Преобразователь фазового сдвига в цифровой код Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 H03K13/20 

4 4

СО

оо Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к цифровым системам измерения и регулирования и может быть использовано в высокочастотных системах иэмерен 1я и автоматического регулирования испапн тельных механизмов с фазовыми датчиками положения. Известны преобразователи фазового сдвига, заданного двумя последовательностями сигналов, в цифровой код, содержаище формирователи опорного и измеряемого сигналов, фазовый дискриминатор, ключи, генератор, счетчик, регистр и блок управления | Однако преобразователи сложны, не обеспечивают измерения при фазовых Сдвигах, превышаюпдах t27f, не облада ют универссшьностью как по типу фазо вращателя, так и по виду измерения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пре образователь фазового сдвига в цифровой код, содержащий формирователи управляющих импульсов опорного и измеряемого сигналов, генератор квантующих импульсов, соединенный с входом делителя частоты, ключи, счетчик схему управления, блок измерения периода входного сигнала, регистр и узел задания коэффициента усиления, а делитель частоты выполнен управляе мым с дробным переменным коэффициентом деления, причем выходы генератора квантующих импульсов и формирователя управляющих импульсов опорного сигнала подключены к входам блока из мерения периода входного напряжения, выход которого соединен с первым управляющим входом делителя частоты, второй управляющий вход которого под ключен к выходу узла задания коэффициента усиления, а выход через ключ и счетчик - к регистру 2J. Недостатком известного преобразователя является то, что в нем не предусмотрено измерение скорости фазо вого сдвига. Однако в электроприводах с полностью цифровым управлением необходимо представление скорости фа зового сдвига в цифровом коде. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повыше ние точности. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь фазового сдвига в цифровой код, содержащий форг-мрователи опорного и измеряемого сигналов, кварцевый генератор, соединенный с входами блока измерения пе риода входного сигнала и управляемог делителя с переменным дробным коэффициентом деления, узел задания коэффициента усиления, последовательно соединеаные ключ, счетчик, регистр и схему управления, введены делитель частоты и триггер, причем выход квар цевого генератора соединен с первым входом ключа, выход формирователя измеряемого сигнала подключен к второму входу блока измерения периода входного сигнала, выход которого соединен с вторым входом управляемого делителя с переменным дробным коэффициентом деления, третий вход которого подключен к выходу узла задания коэффициента усиления, а выход через делитель частоты и триггер свя зан с вторым входом ключа, при этом первый выход схекы управления соединен с установочными входами делителя частоты триггера и регистра, а ее второй выход соединен с входом Сброс счетчика, а вход - с формирователем опорного сигнала. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого преобразователя. Преобразователь содержит кварцевый генератор 1, формирователи 2 и 3 импульсов опорного и измеряемого сигНёшов соответственно, блок 4 измерет ния периода входного напряжения, уп- равляе№лй делитель 5 с переменным дробным коэффициентом деления, узел 6 Зсщания коэффициента усиления, последовательно соединенные ключ 7, счетчик 8 и регистр 9, схема 10 управления, счетчик 11, регистр 12, ключ 13, логический элемент 14, последовательно соединенные накапливаю,щий сумматор 15 и формирователь 16, две группы ключей 17 и 18, последовательно соединенные делитель 19 частоты и триггер 20, соединенный со схемой 10 управления. Счетчик 8 работает на сложение импульсов и в зависимости от требований к выходному Коду может быть выполнен двоичным, либо двоично-десятичным. Узел 6 задания коэффициента усиления представляет собой коммутационное устройство, выполненное, например, на тумблерах, причем число Ng задается в дополнительном коде. Счетчик 11 блока 4 выполнен двоичным и работает на сложение импульсов. Преобразователь работает следующим образом, В исходном положении счетчики 8 и 11 находятся в нулевом состоянии, В момент перехода напряжения Цф через ноль на выходе формирователя 3 возникает сигнал, поступающий на вход блока 4 измерения периода, который преобразует код периода опорного сигнала в код числа N, пропорциональный измеряемому периоду Т, который управляет коэффициентом деления Кд г управляемого делителя с переменным дробным коэффициентом деления, при этом его выходная астота .через ключ 13 оступает на счетчик в течение промежутка времени,t, соответствующего .фазовому сдвигу измеряемого напряже- ния относительно опорного напряжения. Число, зафиксированное в счетчике, по сигналу схемы 10 управления, записывается в регистр 12, на вход сумматора 15 через группу ключей 17 с выхода регистра 12 с частотой f пос тупает число N,, соответствующее периоду Тд входных сигналов, а в момент , переполнения сумматора-15 по импульсу формирователя 16 с внхода узла 6 задания коэффициента усиления на вход сумматора поступает число N в дополнительном коде, что соответствует вычитанию из содержимого сумматора числа Np.

Импульсы переполнения с выхода сумматора 15 подаются на вход делителя 19. Его коэффициент деления Кд выбирается таким, чтобы при неподвижном фазовращателе частота fl на выходе делителя 19 была равна опорной f р . Импульсы с выхода лелителя 19 по переднему фронту устанавливают триггер 20 в единичное состояние и импульсы с выхода генератора 1 через ключ 7 начинают поступать на вход счетчика 8. Через промежуток времени t соответствующий фазовому сдвигу измеряемого напряжения U относительно опорного напряжения U за период Чд опорной частоты f, в момент перв хода напряжения Оо через нуль на вы-i ходе формирователя 2 возникает импульс при помощи которого делитель 19 и , триггер 20 устанавливаются в нулевое состояние, и число N , за«1«ксированное в счетчике 8, записывается в регистр 9, Далее на втором выходе

схемы 10 управления, подключенном к установочному входу счетчика 8, образуется импульс, устанавливающий последний в нулевое состояние.

Процесс измерения фазового сдвига происходит циклически с частотой f входного сигнала U, .

Число NO выбирают таким, чтобы при заданной точности измерения периода входного напряжения Оф в рабочем диапазоне изменения частоты входных напряжений и,, и U выполнялось соот- нетдение 1.

Таким образом, поскольку цифровой код NO на выходе регистра 9 прямо пропорционален промежутку времени t между переходами напряжений U и U через ноль за период Т и скорости вращения п вала фазовращателя, характеристика преобразователя линейна и симметрична, а период преобразования постоянный и равен Т. При этом инерционность преобразователя не превышает периода Т,, входного напряжения Од, что позволяет использовать его для измерения скорости изменения фазового сдвига, а включение на выход регистра 9 накапливающего сумматора 21 фазового сдвига Nj в диапазоне t2Fm, где m 1, 2, 3,,.. позволяет выполнять на основе предлагаемого преобразователя быстродействующие цифровые позиционные регуляторы и регуляторы скорости.

Изменяя число N;,, можно задавать скорость измерения фазового сдвига и его величину в пределах i:25fm, т.е. преобразователь позволяет не толькоизмерять фазовый сдвиг, но и задавать его.

U0

01.-

0 :

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗОВОГО СДВИГА В ЦИФРОВОЙ КОД, содержащий формирователи опорного и измеряемого сигналов, кварцевый генератор, соединенный с входами блока измерения периода входного сигнала и управляемого делителя с переменным дробным коэффициентом деления, узел задания коэффициента усиления, последовательно соединенные ключ, счетчик, регистр и схему управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введены делитель частоты и триггер, причем выход кварцевого генератора соединен с первым входом ключа, выход формирователя измеряемого сигнала подключен к второму входу блока измерения . периода входного сигнала, выход которого соединен с вторым входом управляемого делителя с переменным дробным коэффициентом деления, третий вход которого подключен к выходу узла задания коэффициента усиления, а выход через делитель частоты и 0} триггер связан с вторым входом ключа при этом первый выход схемы управления соединен с установочными входами делителя частоты триггера и регистра, ее второй выход соединен с выходом2 Сброс счетчика, а вход - с формирователем опорного сигнала.