных интервалов находятся внутри одного периода опорного напряжения, а длительности соответствуют истинным значениям. Тем не менее происходит прибавление — в счетчик 11

Ж каждым импульсом конца временного интервала.. К концу преобразования

840990 оказывается прибавленнным код

2Ъ вЂ” rn » 2В, который как переполнение счетчика 11 не влияет на результат преобразования.

В предлагаемом преобразователе преобразование осуществляется за один период опорного напряжения, .в то .время как в известном максимальное время преобразования может достигать двух периодов, сокраща.ется количество оборудования, исключаются по каждому, каналу триггер .и элемент И, а добавляется один триггер на все устройство. Преобразователь упрощается и вместе с тем все точностные преимущества 35 известного преобразователя сохраняются, Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий многофазный блок питания, подключенный к многофазному фазовращателю, один из входов которого соединен со входом первого компаратора, а выходы - со входами всех компараторов, кроме первого, генератор импульсов, соединенный с первым входом умножителя частоты, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, элемент

ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выход которого соединен с управляющим входом умножителя частоты, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения преобразователя, в него введены элемент И и управляющий триггер, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора и со входом установки нуля второго счетчика, второй вход — с выходом последнего компаратора, а выход — с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а.выход — с управляющим входом первого счетчика, выходы всех компараторов, кроме первого, соединены со входами элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 377844, кл. G 08 С 9/02, 11.01.71.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 523435, кл. G 08 С 9/04, 02.07.75.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2666349, кл. G 08 C 9/00, 25.09.78.

840990

l фиаg

Составитель А. Сидоренко

Редактор Н. Лазаренко Техред С.. Мигунова Корректор В. Синицкая

Заказ 4774/77

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

1 бр

$g, б ! б б7

Тираж 691 Подписное

ВНИИЦИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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