Преобразователь угла поворота вала в код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистичесиик

Республик и>942089 (61) Дополнительное к авт. свнд- ву(22) Заявлено 15. 09. 80 (2) ) 2982453/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23)Приорнтет— (5! )М. Кл.

G 08 С 9/00 фюударвтевнЫ1 квинтет ссср ао даава взввретаая в еткрва и (53) УДК681.325 (088.8) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень ¹ 25

Дата олубликовання описания 07 07-82

А. К. Смирнов, И. П. Глаголев, Е. В. Замородццков и В. Д. Фатеев

5 (r,..."" (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ПРЕО6РАЗОВАТЕЛ6 УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

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

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие многотактный генератор импульсов, первый выход которого через последовательно соединенные делитель частоты, блок питания, фазовращатель и компаратор подключен к блоку элементов И, другие входы которого соединены с выходами разрядов делителя частоты, другие выходы генератора импульсов подключены к триггерам, выходы которых подключены к дешифратору, соединенному с выходом компаратора, а выходы дешифратора подключены к гв шифратору fl j.

Недостатком известного преобразователя является значительная погрешность формирования выходных импульсов компаратора и погрешность дискретности.

Известны также преобразователи, которые содержат фазовращатель, подключенный к двум компараторам, генератор импульсов, выход которого через счетчик подключен к генератору пилообразного напряжения, выход которого подключен к другим входам компараторов, выходы компараторов подключены к измерителю временных интервалов интегрирующего типа (2).

Недостаток известного преобразователя - погрешность смещения границ временных интервалов относительно импульсов высокой частоты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий блок преобразования угла поворота в последовательность временных интервалов, первый и второй триггеры, единичные входы которых соединены с источником ко942089

35 о

55 манды "Пуск", единичный выход первого триггера подключен к одним входам первого и второго элементов И, выходы которых:подключены к единичным входам третьего и четвертого триггеров соответственно, единичный выход третьего триггера подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, единичный выход четвер" того триггера подключен к второму входу четвертого и к первому входу пятого элементов И нулевые выходы третьего и четвертого триггеров подключены к вторым входам третьего и пятого элементов И, третьи входы которых подключены к выходу генера. тора импульсов, выход четвертого эле

I мента И подключен к нулевым входам второго, третьего и четвертого триггеров и через счетчик к нулевому входу первого триггера„ выходы разрядов реверсивного счетчика через дешиф. ратор подключены к одному входу шестого элемента И, другой вход которого соединен с единичным выходом второго триггера, а выход подключен к нулевым входам третьего и четвертого триггеров и реверсивного счетчика. Выходы блока преобразования .угугла поворота в последовательность временных интервалов подключены к другим входам первого и второго элементов И соответственно, а выходы третьего и пятого элементов И подключены соответственно к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика (3 1.

Недостатком известного преобразователя является погрешность, вызванная дискретным измерением каждого из временных интервалов как при случайном, так и регулярном расположении границ временных интервалов относительно импульсов генератора.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий блок преобразования угла поворота в последовательность временных интервалов, первый и второй триггеры, единичные входы которых соединены с источником команды "Пуск", а единичный выход первого триггера подключен к одним входам первого и второго элементов И, выходы которых подключены к единичным входам третьего и

Ф о

25 зо четвертого триггеров соответственно, единичный выход третьего тригге ра подключен к первым входам третьего и четвертого элементов,И, единичный выход четвертого триггера подключен к второму входу четвертого и первому входу пятого элементов И, нулевые выходы третьего и четвертого триггеров подключены к вторым входам третьего и пятого элементов И, третьи входы которых подключены к выходу генератора импульсов, выход четвертого элемента И подключен к нулевым входам второго, третьего и четвертого триггеров и через счетчикк нулевому входу nep8oro триггера, выходы разрядов реверсивного счетчика через дешифратор подключены к одному входу шестого элемента И, другой вход которого соединен с единичным выходом второго триггера, а выход подключен к нулевым входам третьего и четвертого триггеров и реверсивного счетчика, введены два блока синхронизации, пятый, вестой, седь-.. мой и восьмой триггеры, седьмой, восьмой, девятый и десятый элементы И, четыре элемента ИЛИ, инвертор, источник эталонного напряжения, интегратор и два компаратора, выходы блока преобразования угла поворота в последовательность временных интервалов подключены к единичным входам пятого и шестого триггеров и к первым входам одного и другого блоков синхронизации соответственно, вторые и третьи входы блоков синхронизации соединены непосредственно и через инвертор с выходом генератора импульсов, а выходы блоков сИнхронизации подключены к другим входам первого и второго элементов

И соответственно, единичный выход пятого триггера подключен к седьмому элементу И, другой вход которого соединен с нулевым выходом третьего триггера, а выход через первый элемент ИЛИ подключен к прямому входу интегратора, единичный выход шестого триггера подключен к восьмому элементу И, другой вход которого соединен с нулевым выходом четвертого триггера, а выход через второй элемент ИЛИ подключен к инверсному входу интегратора, опорный вход которого соединен с источником эта" лонного напряжения, а выход подключен к входам коммпараторое, выходы

9420 компараторов подключены к единичным входам седьмого и восьмого триг" геров, единичные выходы которых подключены к одним входам соответственно девятого и десятого элементов И, 5 выход девятого элемента И.через второй элемент ИЛИ подключен к инверсному входу интегратора, а выход десятого элемента И через первый элемент ИЛИ подключен к прямому входу интегратора, выходы третьего и девятого элементов И через третий элемент ИЛИ подключены к входу сложения реверсивного счетчика, выходы пятого и десятого элементов И че- 15 рез четвертый элемент ИЛИ подключены к входу вычитания реверсивного счетчика, выход генератора импульсов подключен к третьему входу четвертого элемента И, выход четверто- ?O го элемента И подключен к нулевым входам пятого, шестого, седьмого и восьмого триггеров, выход шестого элемента И подключен к нулевым входам пятого и шестого триг- 25 геров и к нулевому входу интегратора, нулевой выход первого триггера подключен к нулевым входам пятого и шестого триггеров и к нулевому входу интегратора, а единичные вы- 30 ходы третьего и четвертого триггеров подключены к другим входам девятого и десятого элементов И.

На чертеже представлена блок-схема преобразователя.

Преобразователь содержит блок 1 преобразования угла IloBopoTB в последовательность временных интервалов, выходы которого подключены к блокам 2 и 3 синхронизации, генератор 4 импульсов, выход которого непосредственно и через инвертор 5 подключен к другим входам блоков 2 и 3. Единичные входы первого и второго триггеров 6 и 7 соединены с источником 8 команды "Пуск". Единичный выход триггера 6 подключен к одним входам первого и второго элементов И 9 и 10, другие входы которых соединены с выходами блоков

2 и 3, а выходы подключены к еди, ничным входам третьего и четвертого триггеров 11 и 12. Единичный выход триггера 11 подключен к первым входам третьего и четвертого элементов

И 13 и 14, единичный выход триггера 12 подключен к второму входу элемента И 14. и к первому входу пятого

89 6 элемента И 15. Выходы разрядов реверсивного счетчика 16 через дешифратор 17 подключены к одному входу шестого элемента И 18, другой вход

I которого соединен с единичным выходом триггера 7. Выходы блока 1 подключены к единичным входам пятого и шестого триггеров 19 и 20, единичные выходы которых подключены к одним входам седьмого и восьмого элементов И 21 и 22. Нулевой выход тригге. ра 11 подключен к второму входу элемента И 15 и к другому входу элемента И 21, выход которого через первый элемент ИЛИ 23 подключен к прямому входу интегратора 24. Нулевой выход триггера 12 подключен к второму входу элемента 4 13 и к другому входу элемента И 22, выход которого через второй элемент ИЛИ 25 подключен к инверсному входу интегратора 24.

Опорный вход интегратора 24 соединен с источником 26 эталонного напряжения, а выход интегратора 24 . подключен к компараторам 27 и 28, выходы которых подключены к единичным входам седьмого и восьмого триггеров 29 и 30.

Единичные выходы триггеров 29 и

30 подключены к одним входам девятого и десятого элементов И 31 и 32.

Выход элемента И 31 через элемент

ИЛИ 25 подключен к инверсному входу интегратора 24, а выход элемента

И 32 через элемент ИЛИ 23 подключен к прямому входу интегратора 24. Выход генератора 4 подключен к третьим входам элементов И 13, 14 и 15.

Выходы элементов И 13 и 31 через третий элемент ИЛИ 33 подключены к входу сложения реверсивного счетчика 16, а выходы элементов И 15 и

32 через четвертый элемент ИЛИ 34 подключены к входу вычитания реверсивного счетчика 16. Выход элемента И 14 подключен и нулевым входам триггеров 7,11,12,19,20,29 и 30, а через счетчик 35 — к нулевому входу триггера 6. Выход элемента 18 подключен к нулевому входу интегратора 24 и к нулевым входам триггеров

11, 12, 19, 20 и реверсивного счетчика 16. Нулевой выход триггера 6 подключен к нулевым входам триггеров 19 и 20 и к нулевому входу интегратора 24, а единичные выходы

50

7 9420 триггеров 11 и 12 подключены к другим входам элементов 31 и 32.

Преобразователь работает следующим образом.

На выходах блока 1 формируется 5 периодическая последовательность временных интервалов, пропорциональных измеряемому углу поворота и ограниченная старт- и стоп- импульсами. На выходе генератора 4 формируется последовательность тактовых импульсов высокой частоты со скважностью 2 ° С выходов генератора 4 и инвертора 5 на синхронизирующие входы блоков 2 и 3 поступают две последовательности тактовых импульсов.

На выходе блока 2 формируются старт-. импульсы синхронно с тактовыми импуль сами инвертора 5, а на выходе блока

3 - стоп-импульсы, синхронно с так- 20 товыми импульсами этого же инвертора 5.

По сигналу "Пуск" с источника 8 снимается сигнал установки "0" с триггеров 19 и 20 и интегратора 24 и производится установка триггеров

6 и 7 в состояние "1" открываются элементы 9 и 10, пропуская синхронизированные старт- и стоп- импульсы на единичные входы тригегров ll зо и 12 соответственно. Если первым после сигнала "Пуск" приходит стартимпульс, то открывается элемент 13 пропуская импульсы генератора 4 на вход сложения реверсивного счетчика 16 до момента поступления стопимпульса, который, производя установку триггера 12 в состояние "1", закрывает элемент 13 и открывает элемент 14. Задний фронт выходного сигнала элемента 14, отстоящий от переднего фронта стоп-импульса на один период сигнала генератора 4 устанавливает триггеры 11 и 12 в состояние "0". При этом содержимое счетчика 35 числа измерений в цикле увеличивается на "1".

На выходе элемента 21 формируется временной интервал между передним фронтом старт-импульса с блока

1 и передним фронтом засинхронизированного старт-импульса с выхода элемента 9. В течение этого временного интервала интегратор 24 производит интегрирование опорного напряжения источника 26 с положительным знаком. На выходе элемента 22 формируется временной интервал между передним фронтом стоп-импульса с блока 1 и передним фронтом засинхронизированного стоп-импульса с вы" хода элемента 10. В течение этого временного интервала интегратор 24 производит интегрирование опорного напряжения с отрицательным знаком.

Если первым приходит стоп-импульс то открывается элемент 15 и импульсы генератора 6 поступают на вход вычитания реверсивного счетчика 16 до момента поступления старт-импульса. При этом содержимое счетчика 35 также увеличивается на "1".

Интегратор 24 производит, также как и в предыдущем случае, интегрирование опорного напряжения между передними фронтами стоп-импульсов с выходов блока 1 и элемента 10 с отрицательным знаком, а между передними фронтами старт-импульсов с выхода блока l и элемента 9 с положительным знаком.

С приходом следующих старт- и стоп-импульсов к содержимому реверсивного счетчика 16 добавляется очередная пачка импульсов с выходов элементов 13 или 15, к содержимому счетчика 35 добавляется единица, а на выходе интегратора 24 изменяется напряжение с учетом суммарной погрешности измерения концов временных интервалов.

Как только выходное напряжение интегратора 24 превысит эталонный уровень (например, равный кванту), то срабатывает один из компараторов

27 или 28 в зависимости от знака выходного напряжения. Соответствующий триггер 29 или 30 устанавливается в состояние "1" и открывает элемент 31 или. 32. !

Триггеры ll u li одновременно находятся в состоянии "1" в течение периода следования импульсов генератора 4. Если выходное напряжение интегратора 24 превышает положительный эталонный уровень, то импульс с элемента 31, равный по длительности периоду следования импульсов генератора 4, поступает на инверсный вход интегратора 24 и на вход сложения реверсивного счетчика 16. Интегратор 24 производит интегрирование опорного напряжения с отрицательным знаком в течение периода следования импульсов генератора

4. Аналогичным образом работает пре942089

10 образователь при превышении выходным напряжением интегратора 24 эталонного отрицательного уровня. При этом импульс коррекции поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 16. Задним фронтом выходного сигнала элемента 14 триггеры 29 и

30 устанавливаются в "0". Так продолжается до переполнения счетчика 35, после чего триггеры б, 19, 20 и интегратор 24 устанавливаются в "0", элементы 9 и 10 закрываются, цикл измерения заканчивается.

Выходы разрядов реверсивного счетчика 16 подключены к дешифратору 17

/ на выходе которого формируется сигнал, когда содержимое реверсивного счетчика 16 превышает половину полного значения фазы одного измерения в цикле. Этот сигнал необходим для. анализа длительности временного интервала в начале цикла, измерений.

Если первый временной интервал превышает половину полного значения фазы, то выходной сигнал элемента18 производит установку триггеров

11, 12, 19 и 20 и интегратора 24 в состояние "0", а содержимое счетчика 35 не изменяется. При этом следующий временной интервал меньше половины полного значения фазы и преобразователь начинает цикл изме. рения. Первый входной импульс счетчика 35 производит установку триггера 7 в состояние "0", закрывая эле-З5 мент 18.

Предлагаемый преобразователь автоматически исключает погрешность перехода через полное значение фазы в процессе цикла измерения. Путем точного измерения концов временных интервалов в предлагаемом преобразователе практически исключается погрешность дискретности.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий блок преобразования угла поворота в последовательность временных интервалов, первый и второй триггеры, единичные входы которых соединены с источником команды "Пуск", единичный выход первого триггера подключен к одним входам первого и второго элементов И, выходы которых подключены к единичным входам третьего и четвертого триггеров соответственно, единичный выход третьего триггера подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, единичный выход четвертого триггера подключен к второму входу четвертого и первому входу пятого элементов И, нулевые выходы третьего и четвертого триггеров подключены к вторым входам третьего и пятого элементов И, третьи входы которых подключены к выходу генератора импульсов, выход четвертого элемента, И подключен к ! 4 нулевым входам втoporo, третьего и четвертого триггеров и через счетчик - к нулевому входу первого триггера, выходы разрядов реверсивного счетчика через дешифратор подключены к одному входу шестого элемента

И, другой вход которого соединен с единичным выходом второго триггера, а выход подключен к нулевым входам третьего и четвертого триггеров и реверсивного счетчика, о т л и ч а шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены два блока синхронизации, пятый, шестой, седьмой и восьмой триггеры, седьмой, восьмой, девятый и десятый элементы И, четыре элемента ИЛИ, инвертор, источник эталонного напряжения, интегратор, и два компаратора, выходы блока пре" образования угла поворота в последовательность временных интервалов подключены к единичным входам пятого и шестого триггеров и к первым входам одного и другого блоков синхронизации соответственно, вторые и третьи входы блоков синхронизации соединены непосредственно

I и через инвертор с выходом генератора импульсов, а выходы блоков син" хронизации подключены к другим входам первого и второго элементов И соответственно, единичный выход пятого триггера подключен к седьмому элементу И, другой вход которого соединен с нулевым выходом третьего триггера, а выход через первый элемент ИЛИ подключен к прямому входу интегратора, единичный выход шестого триггера подключен к восьмому элементу И, другой вход которого соединен с нулевым выходом четвертого триггера, а выход через второй элемент ИЛИ подключен к инверсному входу интегратора, опорный вход ко11 9420 торого соединен с источником эталонного напряжения, а выход подключен к входам компараторов, выходы компараторов подключены к единичным входам седьмого и восьмого триггеров, S единичные выходы которых подключены к одним входам соответственно девятого и десятого элементов И, выход девятого элемента И через второй элемент ИЛИ подключен к инверсному входу интегратора, а выход десятого элемента И через первый эле" мент ИЛИ подключен к прямому входу интегратора, выходы третьего и девятого элементов И через третий элемент ИЛИ подключены к входу сложе, ния реверсивного счетчика, выходы пятого и десятого элементов И через четвертый элемент ИЛИ.подключены к входу вычитания реверсивно- 20

ro счетчика, выход генератора импульсов подключен к третьему входу чет.вертого элемента И, выход которого

89 12 подключен к нулевым входам пятого, шестого, седьмого и восьмого триггеров, выход шестого элемента И подключен к нулевым входам пятого и шестого триггеров и к нулевому входу интегратора, нулевом выход первого триггера подключен к нулевым входам пятого и шестого триггеров и к нулевому входу интегратора, а единичные выходы третьего и четвертого триггеров подключены к другим входам девятого и десятого weментов И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

У 409269,. кл. G 08 С 9/04,1972.

2. Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией. Под. ред А. А. Ахметжанова

М,, "Энергия", 1978. с. 181, рис.б.2.

3. Т м же, с. 187", рис. 6,5 (прототип).

942089

Составитель И. Назаркина

Техред К. Иыцьо Корректор М. Пожо

Редактор А. Иотыль филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4847/43 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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