Преобразователь угла поворота вала в код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскии

Социалистически

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27 02 ° 81 (21) 3251671/18-24 ($g) М. Кд 3

G 08 С 9/00 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР по делан изобретений и открытий (23) Приоритет— (33) УДК 681.325 (088. 8) Опубликовано 300Я82 ° Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 3009.82

М.А.Габидулин, П.С..Плотников, А.В.Киселев, В.A.Áàáàéöås и Е.Г.Саженов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА, .В КОД

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в цифровых системах управления угловыми положениями механизмов привода.

Известен фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, основанный на использовании растровых сопряжений и внутришаговой фазовой интерполяции 13.

Известен преобразователь, содержащий генератор импульсов, подключен.ный через делитель частоты к фаэорасщепителю, выходы которого соединены с входами фазового растрового 1з интерполятора (фазовращателя), выход которого через фильтр подключен к компаратору f2).

Недостатком такого преобразователя является наличие значительных погрешностей, вносимых фильтром и эксцентриситетом дисков фазовращателя °

Известен преобразователь, содержащий двухфазовый генератор синусоидальных напряжений несущей частоты, подключенный к фаэовращателю, выход которого через усилитель, фильтр и компаратор подключен к блоку управления счетом, состоящего из тригrepas, элементов .И, блокинг-генератора, двухфазового генератора тактовых импульсов и двух счетчиков, вы ходы блока управления счетом подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика. Фаэовращатель содержит диск с радиеитьной растровой решеткой, источник излучения, оптически связанный через сопряжение радиальной растровой решетки с издбражением ее проекции посредством стекловолосяного светопровода с диаметрально-противоположной частью с четырьмя приемниками излучения, подключенными к суве ирующей схеме, которая питает двухфазный генератор нес.щей частоты С33.

Недостатком этого преобразователя являются значительные погрешности, вносимые двухфазным генератором синусоидального напряжения, усилителем, фильтром и компаратором, а также сложность схемы управления счетом.

Известен также фотоэлектрический преобразователь угла в код, в точном отсчете которого включен фазовращатель, содержащий два канала преобразования, каждый из которых представлен усилителями, подключен- . ными к ним источниками и приемниками

963034 излучения, оптически связанными через четырехфазовое растровое сопряжение 4 ).

Недостатком преобразователя является наличие двух аналоговых каналов преобразования фазового сдвига в 5 код, а также разные по величине погрешности, вносимые этими каналами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала 10 в код, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, первый счетчик, фазовращатель, компаратор, усилители мощности, подключенные динен с выходом триггера, подключен- 2О ного к вычитающему входу второго счетчика, второй выход фазовращателя подключен к третьему дополнительному счетчику, прямой выход старшего разряда которого подключен к управляющему входу коммутатора, выходы разрядов третьего счетчика подключены к дешифратору, первый выход которого подключен к установочному входу второго счетчика, а третий выход дешиф-. ратора и выход нуль-оргайа подключе-, ны к входам второго элемента И-f 5). сложность фазовращателя, так и слож- 35 ность электрической схемы преобразо45

55 вой половины цикла, когда закончатся переходные процессы, вызванные ком65 мутацией питателя фазовращателя 10, к фазовращателю, на выходе которого — фильтр, подключенный к нуль-органу, а выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, другой вход которого сое

Недостатком устройства является как конструктивно-технологическая вателя, например, использование счетчиков с. параллельным переносом и реверсивным пересчетом.

Цель изобретения — упрощение преобразователя.

Поставленная цель достигается заменой фазовращателя на фотоэлектрический с двумя диаметрально-противоположными относительно оси вращения каналами четырехфазового растрового сопряжения, а также введение второго коммутатора, третьего усилителя и третьего элемента И, причем второй коммутатор входами подключен к выходам фазорасщепителя, а управляющий вход этого коммутатора подключен к инверсному выходу старшего разряда третьего счетчика, усилители на входе второго канала фазовращателя подключены к выходам второго коммутатора, а выходы обоих каналов фазовращателя объединены.и подключены к фильтру через третий усилитель, второй выход дешифратора подключен к старшему входу второго элемента И, выход которого подан на один из входов триггера, третий выход с дешифратора и выход с нуль-органа подан на входы третьего элемента И, выход которого подан на другой вход триггера.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Предлагаемый преобразователь со.— держит генератор 1 импульсов, счетчик 2,фазовращатель 3, счетчик 4, дешифратор 5, коммутаторы б и 7, блоки 8 и 9 усилителей, фазовращатель 10, усилитель 11 сигнала фазового сдвига на выходе фазовращателя, фильтр 12, нуль-орган 13, элементы

14 и 15 И, триггер 16, элемент 17

И и счетчик. 18. Преобразователь работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов, работая непрерывно, заполняет импульсами счетчик 2, старший разряд которого поступает на фазорасщепитель З.Выходы 1- IV фазорасщепителя 3 выдают сигналы, первая гармоника которых пропорционально slI1, с050 t — slI1(gt и - cosset„ tl n eM cntH c первого выхода фазорасщепителя 3 одновременно поступает и на счетный вход счетчика 4 и на первые входы коммутаторов б и 7. На входы П -lY коммутатора б подаются сигналы с одноименных выходов фазорасщепителя 3, а на входы П- iV коммутатора 7 -ЧЧ

illÈ П выходы фазорасщепителя 3. На управляющие входы М коммутаторов б и 7 поступают сигналы управления с прямого и инверсного выходов последнего разряда счетчика 4.

Благодаря такой схемной организации управления коммутаторов б и 7» сигналы фазовращателя 3 попеременно включают в работу (т.е. в два такта) оба канала фаеовращателя 10 через блоки 8 и 9 усилителей. Пройдя соответственно растровые сопряжения,сигналы фазового сдвига по обоим каналам подаются в одну шину, т.е. проходят обработку по одному каналу аналоговой части преобразователя, благодаря разделению по времени,усиливаются усилителем 11 и поступают на фильтр 12, в котором выделяется первая гармоника сигнала, фаза которой пропорциональна углу поворота.

В момент перехода выходного сигнала фильтра 12 через нуль при изменении его полярности с минуса на плюс, нуль-орган 13 формирует импульс, поступающий параллельно на первый входы элементов 14 и 15 И.

В начале первой половины цикла ра6оты (т.е. в начале работы третьего счетчика 4) преобразователя с первого выхода дешифратора 5 поступает сигнал, устанавливающий счетчик 18 в нулевое состояние, а в конце пер963034 с второго выходе дешифратора 5 поступает сигнал на второй вход элемента

14 И, совпадающий по фазе с опорным (т.е. первая гармоника которого пропорциональна sinmt) сигналом питания фазовращателя 10 и имеющий длительность, равную периоду сигналов фазовращателя 10. При этом фазовый сигнал с нуль-органа 13, пройдя через элемент 14 И, устанавливает триггер 16 в единичное состояние, а выходные импульсы генератора 1 проходят через элемент 17 на счетный суммируюций вход счетчика 18.

В конце второго цикла работы, после окончания переходных процессов с третьего выхода дешифратора 5 поступает сигнал, синфазный с началом периода опорного сигнала питания фазоврацателя 10, на второй вход элемента 15 И, имеющий длительность, равную периоду сигналов питания фазовращателя 10.

При этом фазовый сигнал, сформированный диаметрально-противоположным каналом фазовращателя,пройдя усилитель 11, фильтр 12 и нуль-орган

13, а также элемент 15 Н, возвращает триггер 16 в нулевое состояние,а счетчик 18 прекрацает подсчет импуль-. сов генератора 1.

В результате этого код, зафикси-, рованный счетчиком 18 пропорционален разности фазовых сдвигов фазовращателя 10 в первую и вторую половины цикла работы

N I tu1-чу! т где Х вЂ” число импульсный. код угла поворота вала за цикл работы преобразователя;

Ч>, — фазовый сдвиг по Х-.ому каналу фазовращателя;

Ч вЂ” фазовый сдвиг по Д-ому ка2 налу фазовращателя.

При этом фазовые сдвиги Фл. и Ц пропорциональны углу поворота вала, т.е. ч„ (v- м)

Ф (-9.И), 30

Формула изобретения

35 где — угол поворота вала, отсчитываемый в 1 канале;

-4 — угол поворота вала, отсчитываемый в П диаметральнопротивоположном канале;

ЬЧ вЂ” угловая ошибка, обусловленная эксцентриситетом фазовращателя и вносимая электронной частью схемы преобразования блока 8 и 9 усилителей, усилитель 11, фильтр 12, нуль-орган 13.

Результирующий код счетчика 18 пропорционален удвоенному углу поворота вала преобразователя за цикл работы

Ис 21, 40

В случае отсутствия вращения вала в течение цикла преобразования счетчик 18 остается в нулевом состо-. янии, подтверждаюцим неподвижность вала.

Таким образом, двухтактный режим работы на два диаметральнопротивоположных относительно оси врацения канала фотоэлектрического фазовращателя обеспечивает как конструктивнотехнологическое упрощение фазовращателя, так и в целом преобразователя угла поворота вала в код за счет упрощения схемы коммутаторов (обыкновенные блоки вентилай); упрощения схем второго счетчика 4 (счетчик нереверсивный); ликвидации лишней параллельной цепи переноса вместе с блоком вентилей содержимого счетчика 2 в счетчик 18, замены аналогового дифференцирующего элемента дискретным третьим элементом 15 И; упроцения.схемных связей между элементами преобразователя.

Экономическая эффективность от использования преобразователя составит не менее 30-40 тыс. руб. в год при объеме использования в народном хозяйстве преобразователей порядка ста штук.

Возможны разработки преобразователя с габаритами, меньшими в 1,52 раза по сравнению с прототипом.

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, пер-. вый счетчик, фазорасщепитель, первый коммутатор, первый блок усилителя и один канал фазовращателя, выход которого через последовательно соединенс ные усилитель и фильтр соединен с входом нуль-органа, выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, выход первого элемента И соединен с входом второго счетчика, вход обнуления которого соединен с первым входом дешифратора, первый выход фазорасцепителя соединен со счетным входом третьего счетчика, все выходы которого соединены с входами дешифратора, а прямой выход старших разрядов третьего счетчика подключен к управляюцему входу третьего коммутатора, и второй элемент И, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и упрощения, в него введены второй коммутатор, второй блок усилителей и третий элемент И, фазовращатель выполнен с двумя диаметральнопротивоположными относительно оси вращения каналами, выходы фазовращателя соединены с входами второго кам963034

Составитель И.Назаркина

Редактор Т.Лопатина Техред М.Рейвес Корректор Н.Король

Заказ 7521/74 Тираж 642 Подпчсное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент" r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4 мутатора, выходы которого через второй блок усилителя соединены с входамн другого канала фазовращателя, выход которого соединен с входом усилителя, инверсный выход старших разрядов третьего счетчика подключен к 5 управляющему входу второго коммутатора, выход нуль-органа соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединенн оотвртственно с вторыми третьим, 10 выходом дешифратора, выходы второго и третьего элементов И соединены с входами триггера.

Ис точни ки и н формации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Фотоэлектрические преобразова- тели информации. Под ред. Преснухи-на Л.Н. М., "Машиностррение", 1974, с.211-230.

2. Преснухин Л.Н. и,цр. Фазовый растровый интерполятор с применением фильтра. В кн. "Элементы цифровых систем управления.", Л., "Наука", .

1971, с.176-182.

3. Преснухин Л.Н. и др. Муфтовые растровые датчики положения и их применение. М., "Машиностроение", 1969, с.161-165.

4. Разработка оптического преобразователя угол-код и исследование его работы в контуре поведения крупных установок типа П-2500. Отчет- по

НИР, этап 1.2 МИРЭА, 9 73052737.

М., 1979, с.10 и 22.

5. Авторское свидетельство СССР

Р 658985, кл.G 08 С 9/00, 1976 (прототип).