Преобразователь угла поворота вала в код

 

(71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

В КОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах преобразования информации..

Известен преобразователь угла в код, содержащий чувствительные и задающий элементы, формирователь тактовых импульсов, элементы И, триггеры и селектор импульсов.

Инверторы, элементы И и триггеры

1О

I обеспечивают логическое дифференцирование огибающих, поступающих на его входы, а также распределение счетных импульсов по каналам прямого и обрат15 ного вращения в зависимости от направления вращения $1).

Однако увеличение числа счетных импульсов в этом преобразователе приводит к уменьшению интервала меж20 ду ними, что в свою очередь приводит к снижению помехоустойчивости, и, следовательно, к снижению точности преобразователя.

Наиболее близким техническим решением является преобразователь угла по" ворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, суммо" вычитающее устройство, четыре фбрмирователя, логический блок формирования и распределения счетных импульсов на элементах ИЛИ-НЕ и.И.

Выходы датчика угла соединены с входами группы формирователей и входами суммо-вычитающего устройства, соединенного выходами с входами дру" гой группы формирователя. Выходы групп формирователей соединены с входами логического блока формирования счетных импульсов, выходы кото.рого являются выходами.

В этом преобразователе повышение разрешающей способности достигается введением суммо-вычитающего устройства, включенного между датчиком угла и формирователями, а также увеличением числа формирователей и числа элементов в логическом блоке форми3 93033 рования счетных импульсов. Суммовычитающее устройство осуществляет сравнение прямого сигнала синусного канала датчика с прямым и инверсным значениями сигнала косинусного канала методом амплитудного преобразования.

При этом в моменты равенства амплитуд огибающих косинусного и синусного каналом выделяются переходы через "0" двух дополнительных огибаю- to щих. Огибающие с выходов датчика и суммо-вычитающего устройства поступают на входы формирователей, формирующих прямоугольные напряжения. В логическом блоке из ряда прямоуголь- з ных иапряжений формируются счетные импульсы.

Благодаря увеличению числа импульсов разрешающая способность этого преобразователя повышается до 8 р1 2).

Недостатком этого преобразователя является то, что одновременно с повышением разрешающей способности существенно снижается его помехоустойчивость, а следовательно, и точность.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя путем повышения помехоустойчивости при сохранении его высокой разрешающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы ко35 торого соединены с входами первого и второго формирователей соответственно и входами суммо-вычитающего блока, выходы которого соединены с

40 входами третьего и четвертого формирователей, введены два элемента

ИЛИ, генератор тактовых импульсов, регистр сдвига и два блока формирования и временного разделения счетных импульсов, информационные входы пер45 вого из которых соединены с выходами первого и второго формирователей, выходы третьего и четвертого формирователей соединены с информационными входами второго блока формирова- 5в ния и временного разделения счетных импульсов выход генератора тактовых импульсов соединен с входом регистра сдвига, выходы которого попарно соединены с тактовыми входами блоков формирования и временного разделения счетных импульсов, одноименные выходы которых соединены со входами соота ф ветствующих элементов ИЛИ, выходы которых являются выходами преобразователя.

Это позволяет разделить многофазную систему сигналов с выходов формирователей на группы сигналов, каж дая из которых обрабатывается отдельной системой тактовых импульсов, что создает возможность временного разделения сигналов с соседних формирователей и правильного формирования счетных импульсов как в нормальных условиях, когда преобразователь работает по методу амплитудного преобразования, так и в критических условиях при уменьшении временных интервалов между огибающими с выходов формирователей вплоть до слияния, когда преобразователь переходит в режим фазового преобра зования с последующим объединением одноименных счетных импульсов с бло- 1 ,ка формирования и временного разделения счетных импульсов.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота .вала в код; на фиг. 2 — диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1 угла, суммовычитающий блок 2, формирователи 3-6, генератор 7 тактовых импульсов, регистр 8 сдвига, блоки 9, 10 формирования и временного разделения счетных импульсов, элементы 11, 12 ИЛИ.

На диаграмме (фиг. 2) обозначены сигналы И 1, И 2 с выходов синусного и косинусного каналов датчика 1 угла, сигналы И 3, И 4, И 5, И 6 с выходов формирователей 3-6, сигнал И 7 с, генератора 7 тактовых импульсов, сигналы И 8-И 11 с выходов сдвигового регистра 8, сигналы И 12, И 12 с выходов блока 9 формирования и временного разделения счетных импульсов, игналы И 13 И 13 с выходов блока

10 формирования и временного разделения счетных импульсов, сигнал М . с выхода элемента ИЛИ 11, сигнал И с выхода элемента ИЛИ 12.

Работа преобразователя осуществляется следующим образом.

Датчик 1 угла запитывается напряжением, которое модулируется датчиком в результате чего на его выходах формируются сигналы И 2 и И 1 (фиг,2 ), (Огибающие) синусоидальной формы, сдвинутые по фазе друг относительно

0330 6

93 друга на 90 эл. град и имеющие. частоту вращения ротора датчика 1. Огибающие И 1, И 2 поступают на входы формирователей 3, 4 и одновременно на входы суммо-вычитающего блока 2. С выходов последнего снимаются две дополнительные огибающие И 1, И 2, имеющие ту же частоту, что и огибающие И 1, И 2 но сдвинутые относительно них на 45 эл. град. Сдвиг между „ дополнительными огибающими И 1 И 2 составляет 90 эл., град. Дополнительные огибающие И 1 и И 2 поступают на входы формирователей 5, 6. По сигналам с выходов датчика 1 и суммовычитающего блока 2 формирователи

3-6 Формируют прямоугольные сигналы

И 3 - И 6 (фиг. 2). Сигналы И 3, И 4 сдвинутые между собой на

90 эл. град., поступают на входы бло; ка 9, а сигналы И 5, И 6 сдвинутые между собой на ту же величину и на

45 эл. град. относительно сигналов

И 3, И 4 - на входы блока 10.

Генератор 7 тактовых импульсов вырабатывает тактовую последовательность импульсов И 2 (фиг. 2) с необходимой частотой следования, которая подается на четырехразрядный кольцевой регистр 8 сдвига, в котором в один из разрядов записана логическая единица. При этом с регистра 8 с каждого иэ разрядов снимается последовательность импульсов И 8 - И 11 (фиг. 2) с частотой, в четыре раза меньшей входной частоты, и с сдвигом по отношению к предыдущему разряду на один такт последней. Сигналы И 8, И 9 поступают на тактовые входы блока 9, а сигналы И 10, И ll на одноименные входы блока 10.

При повышенной разрешающей способности воздействие помехи и динами-. ческих перегрузок приводит к резкому сближению интервала между двумя соседними сигналами, например И 3, И 5 (И 4, И 6) (фиг. 2), либо даже к их слиянию (совпадению во времени), что может привести к потере счетных импульсов.

4О

45 формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого соединены с входами первого и второго формирователей соответственно и входами суммо-вычитающего блока, выходы которого соединены с входами третьего

55 и четвертого формирователей, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены два элемента

ИЛИ,: генератор тактовых импульсов, Для исключения этого сигналы

J4 3 - И 6 с пониженной частотой следования (пониженной дискретностью) поступают на блоки 9, 10 в каждом из которых обработка сигналов происходит на раздельных тактовых частотах. Это обеспечивает возмож-. ность временного разделения двух соседних огибающих, совпадающих во вое5

1о

t5 го

25 зо

35 мени..При этом с каждого блока 9, 10 снимаются счетные импульсы И .12,.

И 12 и И 13» И 13 (фиг. 2) с исключением их потери и уменьшенной дискретностью, которая восстанавливается при последующем объединении счетных импульсов с блоков 9, 10. Потеря импульсов на выходе устройства исключается временным разделением сигналов эа счет обработки сигналов в каждом блоке 9, 10 раздельными тактовыми частотами.

Сигналы И 12, И 13 + подаются на

+ входы элемента ИЛИ 11 а сигналы И !2

И 13 на входы элемента ИЛИ 12, с выхода которых снимаются сигналы И и И (фиг. 2) с дискретностью, рав-. ной 8р.

При этом независимо от направле- ния вращения работают оба блока 9, 10.. Импульсы соответствующего направления вращения с каждого блока

9, 10 объединяются на соответствующем элементе ИЛИ 11, 12 для восстановления необходимой дискретности с сохранением помехоустойчивости, обеспечиваемой предыдущими блоками преобразователя.

Таким образом, при воздействии помех и динамических перегрузок, приводящих к критическому сближению двух соседних огибающих, с выходов Формирователей преобразователь переходит в фазовый режим, обеспечивая временное разделение соседних огибающих и соответственно счетных импульсов, тем самым исключая возможность потери последних и обеспечивая повышение точности преобразователя.

Экономический эффект от использования изобретения обусловлен его тех= ническими особенностями, приведенными выше.

7 930 регистр сдвига и два блока формирования и временного разделения счетных импульсов, информационные входы первого из которых соединены с выходами первого и второго формирователей, выходы третьего и четвертого формирователей соединены с информационными входами второго блока формирования и временного разделения счетных импульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом регистра сдвига, выходы которого попарно соединены с тактовыми входами блоков формирования и временного

330 8 разделения счетных импульсов, одноименные выходы которых соединены с входами соответствующих элементов

ИЛИ, выходы которых являются выходами преобразователя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР о У 492899 .кл 6 08 С 9/00, 1974.

2. Преснухйн Л.Н. фотоэлектрические преобразователи информации.

M., "Машиностроение", 1974, с. 182184, рис. 94 (прототип).

Og

Щ

Составитель Е. Бударина

Редактор д. шандор Техред А. Бабинец Корректор . д

Заказ 3476/66 Тираж 639 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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