Способ преобразования угла поворота вала в код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К AITOPCKOA4Y CBHQETKRbCTBV

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»> 951354 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 26.09,80 (2l ) 2985907/18-2 с прнсоеднненнеи заявки № (23 ) П р нори тетОнублнковано 15.08.82. Бюллетень № 30 (5 l ) M. Кл.

f 08 С 9/00 (ЬаудареткииИ комитет

СССР ао долам изобретений н атеритий (53) УЛК 681.325 (088.8) Дата опубликования описания 19.08.82

А. К. Смирнов, И. П. Глаголев, Е. В. Замол

Л. H. Орлов и В. Д. Фатеев (72) Авторы изобретения дчиков

+ р. 4Т

1э Й К,1! -.,, (7I ) Заявитель

Р (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ 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.

Известен способ основанный на преобразовании угла в последовательность временных интервалов от "Старт до "Стоп импульсов, формировании пачки импульсов о путем заполнения одного из временных интервалов импульсами высокой частоты, суммировании импульсов пачки, масштабном изменении временного интервала от последнего импульса пачки до стоп-импулт !

5 са и измерении вновь полученного временного интервала путем заполнения его импульсами высокой частоты с последующим подсчетом этих импульсов fig .

Недостатком известного способа явля- о ется значительная погрешность при масштабном изменении временного интервала, а также погрешности формирования старт и стоп-импульсов.

Известен способ в котором угол поворота вала преобразуют в.последовательность временных интервалов с регулярным расположением их границ относительно импульсов высокой частоты, гранипы временных интервалов линейно смещают на один или несколько периодов импульсов высокой частоты за время измерения, формируют пачки импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и- суммируют импульсы определенного числа пачек за время иэмеренияГ2).

Недостатком известного способа является погрешность нелинейности смещения границ временных интервалов относитель но импульсов высокой частоты.

Наиболее близким по техническому решению к данному изобретению является способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на формировании за время измерения последовательности временных интервалов от старт до "стоп" импульсов, или от стоп до старт импульсов, пропорциональных углу поворота или его дополнению до 3600 формировании пачек импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммировании импульсов определенного числа пачек за время измерения f 3).

Недостатком известного способа явля-l ется погрешность, вызванная дискретным измерением каждого из временных интервалов как при случайном, так и регулярном расположении границ временных интервалов относительно импульсов высокой частоты.

Бель изобретения - повышение точности преобразования угла поворота вала в код. 15

Поставленная цель достигается тем, в что в способе преобразования угла поворота вала в код, основанном на формировании за время измерения последовательности временных интервалов ет Старт до стоп-импульсов,: пропорциональных углу поворота или его дополнению до 360о, формировании пачек импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммировании импульсов, формируют эталонное напряжение, которое в каждом из временных интервалов интегрируют эталонное напряжение or старт-импульса до соседнего импульса высокой частоты с положительным знаком, интегрируют эталонное напряжение от стоп-импульса до соседнего импульса высокой частоты с отрицательным знаком, полученное в результате интегрирования напряжение циклически, с частотой следо35 вания crapr-) стоп) импульсов, сравнивают с положительным и отрицательным эталонными уровнями эталонного напряжения, при превышении которых:формируют одиночные импульсы, которые с соответствующим знаком суммируют с импульсами пачек, и интегрируют эталонное напряжение с противоположным знаком за время, равное периоду следования импульсов высокой частоты.

На чертеже представлена структурная схема одного из возможных устройств, реализующих предложенный способ.

Устройство содержит блок 1 преобра50 зования угла поворота вала в последовательность временных интервалов от стартдо стоп-импульсов или от стоп- до старт импульсов, выходы которого подключены к одним входам элементов И 2 и 3 и формирователей 4 и 5 временных интер55 валов от старт-импульсов до соседнего импульса высокой частоты и от стопимпульсов до соседнего импульса высокой

3 95 13 54 4 частоты, генератор 6 импульсов высокой частоты, подключенный к другим входам элементов 2 и 3, формирователей 4 и 5 и к одним входам формирователей 7 и 8 временных интервалов, равных периоду следования импульсов генератора 6. Выходы формирователей 4 и 8 подключены к прямому входу интегратора 9, а выходы формирователей 5 и 7 подключены к инверсному входу интегратора 9, третий вход которого соединен с источником 10 эталонного напряжения питания, а выходы интегратора 9 через компараторы 11 и

12 подключены к другим входам формт -, рователей 7 и 8. Выходы элемента 2 и 1 формирователя 7 подключены к входу сложения реверсивного счетчика 13, выход вычитания которого соединен с выходами элемента 2 и формирователя 8.

Блок 1 формирует временные интервалы от старт- до стоп-импульсов или от стоп- до старт импульсов, пропорциональные измеряемому углу поворота или его дополнению до 360о, в течение которых рткрывается элемент 2 или элемент 3, и импульсы генератора 6 поступают соответственно на выход сложения или вычитания реверсивного счетчика 13. Формирователь 4 вырабатывает временные интервалы от каждого старт-импульса до следующего за ним импульса генератора 6. Старз» импульсу соответствует передний фронт сигнала с блока 1, открывающего элемент 2 или задний фронт сигнала с блока

1, поступающего на элемент 3. Формирователь 5 вырабатывает временные интер= валы от каждого стоп-импульса до следующего за ним импульса генератора 6.

Стоп-импульсу соответствует задний фронт входного сигнала элемента 2 или передний фрочт вх чого сигнала элемента 3. Интегратор 9 интегрирует эталонное напряжение источника 10 в течение временное интервала, вырабатываемого формирователем 4, с положительным знаком, а в течение временного интервала, вырабатываемого формирователем 5, с отрицательным знаком. По окончании измерения каждого временного интервала, вырабатываемого блоком 1, в интеграторе 9 вырабатывается напряжение, пропорциональное накопленной погрешности, вызванной дискретным измерением временных. интервалов с выхода блока 1. В компараторах 11 и 12 выходное напряжение интегратора 9 сравнивается с положительным и отрицательным эталонными уровнями, соответствующими одному кванту угловой величины. При превышении вы5 9513 ходного напряжения интегратора 9 одного иэ эталонных уровней срабатывает соо1ветствуюший компаратор 11 или 12 и на выходе формирователя 7 или 8 вырабатывается эталонный временной интер- вал, равный периоду следования импульсов генератора 6. Выходной импульс,. формирователя 7 (8) поступает на вход сложения (вычитания) реверсивного счет чика 13 и на инверсный (прямой) вход )o интегратора 9 для координации его выходного напряжения.

Методическая погрешность формирования выходного кода в реверсивном счетчике 13 за время измерения составляет

+ 1 квант независимо от числа суммируе. мых импульсов, что значительно меньше погрешности известных способов.

Если эталонные уровни компаратороь

11 и 12 выбрать с некоторым превышением половины уровня эталонных квантов то погрешность в предложенном способе уменьшится до 0,5 кванта.

В качестве базового объекта может быть принят способ преобразования угла поворота вала в код. Недостатком базового объекта является значительная среднеквадратическая погрешность усреднения (0,75 угл. с) при случайном расположении старт- и стоп-импульсов относительно импульсов заполнения временных интервалов. Использование предложенного изобретения обеспечивает практически исключение среднеквадратической погрешности. Расчетная величина инструменталь35 ной погрешности интегрирования составляет около 0,2 угл. с. Точность преобразования угла поворота в код существенноповьпиается.

Формула изобретения

Способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на формировании

54 б за время измерения последовательности временных интервалов от старт- до стопимпульсов и от стоп- до старт-импульсов угла поворота, формировании пачек импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммировании импульсов, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, формируют эталонное напряжение, которое в каждом из временных интервалов интегриру1от в течение времени от старчимпульса до соседнего импульса высокой частоты с положительным знаком, а от стоп-импульса до соседнего импульса высокой частоты - с отрицательным знаком, полученное в результате интегрирования напряжение циклически с частотой следования старт (стоп)импульсов сравнивают с положительным и отрицательным уровнями эталонного напряжения, при превышении которых формируют одиночные импульсы, которые с соответствующим знаком суммируют с импульсами пачек, и интегрируют эталонное напряжение с противоположным знаком за время, равное периоду следования импульсов высокой частоты.

Источники информации, принятые во внймание при экспертизе

1. Гитис Э. И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. Госэнергоиздат, 1961, с.,227, 173 - 176.

2. Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией под ред. Ахметжанова А. Л. М., Энергия, 1978, с. 179- 180.

3. Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией под ред. Ахметжанова А. А. М., Энергия „

1978, с. 164- 165 (прототип).

951354

Составитель И. Назаркина

Редактор Н, Воловик Техред С.Мигунова Корректор Н. КоРоль

Заказ 5954/58 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППГ! "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4