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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной.технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с микропроцессорами и микро-ЭВМ. Известен преобразователь угла по ворота вала в код, со. синус но-косинусный вращающийся трансформатор, выходы которого через соотве ствующие фильтры подключены к блоку фазосдвигающих цепочек, выходы кото рого соединены с входами первого и второго компараторов, источник пост янного напряжения, выходы которого через первый и второй ключи соедине соответственно с входами первого и второго интеграторов, причем управляющий вход первого ключа соединен непосредственно с выходом первого кО|Мпаратора, элемент И к блок преоб зования напряжения .в :сод, выход кот рого является выходом устройства, входы элемента И соединены с выхода ми компараторов, а выход - с управл ющим входом второго ключа,- выходы интеграторов соединены с соотвесс::вуюцдими входами блока преобразовани напряжения в код (1. Наиболее - близким к изобретеимго по технической сущности яьи;яется пр образователь угла г;оворога зала п код/ с о держащий си ну с но-к ее и ну сный вращалощийся трансформатор; Е:иьх.оды к торого через соответстаую1Д - е фильтры подключены к блоку фазосл;ьигаю:цих цепочек, выходы которогс coe.nnH«;-;ii: с входами первого и второго компар торов, выходы которых сое.цинены ссот ветственно с управлшогцими входами первого и второго ключей, Jepflый ин тегратор, вход .которого через первый ключ соединен с зыхо.цом источника постоянного напряжения, а через гзторой ключ - с входом .зтэрО1-о интегратора, выходы интегра1оро;с соответствующими вхсвде:ми блока пре образования напр тжен11я и код L2j. Недостатком извеитних j является низков быстродеГи: ловленное формирование / и результата измерения лишь полупериоде напрялоэиия есущей lacTC ты в друхом полупериоде происходит интегрирование посюянкого напряже1-1и в течение соответстБуюи1Их интервалов времени /. Целью изобретенная является повыше ние быстродействия- преоброз ователя, Поставленная цель достигается тем что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косину сный вращающийся трансформатор, пы ходы которого через соответствуюгдие фильтры подключены к блоку фазосдвигающих цепочек, выходы .которого соединены с входаьШ первого и второго компараторов, вых.эдгл (соторых соединены соответственЕ.ю с управляющими . входами первого и второго ключей, первый интегратор, вход которого через первый ключ соединен с выходов источника постоянного напряжения, а через второй ключ - с входом второго интегратора, и блок преобразования напряжения в код,- первый выход которого является В1 1ходом устройства, введены допапнительно дза элемента НЕ;, первый и второй элементы И, два коммутатора, третий и четвертый ключи, третий и четвертый интеграторы, причем выходы компараторов через первы1Э и второй элементы НЕ соединены соответственно с управляющими входами третьего и четвертого ключей, вход третьего интегратора через третий ключ соединен с выходом источника постоянного напряжения, а через четвертый ключ - с входом четвертого интегратора, выходы первого и третьего интеграторов через первый коммутатор подключены к первому входу блока преобразования напряжения в код, а. выходы второго и четвертого интеграторов через второй коммутатор подключены к второ. входу блока преобразования напряжения в код, выход первого компаратора соединен о первыми управляющими входами коммутаторов и с парным входом второго элемента И, а выход, первого 3j.;eMeHTa НЕ соединен с BXCpfcLVH управляющими входами коммутаторов и с : ервым зходом первого элемента К, второй гзыход блока преоб.1оазования напряжения в код соединен вторыми входами первого и второго Г элементов К, выход первого элемента И подключен к установочным входам первого и второго интеграторов, выход втср.ог.о элемента. JA подключен к установочным входам третьего и четвертого инт.аграторов. В предлагаемом изобретении формирование .и выдача результата измерения осуьпествляются в обоих полуперисдах иалря/хения несущей частоты: в первом полупериоде, когда ,например, .включены третий и четвертый интеграторы, для .которых зтот п-олупериод является .рабочим, фиксируются напряжения на выходах первого и .второго интеграторов и находится их отнощение в .цифровой форме, которое отображает результ.ат измерения угла поворота вала; в следующем полупериоде включаются первый и второй интеграторы, для которых этот полупериод является рабочим, фиксируются р;апрял ения на выходах двух других интеграторов и находится их отношение в цифровой форме, которое отображает результат измерения угла поворота вала. Таким образом, результат измерения формируется и выдается в каждом полупериоде напряжения несущей частоты, что увехшчивает быстродёйст-вие предлагаемого преобразователя вдвое по сравнению с известным. На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя узла поворота вала в код; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Преобразователь содержит синуснокосинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 1, выходы которого через фильтры 2 и 3 подключены к блоку 4 фазосдвигающих цепочек, выходы которого соединены с входами первого и второго компараторов 5 и б, выходы которых соединены с управляющими вхо дами первого и второго ключей 7 и 8 непосредственно и с управляющими входами третьего и четвертого ключей 9 и 10 через первый и второй элементы НЕ 11 и 12 соответственно, первый интегратор 13/ вход которого через первый ключ 7 соединен с выходом источника 14 постоянного напряже ния, а через второй ключ б - с входом второго -интегратора 15, третий интегратор 16, вход которого через третий ключ 9 соединен с выходом источника 14 постоянного напряжения а через четвертый ключ 10 - с входом четвертого интегратора 17, первый коммутатор 18, информационные входы которого соединены с выходами первог и третьего интеграторов 13 и 16 , .управляющие входы - с выходами перво го компаратора 5 и первого элемента НЕ 11, а выход - с первым входом блока 19 преобразования напряжения в код, первый выход которого являетСИ выходом преобразователя, второй . коммутатор 20, информационные входы которого соединены с выходами второго и четвертого интеграторов 15 н 1 управляющие входы - с выходами перво го компаратора 5 и первого элемента НЕ 11, а выход с вторым входом блока 19 преобразования напряжения в код, и элементы И 21 и 22, первые входы которых соединены соответстве но с выходами первого элемента НЕ 1 и первого компаратора 5, вторые вхо ды - с вторым выходом (с которогоснимается сигнал Окончание цикла преобразования) блока 19 преобразо вания напряжения в код, а йыходы установочными входами первого, втор го, третьего и четвертого интеграто ров 13-17 соответственно. Преобразователь работает следующ образом. Выходные напряжения СКВТ 1 через фильтры 2 и 3, выделяющие их основную гармонику, поступают на блок 4 фазосдвигающих цепочек. На выходах блока 4 образуются напряжения, ранвые по амплитуде, но сдвинутые по ,фазе на угол, пропорциональный углу поворота Q ротора СКВТ 1. Компарато ры 5 и 6 формируют прямоугольные сигналы, соответствующие полупериодам с положительной амплитудой выходных напряжений блока 4 (фиг. 2 а и). Элементы НЕ 11 и 12 инвертируют эти импульсы (фиг. 23 и е с тем, чтобы обеспечить включение в работу (т.е. в режим интегрирования постоянного напряжения в течение соответствующих интервалов времени ) интеграторов 16 и 17. Рассмотрим работу преобразователя с момента времени t . На время действия выходного импульса компаратора 5, т.е. в течение интервала времени 4t, , равного полупериоду напряжения несущей частоты (фиг. 2а), открыт ключ 7, при этом постоянное напряжение с выхода источника 14 постоянного напряжения поступает на вход интегратора 13 и интегрируется им (фиг. 2в1 . С появлением выходного импульса компаратора 6 (фиг. 25) открывается ключ 8 и (на время действия указанного импульса, т.е. в. течение интервала времени dt , равного полупериоду напряжения несущей частоты) остается в открытом состоянии. Так как выходные импульсы компараторов сдвинуты во времени друг относительно друга на угол, пропорциональный углу поворота б ротора СКВТ 1, постоянное напряжение источника 14 постоянного напряжения поступает через открытые одновременно ключи 7 и 8 на вход интегратора 15 и интегрируется им (фиг. 2 г) в течение интервала времени, пропорционального углу в . В момент времени, соответствующий заднему фронту выходного импульса компаратора 5, выходные напряжения интеграторов 13 и 15 фиксируются (в состав каждого интегратора входит блок типа фиксатора напряжения 1 к через коммутаторы 18 и 20, устанавливаемые в соответствующее положение импульсом с вьлхода элемента НЕ 11 (фиг. 2(Э) , поступают насигнальный (выходное напряжение интегратора 15) и опорный (выходное напряжение интегратора . 13 ) входа блока 19 преобразования напряжения в код, который формирует и выдает в цифровой форме результат, измерения угла поворота 6 . После этого сигнал Окончание цикла преобразования с второго выхода блока 19 (фиг. 211) через открытый элемент И 21, на управляющем входе которого разрешающий (высокий) потенциал с выхода элемента НЕ 11 (фиг. 23), проходит (фиг. 2л) на установочные входы интеграторов 13 и 15 и сбрасывает их в исходное положение (фиг. 2г. С момента фиксации выходных напряжений интеграторов 13 и 15 .включаются в работу интеграторы 16 и 17. Происходит это следующим образом. На время действия выходного импульса элемента НЕ 11, т.е. в течение

интервала времени At,

равного полупериоду напряжения несущей частоты (фиг. 23) , открыт ключ 9, при этом постоянное напряжение с выхода источника 14 постоянного напряжения поступает на вход интегратора 16 и интегрируется (фиг. 2ж). С появлением выходного импульса элемента НЕ 12 (фиг. 2е) открывается ключ 10 и (на время действия указанного импульса, т.е. в течение интервала времени d-t, равного полупериоду напряжения несущей частоты ) остается в открытом состоянии.

За время, пока ключи 9 и 10 открыты одновременно/ напряжение с выхода источника 14 постоянного напряжения поступает на интегратор 17 и интегрируется им (фиг. 2з). В момент времени, соответствующий заднему фронту импульса с выхода элемента НЕ 11, выходные напряжения интеграторов 16 и 17 фиксируются и через коммутаторы 18 и 20, установленные в соответствующее положение выходным импульсом компаратора 5 (фиг. 2 а) , поступают на сигнальный (выходное напряжение

интегратора 17 ) и опорный (выходное напряжение интегратора 16) входы блока 19, который формирует и выдает в цифровой форме результат измерения угла поворота 9. После этого сигнал Окончание цикла преоб-разования с второго выхода блока 19 (фиг. 2и) через открытый элемент И 22, на управляющем входе которого разрешающий потенциал с выхода компаратора 5 (фиг. 2 а), проходит (фиг. 2 к) на установочные входы интеграторов 16 и 17 и сбрасывает их в исходное положение (фиг, 2 гс из).

С момента фиксации выходных напряжений интеграторов 16 и 17 включаются в работу интеграторы 13 и 15. Дальнейшая последовательность операций аналогична рассмотренной смомента времени -fe,.,.

Таким образом, в каждом полупериоде напряжения несущей частоты осуществляется формирование и выдача результата измерения угла поворота 9 . ротора СКВТ 1, что увеличивает быстродействие предложенного устройства вдвое по сравнению с известным.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор, выходы которого через соответствующие фильтры подключены к блоку фазосдвигающих цепочек, выходы которогб соединены с входами первого и второго компараторов, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами первого и второго клю- . чей, первый интегратор, вход которого через первый ключ соединен с выходом источника постоянного напряжения, а через второй ключ - с входом второго интегратора, и блок преобразования напряжения в код, первый выход которого является выходом устройства, отличающийся. тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены два элемента НЕ, первый и второй элементы И, два коммутатора, третий и четвертый ключи, третий и четвертый интеграторы, выходы, компараторов через первый и второй элементы НЕ соединены соответственно с управляющими входами третьего и четвертого ключей, вход третьего интегратора через третий ключ соединен с выходом источника постоянного напряжения, а через четвертый ключ - с входом четвертого интегратора, выходы первого и третьего интеграторов через первый ког гмутатор подключены к первому входу блока преобразования напряжения в код, а выходы второго i и четвертого интеграторов через второй коммутатор подключены к второму (Л С входу блока преобразования напряжения в код, выход первого компаратора соединен с первыми управляющими входами коммутаторов и с первым ..в ход ом второго элемента И, выход первого элемента НЕ соединен с вторыми управляющими входами коммутаторов и с первым входом первого элемента И, второй выход блока преобразования напрюкения в код соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И подклю00 05 чен к установочным входам Первого и второго интеграторов, выход йторо00 го элемента И подключен к установочным входам третьего и четвертого |интеграторов.

I 1 I

I gj

a

x x x

t utz

t I

ж

x x x

л