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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах ЧПУ станками и промьаоленными роботами.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий датчик угла, фвзосдвигающую.цепь, компараторы, генератор импульсов, элементы И, триггеры, счетчик, элемент задержки и датчик циклов С Недостаток известного преобразователя - низкая помехоустойчивость, объясняющаяся высокой чувствительностью к температурным и временным изменениям параметров элементов.

Наиболее, близким к предлагаемому по технической сущности являет.ся преобразователь угла поворота вала в код, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, опорный делитель частоты, первый и второй сумматоры, формирователь импульсов,- блок ключевых элементов, датчик угла, фильтр, демодулятор, первый интегратор, второй интегратор, третий сумматор, преобразователь напряжение - частота, распределитель импульсов, первый и второй выходы которого соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы реверсивного счетчика соединены с соответствующими входами первого и второго сумматоров, другие входы которых подключены к третьему и четвертому выходам распределителя.импульсов 2 .

Недостатком известного преобразователя является низкая помехоустойчивость из-за наличия импульсных помех на выходе формирователя импулсов, а также из-за неполного подавления низкочастотных автоколебаний.

Кроме того, наличие второго интератора, исключаквдего ошибку по ускорению, приводит к необходимости введения специальных цепей запуска преобразователя.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с входом опорного делителя частоты, один выход опорного делителя частоты соединен с первым входом демодулятора, а другие его выходы соединены с пepвы и входами первого и второго сумматоров, формирователь импульсов, выходы которого через блок ключевых элементов соединены с входами датчика угла, выходы датчика угла через фильтр соединены с вторым входом демодулятора, выход демодулятора соединен с входом интегратора и первым входом третьего сумматора, преобразо- , ватель напряжение - частота,-выход которого соединен с первым входом распределители импульсов, первый и второй выходы распределителя импульсов соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчяка, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами первого и второго сумматоров,

0 третьи входы которых подключены к третьему и четвертому выходам распределителя импульсов, введены ре. гистр, компаратор, выпрямитель и источник напряжения смещения, вы- ,

5 ход которого соединен с первым входом выпрямителя, выход выпрямителя соединен с входом преобразователя напряжение - частота, выход генератора импульсов соединен с так{Товым входом регистра, выходы которого соедине«ы с -входами формирователя импульсов, выход интегратора соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого

5 соединен с вторым входом выпрямителя и через компаратор с вторым входом распределителя импульсов, выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными входами ре. гистра.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, опорный делитель 2 частоты, первый сумматор 3, второй

5 сумматор 4, регистр 5, формирователь 6 импульсов, блок 7 ключевых элементов, датчик 8 угла, фильтр 9, демодулятор 10, интегратор 11, третий сумматор 12, компаратор 13, 0 выпрямитель 14, преобразователь 15 напряжение - частота, распределитель 16 импульсов, реверсивный счетчик 17, источник 18 напряжения смещения.

5 Генератор 1 импульсов соединен с входом записи четырехразрядного регистра 5 и входом опорного делителя 2 частоты, представляющего собой двоичный, двоично-десятичный или

какой-либо другой счетчик. Сумматоры 3 и 4 представляют собой стандартные сумматоры, осуществляющие сравнение кодов опорного делителя 2 частоты и реверсивного счетчика 17. Регистр 5 состоит из четырех

триггеров типа D, работающих по тактовым сигналам от генератора 1 импульсов. Формирователь 6 импульсов преобразует модулированные по фазе сигналы в широтно-модулированные и

содержит в своем составе элементы НЕ и И. Блок 7 ключевых элементов преобразует логические сигналы-на его входе в аналогичные мощные сигналы для питания датчика 8 угла,

в качестве которого может быть использован синусно-косинусный транс форматорный датчик (ВТ, резольвер, ИНДУКТОСИН.И т.п.) С выхода датчика 8 угла сигнал через фильтр 9, представляющий собой частотно-зависимый усилитель, например, на one рационных усилителях поступает на демодулятор 10, выполняющий функции фазочувствительного выпрямителя. Интегратор 11 и третий сумматор 12 представляют собой элементы последовательной коррекции преобразователя и могут быть реализованы стандартной схемой на операционных усилителях. С выхода третьего сумматора 12 сигнал поступает на компаратор 13 и через выпрямитель 1.4 на преобразователь 15 напряжение частота. Преобразователь 15 напряжение - частота реализуется на основе интегратора, компаратора и разрядного ключа на основе схем, приведенных в 3. Схемы интегратора 11, третьего сумматора 12, компа ратора 13 и выпрямителя 14 также приведены в Распределитель 16 импульсов может быть регшизован на элементах И-НЕ, НЕ и триггере типа D. Преобразователь работает следующим образом.. Импульсы тактовой частоты от генератора 1 импульсов заполняют опор ный делитель 2 частоты. На входы первого сумматора 3 информация от опорного делителя 2 и реверсивного счетчика 17 поступает в прямых кодах. На входы второго сумматора 4 информация от опорного делителя 2 поступает в прямом коде, а от ревер сивного счетчика 17 - в обратном ко де. На выходах сумматоров 3 и 4 формируются пря1 юугольные сигналы. Модулированные по фазе в соответствии с кодом реверсивного счетчика 17, однако указанные сигналы в силу ограниченного быстродействия сум маторов и опорного счетчика имеют большое количество провалов и выбросов, для исключения влияния которых введен регистр 5, в котором фик сируются сигналы с выходов сумматоров после каждого изменения кода в опорном делителе 2 частоты. Сигналы с выходов регистра 5 через фор мирователь 6 импульсов, формирующий две последовательности чередующихся разнополярных широтно-модулированных прямоугольных импульсов, поступают на блок 7 ключевых элемен тов , выходы которого соединены с входными обмотками датчика 8 угла. Выходной сигнал с датчика 8 угла через фильтр 9, выделяющий первую гармонику напряжения, поступает на демодулятор 10. На выходе демодулятора 10 формируется напряжение рассогласования, -поступающее на вход интегратора 11. Выходные напряжения интегратора 11и демодулятора 10 с соответствующими масштабными коэффициентами, обеспечивающими устойчивость,, точность и быстродействие устройства, суммируются на третьем сумматоре 12, напряжение с выхода.сумматора 12поступает на компаратор 13 и выпрямитель 14. На выходе компаратора 13 формируется логический сигнал, определяющий знак напряжения на выходе сумматора 12, а на выходе выпрямителя 14 формируется напряжение„ ВЫХ . где и. - напряжение на выходе выпObfAл J Р51мителя 14; Ugj( - напряжение на его входе; - напряжение смещения от источника 18. Напряжение с выхода выпрямителя 14 поступает на преобразователь 15 напряжение - частота, на выходе которого формируются импульсы, частота которых прямо пропорциональна входному напряжению. Сигналы с выходов преобразователя 15 напряжение - частота и компаратора 13 поступают на входы распределителя 16 импульсов, на одном выходе которого формируется последовательность импульсов при нулевом значении сигнала с компаратора 13, на другом - при его единичном значении. При вращении вала датчика 8 уг.ла на выходе третьего сумматора 12 формируется напряжение, полярность которого зависит от направления вращения вала датчика 8 угла. При большой скорости вращения импульсы, формируемые преобразов.ателем напряжение - частота, через распределитель 16 импульсов, поступает на один из входов реверсивного счетчика 17, корректируя его код в соответствии с изменением положения датчика. В автоколебательном режиме (чередование сигнала на выходе компаратора 13) распределитель 16 импульсов не пропускает импульсы с выхода преобразователя напряжение - частота на входы реверсивного счетчика, при этом преобразователь, оставаясь замкнутым по цепи обратной связи, сохраняет код реверсивного счетчика неизменным. Таким образом, применение регистра при формировании фазомодулированных сигналов позволяет повысить помехозащищенность преобразователя за счет исключения высокочастотных помех в сигналах питания датчика угла, а включение в состав преобразователя компаратора и выпрямителя позволяет в автоколебательном режиме с помощью распределителя имиу.пьсов исключить импульсы с выхода преобразователя напряжение - частота на входы реверсивного счетчика. Кроме того, исключение из схемы предлагаемого преобразователя второго интегратора д,аёт возможность использования преобразователя без специальных цепей запуска.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с входом опорного делителя частоты, один выход опорного делителя частоты соединен с первым входом демодулятора, а его выходы соединены с первыми входами первого и второго сумматоров, фор-:, мирователь импульсов, выходы котррого через блок ключевых элементов соединены с входами датчика угла, выходы датчика угла через фильтр соединены с вторым входом демодулятора, выход демодулятора соединен с входом интегратора и первым входом третьего сумматора, преобразователь напряжение - частота, выход которого соединен с первьли входом i распределителя импульсов, первый и второй выходы распределителя импульсов соединены с суммирующим и вычитаюыим входами реверсивного счетчика, -выходы которого соединены с соответствукнф1ми вторыми входами первого и второго сулматоров, третьи входы которых подключены к третьему и четвертому выходам распределителя импульсов, отличающий с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости преобразователя, в него введены регистр, компаратор, выпрямитель и источник напряжения смещения, выход которого соединен с первым входом выпряtmTena, выход выпрямителя соединен с входом преобразователя напряжение частота, выход генератора импульсов соединен с тактовым входом регистра, выходы которого соединены с входами формирователя импульсов, выход интегратора соединен с вторым Ю входом третьего сумматора, выход которого соединен с вторьм входсял О 00 4 01 выпрямителя и через компаратор с вторым входом распределителя импульсов , выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными, входами регистра.;

ОЧ