ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД Российский патент 2003 года по МПК H03M1/64 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к преобразователям угла поворота вала в код, и может быть использовано в системах обработки данных.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный трансформаторный датчик, селектор октантов, суммирующие масштабные усилители, линейные множительные устройства, суммирующий блок, масштабные устройства, компаратор, регистр и блок управления (см. а.с. СССР 416717, кл. G 08 C 9/00, 1974 г.).

Недостатком преобразователя является его сложность, невысокая точность и отсутствие его контроля в процессе работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь угла поворота вала в код, принятый за прототип и содержащий (см. а.с. СССР 481929, кл. G 08 C 9/04, 1975 г.) синусно-косинусные трансформаторные датчики, выходы которых подключены ко входам коммутатора, выходы которых подключены ко входам интеграторов непосредственно и через попарно соединенные пороговые элементы - по входам элемента 4И-НЕ, выход которого подключен ко входу блока запуска и остановки интеграторов, выход которого подключен к управляющему входу функционального преобразователя напряжения в код и управляющим входам интеграторов, выходы которых подключены ко входам функционального преобразователя напряжения в код, выходы которого являются выходом преобразователя.

Недостатками преобразователя являются низкие надежность и достоверность выдаваемой информации, обусловленные отсутствием его автономного контроля в процессе работы.

Цель изобретения - повышение надежности, автономности, глубины контроля и достоверности выдаваемой информации.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные трансформаторные датчики, подключенные ко входам коммутатора, выходы которого подключены ко входам интеграторов непосредственно и через попарно соединенные пороговые элементы - ко входам элемента 4И-НЕ, выход которого подключен ко входу блока запуска и остановки интеграторов, выход которого подключен к управляющему входу функционального преобразователя напряжения в код и управляющим входам интеграторов, выходы которых подключены ко входам функционального преобразователя напряжения в код, введены задатчик команд, формирователь контрольного интервала времени, источник эталонного напряжения, ключевые элементы, счетчик, элемент И, блок формирования эталонного кода, цифровой компаратор и D-триггер, причем выход источника эталонного напряжения через параллельно соединенные ключевые элементы подключен к другим входам коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу счетчика, вход которого соединен с одним из входов формирователя контрольного интервала времени и подключен к выходу блока запуска и остановки интеграторов, выход задатчика команд подключен к другому входу формирователя контрольного интервала времени, выход которого подключен к управляющим входам ключевых элементов и к одному из входов элемента И, другой вход которого подключен к управляющему выходу функционального преобразователя напряжения в код, а выход подключен ко входу записи D-триггера, выходы функционального преобразователя напряжения в код подключены к одним из входов цифрового компаратора и одновременно являются первым выходом преобразователя, выходы блока формирования эталонного кода подключены к другим входам цифрового компаратора, выход которого подключен ко входу D-триггера, выход которого является вторым выходом преобразователя.

Структурная схема преобразователя угла поворота вала в код приведена на чертеже.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит синусно-косинусные трансформаторные датчики 1, коммутатор 2, интеграторы 3, функциональный преобразователь 4 напряжения в код, пороговые элементы 5 и 6, элемент 4И-НЕ 7, блок 8 запуска и остановки интеграторов, счетчик 9, источник 10 эталонного напряжения, ключевые элементы 11 и 12, задатчик 13 команд, формирователь 14 контрольного интервала времени, элемент И 15, цифровой компаратор 16, блок 17 формирования эталонного кода, D-триггер 18.

Выходы синусно-косинусных трансформаторных датчиков 1 соединены с одними из входов коммутатора 2, выход источника 10 эталонного напряжения через параллельно соединенные ключевые элементы 11 и 12 соединены с другими входами коммутатора 2, выходы коммутатора 2 соединены со входами интеграторов 3 непосредственно и через попарно соединенные пороговые элементы 5 и 6 - со входами элемента 4И-НЕ 7, выход элемента 4И-НЕ 7 соединен со входом блока 8 запуска и остановки интеграторов, выход блока 8 запуска и остановки интеграторов соединен с управляющими входами интеграторов 3, с управляющим входом функционального преобразователя 4 напряжения в код, с одним из входов формирователя 14 контрольного интервала времени и со входом счетчика 9, выход счетчика 9 соединен с управляющим входом коммутатора 2, выход задатчика 13 команд соединен с другим входом формирователя 14 контрольного интервала времени, выход формирователя 14 контрольного интервала времени соединен с управляющими входами ключевых элементов 11 и 12 и с одним из входов элемента И 15, выходы интеграторов 3 соединены со входами функционального преобразователя 4 направления в код, выходы функционального преобразователя 4 напряжения в код соединены с одними из входов цифрового компаратора 16 и одновременно являются первым выходом преобразователя, управляющий выход функционального преобразователя 4 напряжения в код соединен с другим входом элемента И15, выход элемента И15 соединен со входом записи D-триггера 18, выходы блока 17 формирования эталонного кода соединены с другими входами цифрового компаратора 16, выход цифрового компаратора 16 соединен со входом D-триггера 18, выход D-триггера 18 является вторым выходом преобразователя.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

При повороте вала синусно-косинусных трансформаторных датчиков 1 на некоторый угол α_i, напряжения с их выходных обмоток, пропорциональные sinα_i и cosα_i, через коммутатор 2, согласно выбранному счетчиком 9 адресу, соответствующему определенному параметру, последовательно во времени подключаются ко входам интеграторов 3, которые интегрируют входные напряжения в течение полупериода сигнальных напряжений, что обеспечивается пороговыми элементами 5 и 6, настроенными попарно на положительное и отрицательное пороговые напряжения, элементом 4И-НЕ 7 и блоком 8 запуска и остановки интеграторов и позволяет исключить ошибку от квадратурной составляющей и высших гармоник, кратных двум. В результате на выходе интеграторов 3 получаем


где U_m - амплитурное значение выходных сигнальных напряжений;
α_i - угол поворота синусно-косинусных трансформаторных датчиков 1.

Напряжения с выходов интеграторов 3 поступают на вход функционального преобразователя 4 напряжения в код, который преобразует напряжения, пропорциональные sinα_i и cosα_i, в код угла.

В контрольном цикле по сигналу задатчика команд 13 формирователь 14 контрольного интервала времени, в соответствии с сигналами синхронизации, поступающими с выхода блока 8 запуска и остановки интеграторов, вырабатывает последовательность импульсов, по которым на входы интеграторов 3 от источника 10 эталонного напряжения через ключевые элементы 11 и 12 и коммутатор 2 поступают напряжения, пропорциональные углу 45^o, т.е. напряжения, равные по величине. Интеграторы 3 интегрируют эти напряжения, в результате чего на их выходах получаем


Функциональный преобразователь напряжения в код преобразует напряжения sinα(45^o) и cosα(45^o) в код угла α=45^o, цифровой код с выхода которого поступает на первые входы цифрового компаратора 16, на вторые входы которого также поступает эталонный код угла α_эт=45^o с выхода блока 17 формирования эталонного кода. В результате сравнения кода угла α_кц=45⁰, полученного в контрольном цикле преобразования с кодом утла α_эт=45^o, поступающего с выхода блока 17 формирования эталонного кода на цифровом компараторе 16, последний при равенстве кодов, т.е.

α_кц(45°₎ = α_эт(45°₎ (3)
вырабатывает сигнал, соответствующий уровню ЛОГ.1, который по сигналу конец преобразования, поступающего с управляющего выхода функционального преобразователя 4 напряжения в код, через элемент И 15 записывает полученное значение "ЛОГ.1" в D-триггер 18, которое в конечном счете свидетельствует об исправной работе преобразователя в целом, и наоборот если коды не равны, т. е.

α_кц(45°₎ ≠ α_эт(45°₎, (4)
цифровой компаратор 16 вырабатывает сигнал, соответствующий уровню "ЛОГ. 0", который также по тому же сигналу конец преобразования, поступающего с управляющего выхода функционального преобразователя 4 напряжения в код, через элемент И 15 записывает полученное значение "ЛОГ.0" в D-триггер 18, которое говорит об неисправной работе преобразователя.

Таким образом, введение в преобразователь угла поворота вала в код задатчика команд, формирователя контрольного интервала времени, источника эталонного напряжения, ключевых элементов, счетчика, элемент И, цифрового компаратора, блока формирования эталонного кода и D-триггера позволяет повысить надежность, автономность, глубину контроля и достоверность выдаваемой преобразователем информации.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в автоматике и информационно-измерительной технике. Технический результат заключается в повышении надежности и достоверности. Преобразователь угла поворота вала в код содержит синусно-косинусные трансформаторные датчики, коммутатор, интеграторы, функциональный преобразователь напряжения в код, пороговые элементы, элемент 4И-НЕ, блок запуска и остановки интеграторов, задатчик команд, формирователь контрольного интервала времени, счетчик, источник эталонного напряжения, ключевые элементы, элемент И, блок формирования эталонного кода, цифровой компаратор и D-триггер. Технический результат достигается за счет преобразования в контрольном интервале времени эталонных напряжений и сравнения результата преобразования с имеющимся эталонным кодом, с последующим формированием сигнала исправности /отказа преобразователя. 1 ил.

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные трансформаторные датчики, подключенные ко входам коммутатора, выходы которого подключены ко входам интеграторов непосредственно и через попарно соединенные пороговые элементы - ко входам элемента 4И-НЕ, выход которого подключен ко входу блока запуска и остановки интеграторов, выход которого подключен к управляющему входу функционального преобразователя напряжения в код и управляющим входом интеграторов, выходы которых подключены ко входам функционального преобразователя напряжения в код, отличающийся тем, что в него введены задатчик команд, формирователь контрольного интервала времени, источник эталонного напряжения, ключевые элементы, счетчик, элемент И, блок формирования эталонного кода, цифровой компаратор и D-триггер, причем выход источника эталонного напряжения через параллельно соединенные ключевые элементы подключен к другим входам коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу счетчика, вход которого соединен с одним из входов формирователя контрольного интервала времени и подключен к выходу блока запуска и остановки интеграторов, выход задатчика команд подключен к другому входу формирователя контрольного интервала времени, выход которого подключен к управляющим входам ключевых элементов и к одному из входов элемента И, другой вход которого подключен к управляющему выходу функционального преобразователя напряжения в код, а выход подключен ко входу записи D-триггера, выходы функционального преобразователя напряжения в код подключены к одним из входов цифрового компаратора и одновременно являются первым выходом преобразователя, выходы блока формирования эталонного кода подключены к другим входам цифрового компаратора, выход которого подключен ко входу D-триггера, выход которого является вторым выходом преобразователя.