Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1983 года по МПК G08C9/00 

Изобретение относит.ся к автоматике и р.ычислительной технике и может быть использовано в системах измерений, контроля и регулирования. Известен преобразователь угол код, содержащий генератор импульсов подключенный непосредственно у счетчику и через последовательно соединенные делитель частоты иформирователь синусоидального напряжения к фазовращателюj выход которого через формирователь фазового импульса подключен к одному из входов элемента И,, другой вход которого соединен с делителем частоты, а выход элемента И подключен к реверсивному счетчи ку и через последовательно соединенные блоки прщэащения угла и коэффициента - к счетчику, а также элемент НЕ, -триггер и дополнительные элементы И нулевой вход триггера соединен с формирователем фазового импульса, а первый и второй выходы через дополнительные элементы И - с реверсивным счетчиком, блок приращения угла подключен к одному дополнительному элементу И непосредственно и через элемент НЕ - к второму дополнительному элементу И, а счетный вход триггера соединен со .счетчиком 13- , Недостатком известного, преобразобателя является малое быстродейст вие и сложность. Известен также преобразователь угол - код, содержащий задающий генератор импульсов, соединенный со счетчиком, выход которого через формирователь синусно-косинусных напря жений соединен с фазовращателем и фазовый детектор, первый вход которого подключен к выходу фазовращателя, а- также сумматор, регистр и блок управления,, выход сумматора подключен к второму входу фазового детектора, первый ВХО9 сумматора соеданен с выходом счетчика, а его второй вход соединен с ЬыходоМ регистра и с одним входом блока управления, два других входа которого ооедин ены с импульсным и числовым выходами фазового детектора, .вьвсод блока управления соединен с-входом регистра .основанный на измерении угла поворо та фазовращателя дискретно цифровым способом с компенсацией изменения фазы сигнала на его выходе с помощью блока преобразования код-фаза Сз. Недостатком этого преобразова- . теля является малое быстродействие, при котором предельно допустимая уг ловая скорость фазовращателя равна -i .где fn - частота напряжения питания фазовращателя; количество разрядов преобразова1теля, при дискретности преобразования угла фазовращателя равной Р - число пар полюсов фазовраша теля ; N 2 коэффициент пересчета счетчика, Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь Скорости поворота вала в код, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, .счеттчик, блок питания, фазовращатель и компаратор, триггер, выход которого подключен к блоку синхронизации, один и другой выходы блока синхронизации подключены к одним входам пер.вого и второго элементовИ соответственно, другие входы которых и управляющий вход-блока синхронизации соединены с выходом генератора импульсов, выход первого элемента И подключен к входу первого счетчика, второй счетчик, вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход компаратора подключен к счетному, входу триггера 3. .. Изве.стный преобразователь форми.руёт код приращения угла только за / период опорного напряжения и не обес15бчивает формирования кода приращения угла с начала измерения. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь скорости пово.рота Всша в код,- содержащий последовательно соединенные генератор им- пульсов, счетчик, блок питания, фазовращатель и компаратор, триггер, выход которого подключен к блоку синхронизации, одан и другой выходы блока синхронизации подключены, к одним входам первого и втррого элементов И соответственно, другие входы которых и управлякший вход блока синхронизации соединены с выходом генератора импульсов, выход первого элемента И подключен k йходу первого счетчика, второй счетчик, введён третий элемент И, а первый счетчик выполнен реверсивным, вход вычитания которого подключен к выходу второго элемента И, одни выходы блока синхрйнизации и генератора импульсов подключены к входам, третьего элемента И, выход которого через второй сЧетчик подключен к нулевому входу триггера, единичный вход которого соединен с выходам компаратора. На фиг. 1 представлена блок-схе- ; ма преобразователя на фиг. 2 - бременная диаграмма его работы, на которой цифрами обозначены выходные сигналы соответствующих блоков.

Преобразователь содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, счетчик 2, блок 3 питания, фазовращатель 4, компаратор 5, выход которого подключен к единичному входу триггера 6, выход триггера 6 подключен к входу блока 7 синхронизации, выходы которого подключены к одним входам первого 8 и второго Ээлементов И, выходы элементов 8 и 9 подключены к входам сложйния и вычитания реверсивного счетчика 10, один выход блока 7 подключен к одному входу элемента И 11, выход кото- .рого через сч.етчик 12 подключен к нулевому входу триггера 6, выход ; генератора 1. подключен к другим входам элементов 8,9 и 11 и к управляющему входу блока 7.

Блок 7 синхронизации выполнен в виде D-триг-гера,

Преобразователь работает следующим образ.ом..

.Последовательность импульсов ге- нератора 1 частоты подается на входсчетчика 2 имеющего коэффициент пересчета равный N.При этом с выхода счетчика снимаё.тся- сигнал с часто-. той следования., равной

f - ГУ

/п - 1Г V

который подается на блок 3, форми- рующий синусное и косинусное -синусоидальные напряжения. Синусоидальное напряжение с выхода фазовращателя 4 поступает на вход компаратора 5, который формирует импульс длитель. ности , По переднему фронту этого импульса срабатывает триггер 6 и с его выхода на D-вход триггера б поступает разрешающий потенциал., Триггер б срабатывает по заднему фронту импульса ГИ генератора .1 и обеспечивает прохождение пачки импульсов ГИ через элементы И В и 9 соответственно на суммирующий вход реверсивного счетчика 10 и вход счетчика 12. Импульс с выхода последнего разряда счетчика 12 поступает

|-на единичный вхрд триггера б, Триггер

б срабатывает под действием этого импульса иобеспечивает на J3-входе

триггера б запрещающий потенциа л; ; . а с приходом на его С-вкод заднего фронта импульса. ГИ он вновь, сраба- . тывает и обеспечивает прохождение пачки импульсов ГИ на вычитающий вход реверсивного счетчика 10 через элемен-С И 9 и запрет прохождения их. на вход йчетчика 12 через элемен-ты И 11 и на суммирующий вход реверсивного счетчика -10 через элемент ; И .8. . . . :

Количество импульсов впачке, поступающей на суммирунвдий вход реверсивного счетчика 10 определяется коэффициентом пересчета счетчи- ка 12, равным . При неподвижном фазовращателе 4 на вычитающий вход

реверсивного счетчика 10 за вторую половину периода поступает также N/2 входных импульсов. Преобразов.ат-ель находится в устойчивом состояНИИ, при котором количество импульсов, поступахлцих на суммирующий и вычитающий зходы реверсивного счетчика равно N/2. Результат, отсчета

за каждый период выходного сигнала

фазовращателя 4 может быть пере.писан в буферный регистр или непосредст.венно потребителю.

Приизменении фазы выходного сигнала фазовращателя 4 на велич;ину ; 4 л f пачка импульсов, поступающая на вычитающий вход реверсивного сч етчика станет равной (N/2 + 4N} импульсов, назовем ее измерительнрй панкой, в которой N/2 - количество . импульсов, пропорциональное изменению фазы входного сигнала фазовращателя на величину +. N - количество импульсов,пропорциональное . изменению фазы выходного сигна.ла фазовращателя на на каждый пе-/ риод выходного сигнала фазовращателя.. . , Пачку импул-ьсов, равную N/2, по:ступающую на суммирующий вход реверсивного счетчика, назовем фиксирова;нной пачкой импульсов. Фиксированные и -измерительйые пачки импульсов . поочередно следуют одна за другой на соответствующие входы реверсивного счетчика 10, причем на время счета измерительной пачки обеспечивается запрет прохождения, фиксированной пачки импульсов череЗ элемент И 11, благодаря чему обеспечивается компенсация изменения фазы измеряемого периода, перенос начала- сЧе- та на начало следующего периода и исключение функциональной зависимости быстродействия от дискретности преобразования фазы. При достижении накопленного изменения фазы выходного сигнала фазовреицателя относительно входного на величину 27Г радиан, в реверсивном счетчике 1C установится число N. При повороте ротора фазовращателя .4 на угол + п-23/ в реверсивном счет;чике 10 накапливается число + пр N ,

Таким образом, ротор фазовращателя 4 может поворачиваться на много сотен или даже тысяч оборотов, а преобразователь обеспечит преобразова.ние угла поворота вала с начала измерения в код. При этом максимально допустимая угловая скорость фазовращателя 4 равна

JL

ш.

Т-р

макс

При подключении одного выхода триггера б к нулевым входам реверсивного счетчика 10, на его выходах будет в каждом периоде пита.юще-го напряжения формироваться код скорости вращения вала.

Таким образом, рассмотренный преобразователь формирует код угла поворота вала с момента начала измерения, что расширяет его функциональные возможности по сравнению с известным преобразователем.

Экономический эффект от использования преобразователя определяется его техническим преимуществом.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, счётчик, блок питания фаэр&ращатель. и компаратор, триггер, выход которого подключен к блоку синхронизации, один и другой выходы блока синхронизации подключены к одним входам первого и -второго элементов И соответственно, другие вхрды которых и управляхяций вход блока синхронизации соединены t выходом генератораимпульсов, выход первого элемента И подключен к входу первого счетчика , второй счетчик, . о т Л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введён третий элемент И, а первый счетчик выполнен реверсивным, вход вычитания которого подключен к выходу BT 4Joro элемента И, одни выходы-блока синхронизации и генератора импульсов подключены к входам третьего элемента И, выход которого через .второй счетчик подключен к нулевому входо триггера, единичный вход которого соединён с выходом компарато а. 4а 00 4 ОР