Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/00 

Изобретение относится k автоматике, телемеханике и вьачислительной технике и может быть использовано в системах числового программного yfi- равления, в приводах станков и промьшшенных роботов.

Известен преобразователь уголкод содержавдий фазовращатель, источник питания фазовращателя, соединенный с выходом делителя частоты, подключенного к выходу генератора импульсов, формирователь фазового . сдвига, псдключенный входом к выходу фазовращателя, а выходом к перBfcjM входам схем совпадения, другие входы которых подключены к делителю частоты, выходы схем совпадения соединены с входами схемы выявления величины и знака приращения угла и установочжми входами реверсивного счетчика, импульсный вход которого соединен через счетчик с переменным коэффициентом пересчета с выходом генератора импульсов, а знаковый вход реверсивного счетчика - со схемой выявления величины и знака приращения угла, другой выход этой схеNbi через блок коэффициентов соединен с управляющими входами счетчикд с переменным коэффициентом пересчета IJ

Недостатками данного преобразователя угол-код являются сложность его построения и недостаточная точность обусловленная уходом фазы сигнала питания фазовращателя во времени и с изменением рабочей температуры.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, генератор импульсов, делитель частоты, источник питания фазовращателя, формирователь фазовьтх импульсов, фазовый дискриминатор, первый рев сивньай счетчик, второй реверсивный счетчик, счетчик с переменным коэффициентом деления, логический блок, накопитель. Первый выход генератора соединен с первым входом логического блока, выход делитепя частоты соединен с входом фазовращателя , вькод которого соединен с входом формирователя фазового импульса, выход последнего подключен к первому входу фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с выходом первого реверсивного счетчика. Выходы фазового дискриминатора соединены с соответствуидими входами второго реверсивного счетчика, информационные выходы которого подключены к управляющим входам счетчика с переменньа коэффициентом деления. Второй выход генератора импульсов соединен с первым входом счетчика с переменным коэффициентом деления. Знаковый выход второго ревер сивного сче тчика соединен со. вторым

входом логического блока, первые вы ходы которого соединены с соответствуюдими входами первого реверсивного счетчика, а вторые выходы - с соответствующими входами накопителя, третий вход логического блока подключен к выходу счетчика с переменным коэффициентом деления 2j .

Однако известное устройство характеризуется Недостаточной точностью из-за нестабильности фазы сигнала |ПИтания фазовращателя во времени и с изменением рабочей температуры.

Цель изобретения - повышение преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла повррота вала в код, содержащий первый фазовый дискриминатор, гервый вход которого соединен с выходом первого реверсивного счетчика, а выходы - с соответствующими входами второго реверсивного счетчика, информационные выходы которого соединены с управляющими входами счетчика с переменным коэффициентом деления, а знаковый ылход - с первым входом первого коммутатора, первые выходы которого соединены с входами первого реверсивного счетчика, а вторые выходы - с входами накопителя, второй вход первого KONffviyTaTopa соединен с первым выходо генератора импульсов, а третий вход с выходом счетчика с переменным коэффициентом деления, первый вход которого соединен с вторьгм выходом генератора импульсов, делитель частоты, выход которого подключен к входу источника питания фазовращателя, выход которого соединен с входом фазоврашдтеля, выкод которого подключен через первый формирователь фазовых имг льсов ко второму входу первого фазового дискриминатора, введены второй формирователь фазовых импульсов, второй фазовый дискриминатор, второй коммутатор и счетчик, вход второго формирователя фазовых импульсов подключен к выходу источника питания фазоврсвдателя, а выход - к первому вкоду второго фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с алходом счетчика, выходы второго фазового дискриминатора соединены с первыми входами второго коммутатора, вцходы которого подключены к соответствующим входам делителя частоты, второй второго коммутатора и и вход счетчика объединены и подключены к- первому выходу генератора импульсов.

На чфтеже представлена структурная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, первый выход которого соединен с первым входом коммутатора 2, выходы которого подклюleHH через последовательно соединен ные делитель 3 частоты, источник 4 питания фазовращателя и фазовращатель 5 к входу формирователя б фазо вцх импульсов. Выход источника 4 пи тания фазовращателя соединен также через формщэователь 7 фазовых импул сов с первьм входом фазового дискри минатора 8, второй вход, которого по ключен к выходу счетчика 9. Второй выход генератора 1 импульсов присое динен к первому входу счетчика 10 с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен к третьему входу коммутатора 11, второй вход которого соединен с объединенными выходом и входом генератора 1 импул сов и счетчика 9 соответственно. Пер вые выходы коммутатора 11 подключены через соответствукадие входы счетчика 12 реверсивного к другому входу фазового дискриминатор а 13. Вторые выходы коммутатора 11 соединены с соответствующими входами накопителя 14, а выходы фазового дискриминатора 13 подключены к входам счетчика 15 реверсивного, один выход которого соединен с аервым входом коммутатора 11 , а другой - со вторым входом счетчика 10 реверсивного. Преобразователь работает следующим образом. Импульсы с выхода генератора 1 с частотой f через коммутатор 2 запол няют делитель 3 частоты. Источник 4 питания фазовращателя преобразует опорные сигналы частотой f, /N с выхо да делителя 3 частоты в двухфазное гармоническое напряжение питания фазовращателя 5, работающего в фазовом режиме. Синусоидальное напряжение с выхода фазоваращателя 5, сдвинутое по фазе на угол, пропорциональный углу разворота его вала, поступает на вход формирователя 6 фазового импульса. На выходе его формируется короткий импульс в момент перехода входного напряжения из отрицательной области синусоиды в положительную. Выходные импульсы формирователя б поступают на второй вход первого фазового дискриминатора 13, на первый вход которого поступают импульсы со старшего разряда первого реверсивного счетчика 12, частота которых равна частоте сигнала питания фазовращателя 5. В начальный момент времени вал фазовращателя 5 неподвижен, накопитель 14 и счетчики 9, 10, 12 и 15 обнулены, поэтому сигнал с выхода первого реверсивного счетчика 12 совпадает по фазе (с точностью до одного периода частоты i)) с выход ным сигналом фазовращателя 5. При медленном повороте вала фазовращателя 5 в положительном направлении сигнал с его выхода начинает опережать по фазе сигнал с выхода первого реверсивного счетчика 12. Фазовый дискриминатор 13 направляет фазовый импульс на суммирующий вход второго реверсивного счетчика 15, устанавливая его выходной код ДМ 4-1. При этом на выходе счетчика 10 с переменным коэффициентом деления появляется импульс, который через первый коммутатор 11 добавляется к импульсам генератора 1 на суммирующем входе счетчика 12, вызывая появление ) импульсов за период напряжения питания фазовращателя 5, что приводит к смещению фазы сигнала на выходе счетчика 12 по отношению к сигналу на выходе фазовращателя 5. Первый коммутатор 11 направляет этот импульс на суммиругаций вход накопителя 14 . Добавление одного импульса в счетчике 12 за период сигнала питания фазовращателя 5 приводит к тому, что сигнал на выходе последнего отстает по фазе от сигнала на выходе счетчика 12 . В этом случае выходной импульс фазового дискриминатора 13 поступает на вычита йщий вход второго реверсивного счетчика 15, устанавливая его выходной код . При этом на выходе счетчика 10 с переменным коэффициентом деления импульсы отсутствуют, код накопителя и фаза сигнала на вызсоде счетчика 12 неизменны. При дальнейшем вращении вала фазовращателя рассмотренные процессы повторяются, а в накопителе 14 формируется код N, соответствующий углу поворота вала фазовращателя 5 . При вращении вала фазовращателя 5 в отрицательном направлении работа преобразователя аналогична выше рассмотренной, а отрицательное изменение фазы сигнала на выходе счетчика 12 и кода накопителя 14 осуществляется коммутатором Ц за счет подачи импульсов с выхода счетчика 10 на вычитаквдие входы реверсив ноге счетчика 12 и накопителя 14. При изменении фазы сигналов питания фазовращателя на i дс за счет влияния дестабилизирующих фактс ов в диапазоне рабочих температур появляется погрешность преобразования угла в код. Устранение этой погрешности осуществляется контуром, включаидим второй формирователь 7 фазовых импульсов, фазовый дискриминатор 8 , второй коммутатор 2 и счетчик 9. При этом второй формирователь 7 фазовых импульсов формирует короткие импульсы при переходе синусоиды сигнала питания фазовращателя через нуль из отрицательной области в положительную, поступающие на первый вход второго фазового.

дискриминатора 8, на второй вход которого поступают импульсы с выхода счетЧйка 9 с частотой Д.

/При kif О и Aпyльcы с выхода генератора 1 через второй кся« мутатор поступают на суммирующий вход делителя 3 частоты. Если фаза сигнала питания фазовращателя 18 изменится на -bCf, то фазовый дискриминатор 8 через второй коммутатор 2 добавляет импульс на суммирующий вход делителя 3 частоты, в результате чего фаза сигнала на его выходе по отношению к опорному смещается таким обр&зом, что компенсирует уход фазы сигнала источника 4 питания.

При изменении фазы сигнала 18 на величину +1 выходной импульс второго фазового дискриминатора 8 через второй коммутатор 2 поступает на вые читающий вход делителя 3 частоты, в результате чего фаза сигнала на его выходе смещается по отношению к опорному сигналу, а следовательно, компенсируется уход фазы источника питания фазовращате-. . ля 4.

Таким образом, за счет регулирования поддерживается фазовый сдвиг между сигналом питания фазовращателя 18 и опорным сигналом в пределах 1 дискрета преобразователя.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОГОТА ВАЛА В КОД, содержаиций первый фазовый дискриминатор), первый вход которого соединен с выходом первого реверсивного счетчика, .а выходы с соответствующими второго реверсивного счетчика, информационные выходы которого соединены с управляющими входами счетчика с переменным коэффициентом деления, а зна ковьй выход - с первым входом перво го коммутатора, первые выходы которого соединены с входами первого реверсивного счетчика, а вторые выходы - с входами накопителя, второй вход первого коммутатора соединен с первьм выходом генератора импульсов а третий вход - с выходом счетчика с переменным коэффициентом деления, вход которого соединен с вторым выходом генератора импульсов, делитель частоты, выход которого подключен к входу источника питания фазовращателя, выход которого соединен со входом фазовращателя, выход которого подключен через первый формирователь фазовых импульсов ко второму входу первого фазового дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй формирователь фазовых импульсов, второй фазовый дискриминатор, второй коммутатор и счетчик, вход второго формирователя фазовых импульсов подключен к выходу источника питания фазовращателя, а выход - к первому входу второго фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с выходом счетчика, выходы второго фазового дискриминатора соединены с первь ш входами второго коммутатора, выходы которого подключены к соответствующим входам делителя частоты, второй вход второго коммутатора и вход счетчика объединены и подключены к первому нлходу генератора импульсов.