Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1983 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике, и может быть использовано в фазовых системах программного управления.

Известен преобразовательугла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, умножитель частоты, вход которого совместно со входом фазовращателя подключен непосредственно к источнику питания, делитель частоты, блок вьщеления полжительных отсчетных импульсов, блок вьщеления отрицательных отсчетных импульсов 1 .

Йедостатком известного преобразователя является малая рабочая скорость вращения вала фазовращателя, вследствие функциональной зависимости ее от дискретности преобразования фазы.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник питания, подключенный к входу первого формирователя импульсов и через фазовращатель к входу второго формирователя импульсов, выходы формирователей импульсов соединены с входами триггера, генератор импульсов злемент И и счетчик 2. . Недостатком известного преобразователя также является малая рабочая скортсть вращения вала фазовращения и малый диапазон преобразования угла.

Целью изобретения является повыщение быстродействия и расширения функциональных возможностей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе угла поворота вала в код, содержащем источник питания, подключенный к входу первого формирователя импульсов и входу фазовращателя, выход которого подключен к входу второго формирователя импульсов, генератор импульсов, первый, злемент И, выход которого соединен с первым входом счегшка, выход первого формирователя импульсов соединен с первым входом первого триггера, введены блок тактовых импульсов. Триггеры, синхронизаторы, злементы И, ИЛИ, делители частоты, одновибратор, третий формирователь импульсов, регистр и комбинационные сумматор, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом регистра, выходы второго и третьего формирователей импульсов соединеш 1 с первымивходами соответствующих тригеров, выходы всех триггеров соединены с nepBBiNm входами синхронизаторов, выходы которых соединены с первыми входами злементов И, выходы элементов И через соответствующие делители частоты соединены с вторыми входами триггеров, выход первого делителя частоты через одновибратор соединен с вторым входом регистра, выходы

второго и третьего элементов И соединены с входами комбинационного сумматора, второй выход которого через четвертый делитель частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первый выход блока такте- вых импульсов соединен с вторыми входами первого синхронизатора, второго и третьего элементов И, второй выход блока тактовых импульсов схэедииен с вторыми входами первого элементе И, второго и третьего синхронизаторов, выход фазовращателя соединен с входом третьего формирователя импульсов, а выход генератора импулъсов соединен с входом блока тактовых импульотв.

На фиг. 1 представлена функциональная

0 схема .преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - диаграммы, поясняюц.дае работу преобразователя.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, блок 2 тактовых импульсов, источ5 ник 3 питания, фазовращатель 4, формирователи 5-7 импульсов, счетчик 8, регистр..9, одновибратор 10, триггера 11-13, синхронизаторы 14-16, элементы 17-19 делители 20-22 частоты, комбинационный сумматор

Q 23, делитель 24 частоты и элемент ИЛИ 25, выходы 26 и 27.

Приведенные на фиг. 2 диаграммы ггоясняют работу узлов преобразователя, где обозначено: опорный сигнал О источника 3 пи- тания с частотой д(;, измерительный сигнал (f с выхода фазовращателя 4; выходные сигналы-б, 2, (3 с формирователей 5-7 импульсов; выходные сигнагты е,3е, элементов И 17-19, соответственно; выходной сигнал VX- элемента ИЛИ 25, выходной сигнал К одновибратора 10..

Преобразователь работает следующим образом. Блок 2 тактовых импульсов формирует две последовательности чередующихся тактовых импульсов (ТИ1 и ТИ2), длительность которых равна длительности импульсов генератора 1 импульсов, а частота на его выходах равна

f -- Tvi-1 2,

где f тмо i cTOTa первой и второй последовательности тактовых .. импульсов (ТИ1, ТИ2);

частота генератора 1 импуль55- сов,,.

Частота генератора 1 импульсов и коэффициент деления делителей 20-22 частоты при заданной частоте опорного сигнала источника 3 питания, выбираются исходя из требуемой дискретности преобразования фазы из соотношения. тиа . V NN 2N где Н - коэффициент деления делителей частота опорного сигнала источника питания. Сигнал (фиг. 2е) с выхода элемента И 17 подается на вычитающий вход счетчика 8. Сигналы с элементов И 18, 19 подаются на сум-, мирующие входы комбинационного сумматора 23. Сигналы с его выходов 26 Сумма И 27 Перенос подаются: с выхода 26 на элемент ИЛИ 25 череэ делитель 24 частоты, имеющий коэффициент деления 2, а с выхода 27 непосредственно. Результирующий сигнал с выхода элемента ИЛИ 25 подается на суммирующий вход счетчика 8 и представляет собой последовательность пачек отсчетных импульсов, следую.щих одна за дрртой, при частоте импульсов в в пачках, равной i-rvti 12 На регистр 9 подаются импульсы переписи (фиг. 2к) с выхода делителя частоты 20 череэ одновибратор 10. При неподвижном вале фазовращателя 4, при любом его положении; количество импуль; сов, поступающих на суммирующий и вычитающий входы счетчика 8, одинаково и результат отсчета, который переписывается в регистр 9 за каждый период следоваиия ттулъсав переписи не изменяется. Если схема работает после установки в нуль, то число, переписываемое в регистр, соответствует нулю. При повороте вала фазовращателя, соответствующем отставании фаэы, например йЧ (фиг. 2), в сигнале (фиг. 2и) этому изменению фазы соответствует отсутствие импульсов и на суммирующий вход счетчшса 8 поступит меньшее количество импульсов, чем на его вычитающий. Результат отсчёта, переписьюаемый в регистр 9, соответствует изменению фазы Л со знаком минус. При повороте вала фазовращателя, соответствующем опережению фазы, например fj, (фиг. 2), в сигнале (фиг. 2и) этому измене- нию фазы соответствует двойное количество импульсов, и иа суммир)аощий вход реверсивного счетчика 8 поступит большее количество импульсов, чем на его вычитающий. Результат отсчета, перепнсьгеаемый в регистр 9, соответсвует изменению фазы ДЧд. со знаком плнх;. Очевидно, что при изменении фазы изл«ерительного сигнала отнооггельно опорного на ве |Личину 2 ТС , в регистре 9 установится число, равное коэффищсенту деления делителей 20-22. Таким образом, изменению числа в регистре на Г соответствует поворот вала фазовращателя 4 на дискрету угла Л , рачную 2Я:/РМ, где Р - число пар полюса фазо-, вращателя. При повороте вала формирователя на угол ±:И 2ft| счетчике 8 накапливается число t / in t и р N 1 которое с частотой сигнала, (фиг. 2к) переписьгеается с соответ- , ствующим знаком в регистр 9. .Здесь И-лю-) бое число, отвечающее условию , где а - обозначает емкость счетчика 8. Таким образом, при надлежащем, выборе, Q, Р и : Ы вал фазовращателя может , поворачиваться на много еотен или даже тысяч оборотов, а предлагаемое устройство обеспечит соответствующее преобразование угла поворота в цифровый код. Максимальная угловая скорость фазовращателя в предлагаемом преобразователеИ д определяется как максимально допустимое изменение фазы измерительного сигнала, равное ТС 12.. За время Т12. опорного сигнала. Исходя из этого, с учетом числа пар полюСОЕ фазовращателя Р, L iiPJCKiaL -г fC ocт|2 рт где 5fjc. частота опорного сигнала (частота питания фазовращателя). Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет повысить- быстродействие по сравнению с известным за содт того, что допустимая угловая скорость преобразователя не зависит от величины дискретности и расширить его функциональные возможности за счет увеличения диапазона преобра:}оваш1я угла до ±И аГ. Оснащение станков с ЧПУ предлагаемым преобразователем с цифровой индикацией по. зволит оперативно производить установку ре- жущего инстрзт«ента в исходную точку и контроль размеров в процессе обработки деталей (при этом механическая привязка дополнительного фазового датчика не требуется).

ж

fiiiiiii fiiiiiiiiiiiiilit III II

IMili iliitl

1л iiiiiiii

IIIJII mill lUI-Iinill

tiinnnni

IIIIllllllllllll-llllilijliil

Li

liM

MLJimiLJ

11

Illllllil

I

Фиг. 2

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА НАЛА КОД, содержащий источник питания, подключенный к входу первого формирователя импульсов и входу фазовращателя, выход которого подключен к входу второго формирователя импульсов, генератор импульсов, первый элемент И, выход которого соединен с первым входом счетчика, выход первого формирователя, импульсов соединен с первым входом первого триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функшонапьных возможностей преобразователя, в него введены блок тактовых импульсов, триггеры, синхронизаторы, элементы И и ИЛИ, делители частоты, одновибратор, третий формирователь импульсов, регистр к комбинационный сумматор, первый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ; выход которого соединен с вторым входом счетчика, выход счетчика соеданен с первым входом регистра, выход второго и третьего формирователей импупьсов соединены с первыми входами соответствующих триггеров, выходы всех триггеров соединены с первыми входами синхронизаторов, выходы которых соединены с первыми входами элементов И, выходы элементов И через соответствующие делители, частоты соединены с вторыми входами триггеров, выход первого делителя частоты через одновибратор соединен с вторым входом регистра, выходы вторбго и третьего элементов И соед1тены с входами комбинационного сумматора, второй выход которого через четвертый делитель частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первый.выход блока тактовых импупьсов соединен с вторыми входами первого синхронизатора, второго и третьего элементов И, второй выход блока тактовых импульсов соединен с вторыми входами первого элемента , И, второго и третьего синхронизаторов, выход фазовращателя соединен с входом третьего формирователя импульсов, а выход гене-. ратора импульсов соединен с входом блока Од тактовых импупьсов. @ bD