Преобразователь угла поворота вала в код

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (>928387 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 05. 05. 80 (21) 2942064/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15. 05. 82. Бюллетень Ме 18 дата опубликования описания 15 05 (53)M. К.>т.

G 08 С 9/00

3Ьеудеретееииый комитет

СССР (53) УЛК 681; З25 (088. 8) ао делан изобретений и аткрытий

А. К. Смирнов, И. П. Глаголев> В. Д. Фа и Л. Н. Орлов (72) Авторы изобретения. (71) Заявитель

1,54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Известны преобразователи угла по.ворота вала в код, содержащее генератор импульсов, подключенный через делитель частоты к блоку формирования синусоидального напряжения питания, выход которого подключен к синуснокосинусному датчику угла, выходы которого через согласуюций блок подключены к блоку Фазосдвигающих цепочек, выход .блока фазосдвигающих цепочек через компараторы подключен к измерителю временных интервалов 1 1).

Недостатком такого преобразователя является низкая точность, обусловленная погрешностью синусно-косинусного датчика угла.

Известны преобразователи угла, содержащие фазовращатель, выходы которого подключены к преобразователю сдвига фазы в код интегрирующего ти- па (2).

Недостатком этих преобразователей является значительная динамическая погрешность.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержаций фазоврацатель, выходы которого подключены к первым

10 входам первого и второго блоков сравнения, выходы первого блока сравнения подключень> к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика, 15 последовательно соединенного со вторым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к второму входу первого блока сравнения, выходы второго блока сравнения подклю чены к входам сложения и вычитания третьего реверсивного счетчика, последовательно соединенного с четвертым реверсивным счетчиком, выход пе реполнения которого подключен к вто. з 92838 рому входу второго блока сравнения и к управляющему входу блока элементов И, сигнальные входы которого соединены с выходами разрядов второго реверсивного счетчика, генератор импульсов, подключенный к вхоДам сложения второго и четвертого реверсивных счетчиков (3).

Недостатком известного преобразователя являетея значительная динамичес- о кая погрешность, величину которой определяет емкость реверсивного.счетчика, установленного на входе основного реверсивного счетчика в канале формирования сдвинутого по фазе сигнала. 1

Уменьшение емкости этого счетчика приводит к ухудшению стабильности фазового сдвига, формируемого на выходе ос новного реверсивного счетчика этого же,канала, т.е. к увеличению случайной составляющей погрешности. Другим недостатком этого преобразователя является влияние на точность низкочастотных колебаний скорости врацения модулятора фазоврацателя, которые по д5 частоте сравнимы с колебаниями входного вала преобразователя.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, з, что в преобразователе угла поворота вала в код, содержащем фазовращатель, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков сравО нения, выходы:первого флака сравнения

35 подключены к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика, последовательно соединенного со вторым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к второму входу первого блока сравнения, выходы второго блока сравнения подключены к входам сложения и вычитания третьего реверсивного счетчика, последовательно соединенного с четвер45 тым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к второму входу второго. блока сравнения и к управляющему входу блока элементов И, сигнальные входы которого соединены

50 с .выходами разрядов второго реверсивного счетчИка, генератор импульсов, подключенный к входам сломения второго и четвертого реверсивных счетчиков, выходы переполнения третьего реверсивного счетчика подключены к его установочным входам, входы сложения и вычитания первого реверсивного счетчика подключены соответственно

7, 4 к входам вычитания и сложения третьего реверсивного счетчика, а выход генератора импульсов подключен к третьим входам блоков сравнения.

На чертеме представлена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит фазоврацатель 1, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков 2 и 3 сравнения, выходы блока 2 сравнения подключены к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика 4, последовательно соединенного со вторым реверсивным счетчиком 5, выход переполнения которого подключен к второму входу блока 2 сравнения. Выходы блока 3 сравнения подключены к входам сложения и вычитания третьего реверсивного счетчика 6, последовательно соединенного с четвертым реверсивным счетчиком 7, выход переполнения которого подключен к второму входу блока 3 сравнения и к управляюцему входу блока 8 элементов И, сигнальные входы которого соединены с выходами разрядов реверсивного счетчика 5, Генератор 9 импульсов подключен к входам сложения реверсивных счетчиков

5 и 7. Выходы переполнения реверсивного счетчика 6 подключены к его ус тановочным входам. Входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 4 подключены соответственно к входам о вычитания и сложения реверсивного счетчика 6, а выход генератора 9 импульсов подключен к третьим входам блоков 2 и 3 сравнения.

Преобразоаатель работает следующим образом.

Реверсивные счетчики 5 и 7 работают в режиме деления частоты генератора 9. На их выходах формируются сигналы такой же частоты, что и выходные сигналы фазовращателя 1. При наличии рассогласования по фазе между опорным сигналом с выхода фазовращателя 1 и сигналом с выхода реверсивного счетчика 5 на выходе блока 2 в каждом периоде опорного сигнала формируются импульсы, поступающие на вход реверсивного счетчика 4 и уменьшающие величину рассогласования. На другом выходе фазовращателя 1 формируется сигнал, сдвинутый по фазе на величину, пропорциональную измеряемому углу поворота вала. При наличии рассогласования по фазе мемду этим

Формула изобретения

5 9283 сигналом и выходным сигналом ревер" сивного счетчика 7 блок 3 сравнения в каждом периоде сигнала вырабатывает импульсы, поступающие на вход реверсивного счетчика 5 и уменьшающие величину рассогласования. Импульсы переполнения реверсивного счетчика 7 поступают в блок 8 и-опрашивают состояние разрядов реверсивного счетчика 5. На выходе блока 8 формируется о код угла поворота вала. !

Вследствие технологических погреш" ностей изготовления фазовращателя 1 неравномерности вращения его модулятора, синхронных и асинхронных наводок выходные сигналы фазовращателя 1 помимо основной гармонической составляющей содержат высокочастотные и низкочастотные составляющие, которые вызывают паразитные фазовые колеба ния выходных. сигналов фаэовращателя 1, Для исключения влияния этих колебаний на точность преобразователя емкость реверсивных счетчиков 4 и 6 выбирают

1 равной максимальному числу импульсов рассогласования, поступающих по входу сложения или вычитания. В установившемся режиме код реверсивного счетчика 5 в момент переполнения

:счетчика 7 будет постоянным и равен измеряемому углу поворота. При изменении угла поворота среднее значение фазы выходного .сигнала фаэовращатеО ля 1, поступающего на вход блока 3, смещается от положения равновесия.

Реверсивный счетчик 6 формирует сигнал переполнения, который поступает в реверсивный счетчик 7. Для быстрейшей отработки рассогласования импульс„ переполнения реверсивного счетчика 6 поступает на его установочные входы и записывает в нем код, соответствующий моменту перед переполнением. Так, при переполнении при сложении импульсом обратной связи во всех разрядах реверсивного счетчика 6 записывается "1", а при переполнении при вычитании записываются "О". Следующий импульс, поступающий на тот же вход реверсив50 ного счетчика 6, снова вызывая его переполнение, поступает на соответствующий вход реверсивного счетчика 7 и записывает в реверсивном счетчике 6 код, соответствующий моменту перед переполнением. В результате рассогла55 сование фаэ на входе блока 3 отрабаты,вается в каждом периоде сигнала фазовращателя 1.

87 6

Однако наличие низкочастотных составляющих от неравномерности вращения модулятора фазовращателя 1 снижает положительный эффект, достигнутый введением обратных связей в реверсивном счетчике 6. Рассогласование фаз возникшее в блоке 3, отрабатывается с частотой низкочастотных колебаний модулятора. Для исключения этих погрешностей импульсы, поступающие на входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 4, одновременно посту" пают соответственно на входы вычита" ния и сложения реверсивного счетчика 6,. Поскольку низкочастотные колебания, вызванные неравномерностью вращения модулятора фазовращателя 1, одновременно присутствуют в обоих выходных сигналах фазовращателя 1 и совпадают по амплитуде и фазе, то в результате введения упомянутых связей происходит полная компенсация скоростной погрешности преобразователя и значительно снижается погрешность по ускорению.

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фаэовращатель, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков сравнения, выходы первого блока сравнения подключены к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика, последовательно соединенного со вторым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к второму входу первого блока сравнения, выходы второго блока сравнения подключены к входам сложения и вычитания третьего реверсивного счетчика, последовательно соединенного с четвертым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к. второму входу второго блока сравнения и к управляющему входу блока элементов И, сигнальные входы которого соединены с выходами разрядов второго реверсивного счетчика, генератор импульсов, подключенный к входам сложения второго и четвертого реверсивных счетчиков, о т л и чающийс я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, выходы переполнения третьего реверсивного. счетчика подключены к его установочным входам, входы сложения и вычитания первого

7 .928387 8 реверсивного счетчика подключены со- 2. Электромеханические преобразоваот ветст венно к входам вычитания и c Jlo тели угла с электрической редукцией . жения третьего реверсивного счетчика, Под ред. А; А. Ахметжанова. М., "Энера выход генератора импульсов подклю гия", 1978, с. 169, рис. 5.6, с. 187, чен к третьим входам блоков сравнения. рис. 6.5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 3. Авторское свидетельство СССР

1. Патент США 1Ю 3505669, 1" 404111, кл. Ci 08 С 9/00, 1971 (прокл, 340-347, 1970. тотип1.

Составитель И. Назаркина

Редактор О. Персиянцева Техред N..Tenep Корректор Г.Решетник и

Заказ 3245/63 Тираж 639 Подписное

ОНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, 11-35, Раушская наб,, д, 4/5

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