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

Изобретение относится к автоматике, телемеханике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления. Известен преобразователь угол - коц в котором питание авухфазной обмотки фазовращателя осуществляется от функционального преобразователя код - напряжение, а напряжение с оанофазной обмот является управлякнаим. Обязательными узлами преобразователя угол - код явлЯ ются последовательно подсоециненные к выходной обмотке фазочувствительный выпрямитель, генератор переменной частоты и реверсивный счетчик с логичес- и:им устройством, управляемым фазочув- ствительным выпрямителем С НедостатЬк данного преобразователя угол - код - болыиие аппаратные затраты на реализацию преобразователя код - напряжение, основного узла, определяюще го точность преобразования. Преобразователь код - напряжение может пред- ставляуь собой трансформатор с перемен ным коэффициентом трансформации либо управляемый резисторный делитель. В обоих случаях управление ведется с по мощью прецизионных развязанных «шютей , переменного тока с малым проходным со противлением в открытом состоянии и высоким - в закрытом. Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является преобразо ватель угла поворота вала и код, соаержаший счетчик с переменным коэффициентом целения, первый реверсивный счет чик и последовательно соединенные генератор импульсов, целитель частоты, иоточник питания фазовращателя, фазовращатель и формирователь фазового импульса, а также блок коэффициентов и блок выявления величины и знака приращения угла С 2 3 . Однако в известном преобразователе угол - код отсутствует возможность измерения скороста вращения вала. Кроме того, это устройство является сложным. Целью изобретения является расщире- ние функционгшьных возможностей преобр зователя угла поворота вала в код за сч изменения скорости вращения вала фазоврашетеля, упрощение преобразователя за счет нового схемного решения. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий счетчик с перем ным коэффициентом деления, первый реверсивный счетчж и последовател но соединенные генератор импульсов, дел тель частоты, источник питания фазовра- щателя, фазовращатель и формирователь фазового импульса, введены второй реверсивный счетчик, коммутатор, блок регистрации и фазовый дискриминатор, первый вход которого соединен с выходом формирователя фазового импульса, а второй вход - с выходом первого реверсивного счетчика, выходы фазового дискриминатора соединены с входами второго реверсивного счетчЪка, информационные выходы которого подключены к управляющим входам счетчика с переменным коэффициентом деления, первый вход коммутатора соединен с первым выходом генератора импульсов, второй выход которого соединен со счетным входом счетчика с переменным коэффициентом целения, знаковый выход второго реверсивного счетчика соединен с вторым вхоаом коммутатора, первый и второй выходы которого соединены с входами первого реве{ сивного счетчнка, а третий в четвертый выходы - с входами блока регнстрецви, третий вхоа коммутатора соединен с выходом счетчика с переменным коэ4 фициентом деления. На фиг. 1 привеоена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фшг. 2 - временные диаг раммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг. 3 - схема коммутатора, вариант; на фиг. 4 - схема фазоваго цискриминагора. Преобразователь угла поворота вала в коа содержит генератор 1 импульсов, оелвтель 2 частоты, источник 3 питания, фаэоврашатель 4, формирователь 5 фаао-. вого импульса, фазовый дискриминатор 6, реверсивный счетчик 7, счетчик 8 с переменным коэффициентом деления коммутатор 9, реверсивный счетчик 1О, блок 11 регистрации, ось 12 фазовращателя. На фиг. 2 обозначено: 13 - выкоднрй сигнал фазовращателя 4; 14 - фазовый импульс на вьсходе формирователя 5; 15 опорный сигнал на выходе реверсивного счетчика 1О; 16 - суммирующий импульс на выходе фазового дискриминатора 6; 17 - вычитающий импульс на выходе фазового дискриминатора; 18 - тактовые импульсы на первом выходе генератора 1; 1& - TiaKTaBbie импульсы на втором выходе генератора 1; 2О - импульсы на выходе счетчика 7 с пер2ме1шы г коэффициентом целения; 21 - импульсы на суммиру1сш1ем входе реверсивного счетчика 10; 22 - импульсы на вычитакхдем входе реверсивного счетчика 10; 23 - импульсы на суммирующем вхоае блока 11 регистрации; 24 - импульсы на вычитающем входе блока 11 регист рации. Генератор 1 импульсов преаставляет собой станцартный двухфазный генератор, на выходах которого формируются две несовпадающие во времени серии импуль сов 18 и 19 (фиг. 2). Делитель 2 частоь ты представляет собой стандартный с коэффициентом деления N , который в случае двоичной системы равен (sl 2, где h - число разрядов делителя. Источник 3 питания, фазовращателя состоит из активного фильтра, вйцелякзшего первую гармонику из сигнала на выходе целителя 2, и усилителя мощности. В качестве фазовращателя 4 могут быть использованы вращающиеся трансформаторы, сельсины, резольверы и т.п. Фазовый дискриминатор 6 может быть реализован на основе элемента НЕ 25 и элементов И 26 и 27 (фиг.З). Рёверьсивный счетчик Т может быть реализован на основе стандартных микросхем, например К 155 ИЕ 7. Счетчик 8с переменным коэффициентом деления выполняет функции цифрового управляемого целителя частоты и может быть реализован на основе микросхем К 155 ИЕ8.. Кс мутатор 9 (фиг. 4) может быть реализован на элементах НЕ 28, элементах И 29 и 30 и элементе ИЛИ 31. Комму татор 9 подключает импульсы 20 (фиг, 2) с выхода счетчика 8 на суммирующие входы счетчика 10 и блока 11 регистрации при положительном знаке кода в счетчике 7 и на вычитающий входы счетчика 10 и блока 11 при отрицательном зяаке кода. Кроме того, на суммирующий вылод кой- мутатора 9 постоянно поступают импульсы 18 с первого выхода генератора 1. Реверсивный счетчик 10 может быть выполнен на микросхемах типа К 155 ИБ и имеет такой же коэффициент деления N 2, как и делитель 2. Блок 11 регистрации представляет собой реверсивный счетчик с произвольным .числом разрядов, обёспечивакхцим однозначность информации (при этом за время между обращениями к преобразователю изменение кода в нем не превышает половийы макбимального значения кода). Преобразователь работает следующим образом. Импульсы 18 (фиг. 2) с генератора с частотой заполняют делитель 2 , частоты. Источник 3 питания преобраэует опорные сигналы частотой /No выхода делителя 2 в двухфазное гармоническое напряжение питания фазовращателя 4, работающего в фазовом режиме. Синусоиаальное напряжение 13 (фиг. 2) с выхода фазовращателя 4, сдвинутое по фазе относительно входного напряжения фазоврп- щателя 4 на угол, пропорциональный углу разворота оси фазовращателя 4, поступает на вход формирователя 5 фазового импульса, который формирует короткий импульс 14 (фиг. 2) в момент перехода напряжения 13 (фиг. 2) из oiw рицательной области в положительную. Импульсы 14 (фчг. 2) поступают на первый вход фазового дискриминатора 6, на другой вход которого подается сигнал 15 (фиг. 2) со старшего разряда реверсивного счетчика 10, На суммирукщий вход реверсивного .счетчика 10 через коммутатор 9 поступают импульсы 18 (фиг. 2), при этом частота сигнала 15 на его выходе равна частоте напряжения питания фазовращателя 4 f. /N В начальный момент ось 12 фазовращателя. 4 неподвижна, блок11 и реверсивный счетчик 7 обнулены, а сигнал 15 (фиг. 2) с выхода реверсивного счетчика 10 совпадает по фазе (с точностью до одного периода частоты f ) с выходным сигналом 13 (фиг. 2) фазовращателя. При медленном повороте оси 12 фазовращателя 4 в положительном направлении сигнал 13 начинает опережать по фазе сигнал 15, а фазовый импульс 14 появляется при нулевом значении сигнала 15. Фазовый дискриминатор 6 напpaвJiяeт импульс 14 на суммирующий вход второго реверсивного счетчика 7, устанавливая его код &Н равным 1. При этом на выходе счетчика 8 с переменным коэффициентом деления появляется один импульс 20, полученный делением частоты входных импульсов 19, который, вызывает появление импульса 23 на выходе коммутатора 9, увеличивая код в блоке 11 на единицу, В то нее время импульс 2О, добавляется коммутатором 9 к 1Мпульсам 18, вызывая появление () положительных импульсов 21 за один пе- риод напряжения питания фазовращат вля 4 вместо 2 импульсов, что в свою очередь приводит к увеличению фазы сигнала 15 на один период импульсов 18. В этом случае сигнал 13 начинает опережать по фазе сигнал 15 и фазовый импульс 14, вызывая отрицателцного импульса 17, устанавливает код ДН реверсивного счетчика 7 в ноЛь. Импульсы 20 в этом случав не вырабатьюаются, а коц Н блока 11 и фаза сигнала 15 не изменяются. При дальнейшем меаленном повороте оси 12 фазовращателя 4 указанные процессы повторяются, а в блоке 11 формируется коц Н, соответ ствуклинй углу поворота фазовращателя 4. При вращении оси 12 фазовращателя 4 в отрицательном направлении работа преобразователя аналогична описанной, а отрицательное изменение фазы сигнала 1 и кода Н блока 11 осуществляется подачей импульсов 20 на вычитакяаий вход реверсивного счетчика 1О и вычитакоцйй вход блока 11. При большой скорости вращения (фиг. 2) фазовращателя 4 в реверсивном счетчике 7 накапливается кoдHf сортветн ствуюший скорости вращения оси 12. При этом частота равноме Я1О распределенных во времени импульсов 2О на выхо де счетчика 8 равна, f f ЛН о roe f 2. - встота импульсов 19, на вто ром выходе генератора 1; m - число управляющих разрядов счетчика 8, За счет начальной установки ф сигн лов 15 и 13 смешение сигнала 13 путем изменения параметров источника 3 питания фазовращателя 4 и дрейфа, нуля формирователя 5 фазового импульса не оказывает влияния на погрешность преобразования. Импульсы 20 корректируют фазу сиг нала 15 в сторону опережения прц положительном знаке хоаа лИ м в сторону отставания при отрицательном знаке, а их число за один период напряжения пи-j тания датчика равно отношению часто- К частоте€ /2 питания датчика: f fW2 f И при выполнении условия f „т 1 2, выпо/шяется соотнощение В этом случае за один период напряжения питания датчика код блока 11 и фаза сигнала 15 изменяются на величину Д Н, а фазовый имйульс, импульс, корректируя код Н, поддерживает равен- . ство фаз сигналов 15 и 13 с точностью до одного периода тактовых сигналов 18, В блоке 11 при этом формируется код, пропорциональный изменению фазы сигнала 14 и, следовательно, углу поворота оси 12 фазовращателя. Экономический эффект от использования изобретения обсуловлен указанными техническими особенностями.

L.

27

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА . ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий счетчик с переменным коэффициентом ае ления, первый реверсивный счетчик и по следовательно соединенные генератор импульсов, целитель частоты, источник питани1я фазоврашателя, фазовращатель и формирователь фазового импульса, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения преобразователя, в него введены второй реверсивный счетчик, комму: татор, блок регистрации и фазовый дискриминатор, перюый вход которого соеди-нен с выходом формирователя фазового импульса, а второй вход - с выходом первого реверсивного счетчика, выходы фазового дискриминатора соединены с входами второго реверсивного счетчика, ин формационные выходы которого подключены к управляющим входам счетчика с переменным коэффициентом деления, первый вход коммутатора соединен с первым входом генератора импульсов, второй выход которого соединен со счетным входом счетчика с переменным коэ4 фициентом деления, знаковый выход второ(Л С го реверсивного счетчика соединен с вторым входом коммутатора, первь1й и второй выходы которого соединены с входами первого реверсивного счетчика, а третий и четвертый выходы - с входами блока регистрации, третий вход ком; мутатора соединен с выходом счетчика с переменным коэффициентом деления.