ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД Российский патент 2005 года по МПК H03M1/64 H03M1/24 

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, 1972 г.).

Недостатком преобразователя является его сложность, невысокая точность и низкая достоверность выдаваемой информации.

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 пороговые элементы, настроенные попарно на положительные и отрицательные пороговые напряжения, подключены ко входам элемента 4И-НЕ, выход которого подключен ко входу блока запуска и остановки интеграторов, выход которого подключен к управляющему входу функционального преобразователя отношения напряжений в код и к управляющим входам интеграторов, выходы которых подключены ко входам функционального преобразователя отношения напряжений в код.

Недостатком преобразователя является низкая достоверность выдаваемой информации, обусловленная невозможностью обнаружения кратковременных сбоев и искажений преобразуемой и передаваемой информации с синусно-косинусных трансформаторных датчиков в рабочем режиме.

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

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные трансформаторные датчики, выходы которых подключены ко входам коммутатора, выходы которого через пороговые элементы, настроенные попарно на положительные и отрицательные пороговые напряжения, подключены ко входам элемента 4И-НЕ, выход которого подключен ко входу блока запуска и остановки интеграторов, выход которого подключен к управляющему входу функционального преобразователя отношения напряжений в код и к управляющим входам интеграторов, выходы которых подключены ко входам функционального преобразователя отношения напряжений в код, введены оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, вычитающее устройство, пороговое устройство и счетчик, вход которого подключен к выходу блока запуска и остановки интеграторов, а выход - к управляющему входу коммутатора и входам считывания оперативного и постоянного запоминающих устройств, информационные выходы функционального преобразователя отношения напряжений в код подключены к информационным входам оперативного запоминающего устройства, к первым информационным входам вычитающего устройства и одновременно являются первым выходом преобразователя, управляющий выход функционального преобразователя отношения напряжений в код подключен ко входу управления порогового устройства и входу записи оперативного запоминающего устройства, выходы которого подключены ко вторым информационным входам вычитающего устройства, выходы которого подключены к первым входам порогового устройства, вторые входы которого подключены к выходам постоянного запоминающего устройства, а выход 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, интеграторы 3, функциональный преобразователь 4 отношения напряжений в код, пороговые элементы 5 и 6, элемент 4И-НЕ 7, блок 8 запуска и остановки интеграторов, счетчик 9, оперативное запоминающее устройство 10, вычитающее устройство 11, пороговое устройство 12 и постоянное запоминающее устройство 13.

Выходы синусно-косинусных трансформаторных датчиков 1 соединены со входами коммутатора 2, выходы коммутатора 2 соединены со входами интеграторов 3 непосредственно и через пороговые элементы 5 и 6, настроенные попарно на положительные и отрицательные пороговые напряжения, соединены 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 отношения напряжений в код и со входом счетчика 9, выход счетчика 9 соединен с управляющим входом коммутатора 2 и входами считывания оперативного запоминающего устройства 10 и постоянного запоминающего устройства 13, информационные выходы функционального преобразователя 4 отношения напряжений в код соединены с информационным входами оперативного запоминающего устройства 10, с первыми информационными входами вычитающего устройства 11 и одновременно являются первым выходом преобразователя, управляющий выход функционального преобразователя 4 отношения напряжений в код соединен со входом записи оперативного запоминающего устройства 10 и со входом управления порогового устройства, выходы оперативного запоминающего устройства 10 соединены со вторыми информационными входами вычитающего устройства 11, выходы вычитающего устройства 11 соединены с первыми входами порогового устройства 12, выходы постоянного запоминающего устройства 13 соединены со вторыми входами порогового устройства 12, выход порогового устройства 12 является вторым выходом преобразователя.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Напряжения с выходов синусно-косинусных трансформаторных датчиков 1, пропорциональные sinαi и cosαi, через коммутатор 2, согласно выбранному счетчиком 9 адресу, соответствующему определенному входному параметру, последовательно во времени подключаются ко входам интеграторов 3, которые интегрируют входные напряжения в течение половины периода сигнальных напряжений, что обеспечивается пороговыми элементами 5 и 6, настроенными попарно на положительные и отрицательные пороговые напряжения, элементом 4И-НЕ 7 и блоком 8 запуска и остановки интеграторов и, тем самым, позволяет исключить ошибку от квадратурной составляющей и высших гармоник, кратных двум. Напряжения с выходов интеграторов 3, пропорциональные sinαi и cosαi, поступают на входы функционального преобразователя 4 отношения напряжений в код, который преобразует их в код угла Nαi.

В каждом цикле преобразования код угла Nαi из функционального преобразователя 4 отношения напряжений в код, соответствующий определенному параметру Xi, по сигналу конец преобразования (КП) записывается в i-ую ячейку оперативного запоминающего устройства 10. Оперативное запоминающее устройство 10 предназначено для хранения кодовой информации угла (Nαi-Nαm) каждого из параметров в течение одного цикла опроса, а постоянное запоминающее устройство 13 - для хранения пороговых значений, соответствующих скорости и диапазону изменения каждого из считываемых параметров.

Таким образом, по сигналу счетчика 9, соответствующему определенному входному параметру, на выходе оперативного запоминающего устройства 10 будет присутствовать кодовая информация Nαi, считанная в предыдущем цикле опроса одного из входных параметров, а на выходе постоянного запоминающего устройства 13 - пороговое значение, соответствующее i-му параметру.

Следовательно, в каждом цикле преобразования на первом и втором входах вычитающего устройства 11 будут присутствовать кодовые информации, соответствующие одному из параметров в текущем (tj) и в предшествующем (tj-1) циклах преобразования. Вычитающее устройство 11 формирует значение разности этих величин, т.е.:

Величина разности ΔNαi с выхода вычитающего устройства 11 поступает на первый вход порогового устройства 12, на второй вход которого поступает пороговое значение Пi из постоянного запоминающего устройства 13, которое выбирается исходя из максимально возможной (допустимой) скорости и диапазона изменения i-го параметра. Пороговое устройство 12 сравнивает эти значения по абсолютной величине. Если в результате сравнения абсолютная величина:

пороговое устройство 12 вырабатывает потенциал, соответствующий уровню "лог.0", что говорит о правильности обработанной информации в опрашиваемом цикле преобразования и соответствует исправной работе преобразователя, а если в результате сравнения абсолютная величина:

пороговое устройство 12 вырабатывает потенциал, соответствующий уровню "лог. 1", что говорит о произошедшем сбое или искажении обработанной информации в опрашиваемом цикле преобразования и свидетельствует о неисправной работе преобразователя.

Таким образом, введение в преобразователь угла поворота вала в код оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства, вычитающего устройства, порогового устройства и счетчика позволяет получать информацию как о кратковременных сбоях, так и о ее искажениях, вызванных дестабилизирующими факторами (прерываниями питания, бросками и пульсациями питающих напряжений и т.п.), и тем самым повысить автономность, глубину контроля и достоверность выдаваемой преобразователем информации.

Устройство относится к области вычислительной техники и может быть использовано в автоматике и информационно-измерительной технике. Техническим результатом является повышение автономности, глубины контроля и достоверности выдаваемой информации. Устройство содержит синусно-косинусные трансформаторные датчики, коммутатор, интеграторы, пороговые элементы, элемент 4И-НЕ, блок запуска и остановки интеграторов, функциональный преобразователь отношения напряжений в код, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, вычитающее устройство, пороговое устройство, счетчик. 1 ил.

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные трансформаторные датчики, выходы которых подключены ко входам коммутатора, выходы которого подключены ко входам интеграторов непосредственно и через пороговые элементы, настроенные попарно на положительные и отрицательные пороговые напряжения, подключены ко входам элемента 4И-НЕ, выход которого подключен ко входу блока запуска и остановки интеграторов, выход которого подключен к управляющему входу функционального преобразователя отношения напряжений в код и к управляющим входам интеграторов, выходы которых подключены ко входам функционального преобразователя отношения напряжений в код, отличающийся тем, что в него введены оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, вычитающее устройство, пороговое устройство и счетчик, вход которого подключен к выходу блока запуска и остановки интеграторов, а выход - к управляющему входу коммутатора и входам считывания оперативного и постоянного запоминающих устройств, информационные выходы функционального преобразователя отношения напряжений в код подключены к информационным входам оперативного запоминающего устройства, к первым информационным входам вычитающего устройства и одновременно являются первым выходом преобразователя, управляющий выход функционального преобразователя отношения напряжений в код подключен ко входу управления порогового устройства и входу записи оперативного запоминающего устройства, выходы которого подключены ко вторым информационным входам вычитающего устройства, выходы которого подключены к первым входам порогового устройства, вторые входы которого подключены к выходам постоянного запоминающего устройства, а выход является вторым выходом преобразователя.