Функциональный 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 информационно-измерительных системах для связи аналоговых источников информации с ЦВМ. По основному авт. св. № 748480 известно устройство, содержащее синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СК.ВТ), входная обмотка которого подключена к источнику напряжения питания, а выходные синусная и косинусная обмотки через фильтры - к сигнальным входам демодуляторов, опорные входы которых подключены к источнику напряжения питания, блок формирования опорного напряжения, входы которого соединены с выходами фильтров, а выход - с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к одному из входов компаратора, щесть элементов И, два счетчика, коммутатор, входы которого подключены к выходам демодуляторов, а выход - к другому входу компаратора, выход которого соединен с счетным входом первого триггера, единичный выход которого подключен к первым входам первого и третьего элементов И, а нулевой выход - к первым входам второго и четвертого элементов И, селектор октанта, входы которого соединены с входом и выходами СКВТ, а выходы попарно - с вторыми входами первого, четвертого и второго, третьего элементов И соответственно, первый и второй элементы ИЛИ, входы которых соединены с выходами первого, второго и третьего, четвертого эле.адентов И соответственно, а выходы - с управляющими входами коммутатора, третий и четвертый элементы ИЛИ, первые входы которых соединены с выходом первого элемента И, вторые входы - с выходом третьего элемента И, третьи входы - с выходами второго и четвертого элементов И, а выходы через пятый и шестой элементы И соответственно с входами счетчиков, генератор импульсов, выход которого подключен к вторым входам пятого и шестого элементов И, и второй триггер, один из входов которого соединен.с источником команды «Пуск, другой вход - с одним из выходов первого триггера, один выход подключен К: третьим в.хддам пятегй И того элементов И и к одному на управляющих входов генератора линейна изменяющегося напряжения, а другой выход - к другому управляющему входу генератора л«нейно изменяющегося напряжения 1. Недостатком известного устройства является то, что в октантных углах преобразование угла поворота вала в код осуществляется за два цикла измерения (за два цикла развертки пилообразного напряжения), в первом цикле после первого срабатывания компаратора триггер устанавливается в положение «1 (триггер уже находится в 10 6 этом положении с приходом сигнала «Пуск в момент времени 1,), а изменяющееся по линейному закону выходное нвирижсиие генератора, достигнув макснмнлыюго значения, сбрасывается до нуля и инчииаот нарастать снова. Во втором цикле происходит второе срабатывание компаратора, оба триггера устанавливаются в исходное положе.ние «О, на генератор подаетси запрещающий потенциал, а в счетчиках фиксируются равные коды. Подобная логика работы преобразователя уменьщает его быстродейстЦель изобретения - повышение быстродействия преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь угла поворота вала в код введены седьмой элемент И и второй компаратор, входы которого подключены к выходным обмоткам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, а выход подключен к третьему входу второго элемента ИЛИ, к четвертым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ и к первому входу седьмого элемента И, второй вход седьмого элемента И подключен к выходу первого компаратора, а выход седьморо элемента И подключен к счетному входу второго триггера. Сущность изобретения заключается в том,, что преобразование любого угла (включая октантные углы) в код предлагаемым устройством осуществляется за один цикл измерения, т.е. за один цикл развертки пилообразного напряжения. На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства. Преобразователь содержит СКВТ 1, выходные синусная и косинусная обмотки которого через фильтры 2 и 3 подключены к сигнальным входам демодуляторов 4 и .5, а выходы демодуляторов через коммутатор 6 подключены к одному из входов первого компаратора 7, блок 8 формирования опорного напряжения, входы которого подключены к выходам фильтров, а выход - к входу генератора 9 линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к другому входу компаратора, селектор 10 октанта, входы которого подключены к входной и выходным обмоткам СКВТ 1, а выШДЫ Попарно - к одним входам элементов И И---14, выходы которых через элементы ИЛИ 15 и 16 соединены с первыми входами элементов И 17 и 18, а через элементы ИЛИ 19 и 20 - с управляющими входами коммутатора, первый триггер 21. счетный вход которого подключен к выходу первого компаратора, а выходы - к другим входам элементов И 11 -14, второй триггер 22, один из входов которого подключен к единичному выходу первого триггера, другой вход - к источнику 23 команды «Пуск, а выходы - к управляющим входам генератора линейно-изменяющегося напряжения и ко вторым входам элементов И 17 и 18, третьи входы которых подключены к выходу генератора 24 импульсов, а выходы - ко входам счетчиков 25 и 26, источников 27 напряжения питания, выход которого подключен к входной обмотке СКВТ и к опорным входам демодуляторов, и второй компаратор 28, входы которого подключены к выходным обмоткам СКВТ 1, а выход - к третьему входу второго и к четвертым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, а также к одному из входов элемента И 29, другой вход которого подключен к выходу-первого компаратора, а выход - к счетному входу второго триггера. --- Преобразователь работает следующим 1„,. цио ГнГ синуТГкГинус угл а пГо отаО через фильтры 2 и 3 подаются на сигнальные входы демодуляторов 4 и 5, которые выделяют их огибающие в виде сигналов постоянного тока: Vi KVfflSin Q; V KVmto$Q, где Vn, - амплитудное значение напряжения источника 27 питания СКВТ 1 К -коэффициент трансформации (К const). Эти сигналы поочередно - в зависимости от положения ключей коммутатора 6 - подключаются к одному из входов компаратора 7, на другой вход которого подается линейно изменяющееся напряжение с выхода генератора 9, выполненного на основе интегратора с управляемым циклом заряда - разряда. На вход генератора 9 поступает опорное напряжение, пропорциональное Vm, с выхода блока 8, выполненного, например. на основе двойной фазосдвигающей цепочки. .В исходном состоянии преобразователя оба триггера находятся в положении «О, на управляющие входы элементов И 11, 13 и 12 и 14 поданы высокий и низкий потенциалы соответственно с нулевого и единичного выходов триггера 21, причем высокий потенциал подготавливает элементы И 11 -13, для прохождения сигнала с первого (при V ) или второго ГпоиУ V. выхопя гепрктопя 10 пктянтя (приУа vi) выхода селектора ш октанта, определяющего последовательность срабаты. аания ключей коммутатора 6. Селектор 10 октанта по результатам знака фазы (относительно напряжения пита-) и соотношения амплитуЯ выходных на пряжении СКВТ 1 формирует код N. октанта, в котором находится искомый угол noBopoT aQ, и. выходной сигнал, соответствующии выполнению неравенства V , .V а (или ,). Если V V а угол Q находится в одном из октантов (1, 4, 5 или 8)., Сигнал с первого выхода селектора 10 октанта проходит через элементы И И и ИЛИ 19 на управляющий вход коммутатора 6, замыкая тот из его ключей, который подключает меньшее из выходных напряжений демодуляторов 4 и 5 (в Данном случае - V,) к одному из входов компаратора 7. В начале to цикла измерения подается команда «Пуск с источника 23 на единичный вход триггера 22, который устанавливается в положение «1 и одновременно запускает генератор 9. Выходное линейно измеряющееся напряжение t генератора g подается на другой вход компаратора 7, g счетные импульсы генератора 24 через элементы И 17 и 18 начинают поступать на входы счетчиков 25 и26. В момент времени tt, когда линейно изменяющееся напряжение %it с выхода геlVi l J/llvy ,V.VyJ 11 1.11 1 LY/11 Ч, 11M, Iiril V. ДЛЛ . „ератора 9 становится равным М, компаратор 7 срабатывает и перебрасывает триггер . положение «1. В сокии потенциал с единичного выхода триггера 21 -появляется управляющих входах элементов И 12 Элемент И 14 пропускает сигнал с первого выхода селектора 10 октанта через элемент ИЛИ 20 на другой управляющий вход коммутатора б. Напряжение Vi отключается и к входу компаратора 7 подключается напряжение Уг с выхода демодулятора 5. Счетные импульсы продолжают заполнять счетчик 26, но уже не поступают на счетчик 25. содержимое N, которого оказывается пропорциональным синусу угла поворотаС). В момент времени i, когда линейно изменяющееся напряжение выхода reheратора 9 становится равным Vi, вновь срабатывает компаратор 7, импульс с выхода которого возвращает триггер 21 в положение «О. Одновременно, задним фронтом импульса с единичного выхода триггера 21 триггер 22 возвращается в исходное положение «О, прекращается поступление счетных импульсов генератора 24 на счетчик 26, содержимое NI которого оказывается пропорциональным косинусу угла поворота . При Vi угол Q находится в одном из октантов (2, 3, 6 или 7). Сигнал с второго выхода селектора 10 октанта проходит через элементы И 13 и ИЛИ 20 на управляющий вход коммутатора 6, замыкая управл ииилии влид киммутагира о, аамыкая ключей, который подключает напряжение 5 с выхода демодулятора 5 к одному из входов компаратора 7. Однозремен ° мпы сигнал проходит через апемен 15 и 16, на соответствующие входы , „ 25 и 26 при наличии разрещающего потенциала с единичного выхода триггера 22, который формируется в начале%икл измерения аналогично рассмотренному в момент времени tj, когда линейно изменяющееся напряжение выхода генератора 9, запускаемого триггером 22, становится равным V, компаратор 7 срабатывает и перебрасывает триггер 21 в полоI, высокий потенциал с единичного выхода последнего появляется на управляюи нх входах элементов И 12 и 14. Элемент И 12 пропускает сигнал с второго выхода селектора через элемент ИЛИ 19 на другой управляющий вход коммутатора 6. Напряжение 4 отключается, а к входу компаратора 7. подключаете я напряжение Vj с выхода демодулятора 4. Счетные импульсы продолжают заполнять счетчик 25, но уже не поступают на счетчик 26, содержимое Nj которого оказывается пропорциональньгм cos Q. В момент времени tj, когда линейно изменяющееся напряжение Vn, выхода генератора 9 становится равньш Vi, вновь срабатывает компаратор 7, импульс с выхода которого возвращает триггер 21 в положение «О, в то же положение (задним фронтом импульса с единичного выхода триггера 21) возвращается и триггер 22, при этом прекращается поступление счетных импульсов генератора 24 на счетчик 25, содержимое которого оказывается пропорциональным sin Q. При Vi Vz (это равенство выполняется в октатнь1х углах) срабатывает компаратор 28, сигнал с выхода крторого, вопервых, проходит через элемент ИЛИ 20 на управляющий вход коммутатора 6, замыкая тот из его ключей, который подключает напряжение с выхода демодулятора 5 к одному из входов компаратора 7 (возМОЖ41О также использование напряжения с выхода демодулятора 4), во-вторых, проходит через элементы ИЛИ 15 и 16 на соответствующие входы элементов И 17 и 18, подготавливая их, в-третьих, поступает на управляющий вход элемента И 29, выполняющего в данном случае функции вентиля. В начале цикла измерения подается команда «Пуск с источника 23 на единичный вход триггера 22, который устанавливается в положение «1, в свою очередь, запускает генератор 9 и разрешает прохождение счетных импульсов, генератора 24 на входы счетчиков 25 и 26 через элем.енты И 17 и 18 соответственно. В момент времени, когда линейно изменяющееся напряжение V t с выхода генератора 9 становится равным Vj, компаратор 7 срабатывает, формируя импульс, который проходит через элемент И 29 на счетный вход триггера 22 и возвращает его в исходное положение «О. При этом поступление счетных импульсов в счетчики прекращается и в них остаются коды, равные между собой, что соответствует рассматриваемому случаю М )Таким образом, преобразование любого угла (включая октантные углы) в код предлагаемым устройством осуществляется за один цикл измерения, т.е. за один цикл развертки пилообразного (линейно изменяющегося) напряжения.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД по авт. св. № 748480, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него дополнительно введены седьмой элемент И и второй компаратор, входы которого подключены к выходным обмоткам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, а выход подключен к третьему входу второго элемента ИЛИ, к четвертым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ и к первому входу седьмого элемента И, второй вход седьмого элемента И подключен к выходу первого компаратора, а выход седьмого элемента И - к счетному входу второго триггера. S S (Л О5 4; О5