Преобразователь угловых перемещений Советский патент 1984 года по МПК G08C9/04 

2. Преобразователь по п.1, о тличающийся тем, что блок делителей частоты выполнен в виде .счетного триггера, формирователя .импульсов, RS - триггера, четырех элементов И и элемента ИЛИ, выход формирователя импульсо соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходам счетного триггера, а выходы соединены с соответствующими входа1«1и RS триггера, выходы которого соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блокаделителей частоты, а выходы - с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом блока делителей частоты, один из выходов счетного триггера соединен с вторым выходом блока делителей частоты, вход формирователя импульсов и вход счетного триггера соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока Делителей частоты.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок выделения знака выполнен в виде двух элементов И, инвертора, формирователя импульсов, двух компараторов и фазосдвигающего блока, вход которого соединен с одним входом блока выделения знака, а выход соединен через первый компаратор и формирователь импульсов с первыми входами элементов И, вход другого компаратора соединен с другим входом блока -выделения знака, а выход с вторым входом первого элемента И, а через инвертор с вторым входом второго элемента И, выходы элементов И соединены с соответствующими выходами блока выделения знака.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ,содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор, один выход которого соединен с одними из входов сумматора и блока вычитания, а другой выход соединен через фазосдвигающий блок с другими входами смматора и блока вычитания, выходы сумматора и блока вычитания соединены с входами соответствующих компараторов, триггер, отличающийся , тем, что с целью расширения диапазона измерения преобразователя, в него введены фильтр постоянной составляющей, блок делителей частоты, блок выделения знака, второй триггер, выходы которого соединены с первым и вторым входами блока делителей частоты, а входы - с выходами блока выделения знака, один вход которого соединен с другим выходом синусно-косинусного вращающегося трансформатора, а другой - с шиной питания, выходы компараторов соединены с третьим и четвертым входами яблока делителей , частоты, первый и второй выходы коточ Л рого срединены с входами первого триггера, выход которого соединен С. с входом фильтра постоянной соотавляющей.

Изобретение относится к измеритеЛБнчэй технике и может быть испол зовагй-о -ё информационно-из мерительных скгСтемах для точного измерения угловьах перемещений, ИзвёЪЬён преобразователь, содержащий сйнусно-косинусный вращающий трансформатор (СКВТ), первый выход которогбёЬединен через фазосдвигаю щий блок преобразователь напряжений в- ток с входами первого регулируеМогЬ усилителя, выход кото рого соединен b первыми входами сум тора и преобразователя фаза - код, второй выход GKBT соединен непосред ственно и через второй преобразователь напряжения в ток с входами вт рого регулируемого усилителя, выход .которого соединен-с вторыми входами сумматора, первый и второй фазочув вительные выпрямители 13. Недостатком данного преобразователя является ограниченный диапазон измерения. Наиболее близким к изобретению является преобразователь/ содержащий синусно-косинусныйвращающийся трансформатор (СКВТ) , оадин выход которого соединен с вводом фазосдвигающего блока, выход которо го соединен с одним из входов сумматора и блока вычитания, с другими входами сумматора и блока вычитания соединен другой выход СКВТ, а выходы сумматора и блока вычитания через компараторы соединены с входами триггера l2l . Недостатком известного преобразователя также является ограниченный диапазон измерения преобразователя, которуй равен O-ISO. Цель изобретения - расширение диапазона измерения преобразователя угловых перемещений. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угловых перемещений, содержащий синуснокосинус«ый вращающийся трансформатор, один выход которого соединен с одним из входов сумматора и блока вычитания, а другой выход соединен через фазосдвигающий блок с другими входами сумматора и блока вычитания, выходы сумматора и блока вычитания соединены с входами соответствующих компараторов, первый триггер, введены фильтр постоянной составляющей, блок делителей частоты, блоквыделения знака, второй триггер, выходы которого соединены с первым и вторым входами блока делителей частоты, а входы - с выходами блока выделения знака, один вход которого соединен с другим выходом синусно-косинусного вращающегося трансформатора, а другой - с шиной питания, выходы компараторов соединены с третьим и четвертым входами блока делителей частоты, первый и второй выходы которого соединены с входами первого триггера, выход которого соединен с входом фильтра постоянной составляющей. Блок делителей частоты выполнен в виде счетного триггера, формирователя импульсов, RS- триггера, четырех элементов И и элемента ИЛИ, выход формирователя импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами счетного триггера, а выходы соединены с соответствующими входами RS- триггера, выходы которого соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока делителей частоты, а выходы - с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом блока делителей частоты, один из выходов счетного триггера соединен с вторым выходом блока делителей частоты, вход .формирователя импульсов и вход счетного триггера соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока делителей частоты. Блок выделения знака выполнен в виде двух элементов И, инвертора, формирователя импульсов, двух компараторов ифазосдвигающего блока,вход которого соединен с одним входом бло ка выделения знака,, а выход соединен через первый компаратор и формирователь импульсов с первыми входами элементов И, вход другого компаратор соединен с другим входом блока выделе ния знака, а выход - с вторым входом первого элемента И, а через инвентор с вторым входом второго элемента И, выходы элементов И соединены с соответст вующими выходами блока выделения знака. На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого преобр.аэователя; на фиг. 2 - функциональная схема блока выделения энака и временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.З - функциональная схема блока делителей частоты и временные диаграммы, поясняющие его работу. Преобразователь (фиг,1) содержит СКВТ 1, фаэосдвигающий блок 2, сумматор 3, блок 4 вычитания, компараторы 5 и 6, блок 7 делителей ча- стоты, триггер 8, фильтр 9 постоянной составляющей, блок 10 выделения энака, триггер 11. Блок 7 делителей частоты (фиг.2) содержит счетный триггер 12, формиро ватель 13 импульсов, логические элементы И 14, 15, 16 и 17,RS- триггер 18 и элемент ИЛИ 19. На фиг.2 позициями 20-27 обозначены соответственно временные диаграммы выходных сигналов компаратора 5, компаратора 6, формирователя 13 импульсов, прямого выхода счетного триггера 12, элемента И 15, элемента И 14, прямого выхода RS - триггера 18, триггера 8 при«С 10°; позициями 28,29 и 30 обозначены соответственно временные диаг)аммы выходных сигналов инверсного выхо да RS- триггера 18, прямого-выхода счетного триггера 12 и триггера 6 при Ы - позициями 31-35 обозначены соответственно временные диаграммы выходных напряжений на выходах счетного триггера I2j элементов И 15 и 14, на прямом выходе R5 триггера 18 и на выходе триггера 8 при угловом перемещении 0 з4. 180 (Ы 10°) . Блок 10 выделения знака (фиг.З) содержит фазосдвигающий блок 36, компараторы 37 и 38, формирователь 39 импульсов-инвертора 40, элементы И 41 и 42. На фиг.З позицией 43 показано напряжение питания СКБТ 1; позициями 44, 45 и 46 - соответственно эпюры выходных напряжений фазосдвигающего блока 36, компаратора 37 и формирователя 39 импульсов; позициями 47-52 - соответственно временные диаграммы выходных сигнгшов синусной обмотки СКВТ 1, компаратора 38, инвертора 40, элементов И 41 и 42, прямого выхода триггера 11 при угловых перемещениях,, находящихся в пределах 0 ot 180°; позициями 53-57 - соответственно, временные диаграммы выходных сиг- . налов синусной обмотки СКВТ 1, компаратора 38, инвертора 40, элементов И 41 и 42, прямого выхода тр.иггера 11 при угловых перемещениях в пределах 180 -о- 360 . Преобразователь угловых перемещений работает следующим образом. При помощи СКВТ 1, фазосдвигающего блока 2, сумматора 3, вычитателя 4 угловое перемещение вала СКЬТ 1 преобраэуется в пропорциональный фазовый сдвиг, в результате чего на выходах сумматора 3 и блока 4 вычитания появятся напряжения: .Ui EKrpSin(jt +ct); (51п(ы1-о1.), где Е , со - амплитуда и частота напряжения питания СКВТ 1; К,р - коэффициент транформации СКВТ 1; « - фазовый сдвиг, пропорциональный угловому перемещению вала СКВТ 1. На выходах компаратов 5 и 6 будут напряжения прямоугольной формы, моменты перехода через ноль которых совпадают с момента1«€ перехода через ноль входных напряжений: 5 Sin(u)t +ot) , , Sl (U)t -Ot) .j Эти напряжения подаются на другие два входа, блока 7 делителей ча хоты, .-который делит эти последовательносФй напряжений в два раза, а триггер 8 выделяет фазовый сдвиг между этими последовательностяьш, изменяя свое состояние их перед-г ними фронтами, Тем, что фазовый сдвиг измеряет ся между поделенными последователь ностями импульсов, и достигается расширение диапазона преобразовани угловых перемещений. Фильтр 9 пост янной составляющей преобразует длительность импульсов в постоянное напряжение, являющееся выходным сигналом преобразователя, пропорци нальное фазовому сдвигу между поде леннь1ми последовательностями импул сов. Работа блока 10 выделения знака заключается в сравнении фаз напряжения питания и выходного напряжени .СКВТ 1, которые могут быть либо си фазны, либо противофазны, в резуль тате сравнения вырабатываются им« пульсы, поступающие на входы триггера 11, которые в зависимости от углового положения либо подтверждаю либо изменяют на противоположное его состояние..Опрокидывание тригг и 11 происходит при Работа блока- выделения знака ( фиг.З ) поясняется временным диаграммами { позиции 43-58). Как видно из фиг.З, при угловых перемещениях, лежа1цих в пределах О «It 180, корот1 ие управляющие импульсы поясняются на выходе элемента И 42 и на входе триггера 11 (фиг.З, поз.50, 51 и 52), а лЬвых перемещениях 180 360 на выходе элемента И 41 и на входе триггера 11 (фиг.З, поз.56,57 и 58 Таким образом, управляющие импульсы появляются то народном, то на другом выходах блока 10 выделени знака (либо на выходе элемента И 4 либо на выходе элемента ), уста навливая триггер 11 то в нбль, то в единицу в зависимости от углового перемещения. Если О 180 , то триггер 11 - в единице. Фазосдвиг;ающий блок 36 необходим для разнесения моментов появледия управляющих импульсов и моментбв пе рехода через ноль выходного . жения СКВТ 1. Рассмотрим работу блока 7 делителей частоты, которую поясняют вре менные диаграммы ( фиг.2 ). Напряжение с выхода компаратора 5 (фиг.2, поз.20) поступает на вход формирователя 13 импульсов, который формирует короткие импульсы по переднему фронту входного напряжения (фиг.2, поз.22). Выходное напряжение формирователя 13 импульсов подается на первые входы элементов И 14 и 15, на вторые их входы подаются напряжения с прямого и инверсного выходов счетного триггера 12 (фиг.2, поз,23). который перебрасывается передними фронтами ;. выходного напряжения компаратора 6. Напряжения с выходов элемен-тов И 14 и 15 (фиг.2, поз.24 и 25) подаются на входы RG - триггера 18.. В зависимости от состояния триггера 11 на один из входов триггера 8 через элементы И 16, 17 и ИЛИ 19 проходит напряжение с прямого выхода R5 триггера 18 (фиг.2, поз.26) или с инверсного выхода (фиг.2, поз.28). На другой вход триггера 8 подается напряжение с прямого выхода счетного триггера 12. . Помехоустойчивость блока 7 делителей частоты поясняют временные диаграммы (фиг.2, поз.31-35). Пусть oi «10 , если произойдет сбой счетного триггера 12, который возможен, например, при выключении и включении устройства, это приведет к тому, что на его выходе последовательность импульсов проинвертируется, проинвентируется и последовательность импульсов на выходе fiS-триггера 18 (фиг.З, поз.32,33 и 34), в результате фазовый сдвиг между поделенными последовательностями останется тем же, и выходное напряжение преобразователя не изменится. При углах поворота сСравных точно 180 в правильно настроенном преобразователе триггер 11 непрерывно изменяет свое состояние, что приводит к изменению местоположения выходной длительности, равной Т/2, в пределах периода, однако среднее ее значение не изменится, т.е. величина выходного -напряжения фильтра 9 постоянной составляющей остается стабильной, пропорциональной 180°. В точке О также возможно непрерывное изменение состояния триггера 11 знака, однако поскольку выходная длительность триггера 8 равна нулю, то и на выходе фильтра 9 постоянной составляющей также будет О. Преобразователь позволяет расши рить диапазон преобразования уговых перемещений в два раза.

Фиг.2

«4 «5

A5

7

5

5/, 52 i

/80°

Фиг.З