Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к автоматик и вычислительной технике и может быть использовано в системах управ.ления для ввода угловых величин в цифровую вычислительную машинуj а также в системах автоматического регулирования, связанных с угловыми перемещениями.

Известен преобразователь угла поворота вяла в код, содержащий фазоврар атель, нуль-органы, триггерЫэ подключенные к входам логического блока, другие входы которой соеди ген с генератором импульсов, а выходы со счетчиком, блок управления, кото-рый соединен с электронным переключателем, одна пара входньк клемм которого подключена к зторичньм обмоткам фазовраи1;ателя, вторая - к одной пз первичных его обмоток, а выходные клеммы - к входам нуль-органов, выход каждого из которых соединен с двумя входами соответствующей пары элементов совпадения, другие входы которых соединены с блоком управления, а выходы - с входами триггеров С 1.3.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие из-за формирования выходного кода, в течение нескольких периодов,

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код,, содержащий генератор импульсов,, выхо которого подключен ко входу генератора синусоидального напряжени51, первы и второй выходы которого соединены с входными обмоткамн фазовращателя, выходт-ю обмотки которого соединены с первыми входами переключателей, выходы которых через соответствующие нуль-органы подключегл) к первым входам первых четырех элементов И, второй выход генератора синусоидального напряжения соединен со зторьами входами переключателей и с;о входок блока управления, первый выхоп, которого соединен с третьими входами переключателей и вторыми вхо.цами перврго и третьего элементов И выходы которых соединены с первыми входами соответствуюЕгих триггеров, вьгходы второго и четвертого элементов И соединены со вторыми входами соответствующих, триггеров, второй выход блока управления соединен -с нервым входом п--разрядного счс:тчика и третьими входами триггеров, выходы которьк соединены с первыми входами пятого и шестого элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены со вторым входом п-разрядного счетчика, анализатор квадра 1та5 выход которого соединен с первым входом корректора стробирующих импульсов, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, первый выход - со вторым входом второго элемента И и четвертым входом первого переключателя, второй выход - с вторым входом четвертого элемента И и четвертым входом второго переключателя, выход генератора импульсов соединен со входами формирователей импульсов, выходы которых с.оединены со вторыми входами пятого и шестого элементоа И, )зыходные обмотки фазовращателя соединены с первым и вторым входами анализатора квадранта, третий вход которого соединен .со вторым выходом генератора синусоидального напряжения 112 Недостатком известного преобразователя является недостаточно высокое быстродействие из-за формирования выходного кода в течение нескольких периодов„

Цель изобретения - повышение быстро,цействия преобразователя за счет -меньшения времени формирования выходного кода„

Поставленная цель достигается тем что в преобразозатель угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы которого соединены со входными обмотками, два нуль-органа, два формирователя импульсовJ первый счетчик два триггера,, выходы которых соединены с тервьми входами первого и второго элементов И, введены второй счетчик, сумматор, блок вычитания, третий формирователь импульсов и третий нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом генератора синусоидального напряжения, а выход через первый формирователь импульсов соединен с S-входами триггеров и входом обнуления первого и второго счетчиков, выходные обмотки фазовращателя через последователыо соединенные вторые нуль-орган и формирователь HMnyjibcoB и третий нуль-орган формирователь импульсов соедннен с R-BXOдами первого и второго триггера, вто3-109рые входьг первого и второго элементов И соединены со вторым ныходом генератора импульсов, а вьпсоды со счетными входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены, соответственно с -ерпыми и вторыми разрядными входами сумматора и блока вычитания, а выход блока вычитания соединен со знаковым входом сумматора. На чертеже приведена схема преобразователя угла поворота вала в код. Преобразователь угла поворота вал в код содержит фазовращатель 1, гене ратор 2 импульсов, генератор 3 синусоидального напряжения, нуль-органы 4, 5 и 6, формирователи 7,, 8 и 9 импульсов, блок вычитания 10, триггера 11 и 12, элементы И 13 и 14, счет чики 15, 16 и сумматор 17. Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом. Две входные обмотки фазовращателя Iвозбуждаются двумя синусоидальными напряжениями, сдвинутыми относительно друг друга на 90°, получаемьге на выходе генератора 3 синусоидально го двухфазного напряжения. Фазы напряжений выходных обмоток вращающего ся трансформатора фазовращателя 1 за висят от угла поворота ротора. Одно из напряжений на выходе генератора 3, принятое за опорное напряжение, поступает на вход нуль-органа 6, На его выходе единичный сигнал соответствует положительной величине опорного напряжения. Этот сиг иал поступает на вход формирователя 9 импульсов, который формирует импульсы на положительному фронту вход ному фронту входного сигнала. Таким образом, при переходе опорного напря жения через О в сторону его увеличения формирователь 9 импульсов формирует импульс. Аналогично на выходах формирова.телей 7 и 8 импульсов появляются импульсы в момент перехода через ноль в сторону увеличения напряжений, пос тупающих с выходных обмоток фазовращателя на входы соответственно нульорганов 4 и 5, Импульс с выхода формирователя 9 импульсов поступает на S-входы триггеров 11 и 12 и сбрасывает в ноль счетчики 15 и 16. При этом триггеры IIи 12 переключаются и подают единичные сигнапы на один из входов эле ентов И 13 и 14, на другой вход этих лементов поступают импульсы высокой астоты с генератора 2 импульсов. Чеез элементы И 13 и 14 эти импульсы оступают на счетные входы счетчиов 15 и 16. При прохождении через ноль напряений на .входных обмотках фазовращаеля 1, формирователи 7 и 8 импульсов возвращают триггеры 11 и 12 в исходное состояние и прохождение импульсов через элементы И 13 и 14 прекращается. Двоичные коды счетчиков 15 и 16 пропорциональны фазному сдвигу напряений выходных обмоток относительно опорного напряжения. Обозначим -угол поворота ротора фазовращателя 1. В случае, если , на счетчике 15 код пропорционален Ч, а на счетчике I6 код пропорционален Двоичный код на счетчике 15 будет больше по величине двоичного кода на счетчике 16. Разность этих кодов на выходе блока 10 положительна. При этом с выхода знакового разряда блока 10 на вход (n+l)-ro разряда сумматора 17 поступает нулевой сигнал. На сумматоре .17 при этом двоичный код равен сумме двоичных кодов со счетчиков 15 и 16 и пропорционален величине -у. Полусумма кодов счетчиков 15 и 16 равная коду c fмaтopa 17, без младщего его разряда пропорциональна вел1-гчине Кчадший разряд с лмматора 17 может быть использован для повышешш точности, при этом старппгм разрядом кода будет (n+l) разряд. В случае, если на счетчике 15код пропорционален Ч, на ;четчике 16код пропорционален - Двоичный код, на счетчике 15 меньше по 15 меньше величине двоичного кода на счетчике 16. Разность этих кодов на выходе блока 10 отрицательна. При этом с выхода знакового разряда блока 10 на вход (n+i)-ro разряда сумматора 17 поступает единичный сигнал. Частота импульсов генератора 2, поступающих на счетчики 15 и 16, рассчитана таким образом, что двоичному коду, имеющему единицу в своем старшем п-м разряде и нули во всех остальных разрядах соответствует фазный 510 сдвиг напряжения выходн )й обмотки фазовращателя 1, равный 3. (При такой частоте коду счетчиков равному нулям во всех п разрядах соответствует фазный сдвиг равный 23ТК, где , , 2,...,) . Единичный сигнал на входе (n+l) разряда сумматора 17 увеличивает содержание сумматора на 2)7. Таким образом, двоичный код на выходе сумматора 17 пропорцщзнален величине 2Ч. JL.+2Jr+2)f. Полусумма этих кодов равна - - (равенство верно для п-раз рядного выходного кода, который кра тек 2J, как бьшо указано выше). Таким образом, предлагаемое устройство позволяет независимо от вели чины угла получить двоичный код, пропорциональный величине этого угла (f- JL Следовательно, при любом угле поворота.на вькоде (п+)-разрядного сумM f H J7; зарегистрирован код угла Этот постоянный сдвиг на может быть исключен начальным разворотом статора СКВТ до положения, при котором на сумматоре 17 будет нулевой код. Таким образом, время преобразования угла поворота вала в код не превьшает одного периода опорного напряжения, т.е. обеспечивает .быстродействие в три раза больше, чем у прототипа, при сохранении той же точности, что и в прототипе, так как фазовая ошибка преобразователей угол-фаза-код в счетчиках 15 и 16 имеет противоположные знаки, и, таким образом, код на вькоде сумматора 17 с точностью до величины второго порядка малости не содержит ошибок преобразования, являющихся следствием неидеальности квадратурных напряжений генератора 3 синусоидальных напряжений, которые служат основным источником инструментальных погрешностей АЦП такого типа.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРО ТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы которого соединены со входными обмот ками фазовращателя, два нуль-органа, два формирователя импульсов, первый счетчик, два RS-триггера, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго элементов И, о тличающийся тем, что, с це лью повыиения быстродействия преобра ;зователя, в него введены второй счетчик, сумматор, блок вычитания, третий формирователь импульсов и третий нуль-орган, вход которого соединен с первым В1ТХОДОМ генератора синусоидального напряжения, а выход через первый формирователь импульсов соединен с S-входами триггеров и входами . обнуления первого и второго счетчиков, выходные обмотки фазовращателя через последовательно соединенные вторые нуль-орган и формирователь импульсов и третьи нуль-орган и формирователь импульсов соединены с Rвходами соответственно первого и ьторого триггеров, вторые входы первого и второго элементов И соединеьгь со вторым выходом генератора импульсов , а выходы - .со счетными входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми разрядными входами сумматора и блока вычитан1 я, выход блока вычитания соединен со знаковым входом с т матора. 7 //