Многоканальный преобразователь угол-фаза-код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/00 G08C9/04 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления и измерения для преобразбвания сигналов датчиков угол-фаза в код. Известен многоканальный преобразователь информации, содержащий входной аналоговый коммутатор, схему выборки и запоминания, 12-разряд ный аналого-цифровой преобразовател (АЦП), выходной .буферный регистр и блок управления. Информационные вхо ды аналогового коммутатора подсоеди нены к аналоговым датчикам, а его управляющие входы - к блоку управле ния. Выходы коммутатора соединены через схему выборки и запоминания с входами АЦП, выходы которого подсоединены к буферному регистру. Вто рой выход блока управления подключен к управляющему входу АЦП и вто рым входам буферного регистра 1j . Недостатком преобразователя явля ется сложность и низкая надежность, обусловленные наличием аналогового коммутатора, схемы выборки и хранения и аналого-цифрового преобразова теля. Известен многоканальный преобраз ватель информации, содержащий аналого-цифровой преобразователь для каждого опрашиваемого датчика, цифровой коммутатор и блок управления, в качестве которого используется ми ропроцессор, информационные входы аналого-цифрового преобразователя соединены с выходами опрашиваемых датчиков, а его управляющие входы с вьпходом микропроцессора, выходы аналого-цифрового преобразователя . подключены к входам цифрового коммутатора, вторые входы которого сое динены с вторым выходом микропроцес ра, который является шиной адреса, выходы цифрового коммутатора соедин с входом микропроцессора, по которо му передается значение преобразован ного кода Ш . Недостатком преобразователя явля ся его. сложность, обусловленная при менением для каждого опрашиваемого датчика своего а 1алого-цифрового преобразователя. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угол-фазакод, содержащий датчики угол-фаза, компараторы, число которых определя ется числом опрашиваемых датчиков, мутатор, блок питания, генератор опорной частоты, два триггера, два элемента И, счетчик иьшульсов, задержки, компаратор опорного сигнала, устройство управления, выход каждого датчика угол-фаза подключен че4,63 компаратор к входам коммутатора, выход которого соединен с нулевым вхо дом первого триггера, единичньй вход которого соединен через первый вход первого элемента И и компаратор опорного сигнала с выходом блока питания, а выход с одним входом второго элемента И, второй вход которого подключен к генератору опор ной частоты,а выход - к входу счетчи- ка импульсов, единичный вход первого триггера соединен через первый элемент И с выходом второго триггера вход которого подключен через линию г 1 задержки к устройству управления L3J . Недостатком известного многоканального преобразователя является его сложность, обусловленная необходимостью использования схем для адресации опрашиваемых датчиков и дополнительных схем адресации для запоминания кода, который считывается со счетчика. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности его работы. Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный преобразователь угол-фаза-код, содержагций источник питания, выход которого подключен к входам фазовращателей по числу каналов, выходы которых подключены к входам компараторов по числу каналов коммутатор каналов, генератор опорной частоты, счетчик, введены элементы И по числу каналов, блок элементов И, одновибратор и запоминающее устройство, выходы компараторов подключены к первым входам элементов И, вторые входы которых .подключены к выходу генератора опорной частоты, а выход - к информационным входам коммутатора каналов, выход которого подключен к управляющему входу запоминающего устройства, информационные входы которого подключены к выходам старших разрядов счетчика, выходы младших разрядов которого подключены к информационным входам блока элементов И, управляющий вход которого через одновибратор подключен к выходу генератора опорной частоты, который подключен к входу счетчика, выход старшего разряда которого подключен

31

к входу источника питания, выходы блока элементов И подключены к адресным входам запоминающего устройства и адресным входам коммутатора каналов .

В предлагаемом преобразователе ис.пользуется один счетчик импульсов для всех каналов-, данные с которого считываются в запоминающее устройство за один цикл опроса каналов преобразования, в то время как в извест ных устройствах счетчик импульсов имеется в каждом канале. Кроме того, счетчик импульсов в предлагаемом устройстве выполняет одновременно функции счетчика адреса канала и счетчика данных по этому каналу, в то время как в известных устройствах эти функции вьшолняют разные блоки.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит генератор 1 опорной частоты, счетчик 2, источник 3 питания,фазовращатели 4, компараторы 5, число которых равно числу опрашиваемых каналов, элементы И 6 (по числу каналов), одновибратор 7, .блок 8 элементов И, коммутатор 9 каналов и запоминакжДее устройство 10

Устройство работает следующим об разом.

Генератор 1 импульсов опорной частоты вырабатывает последовательность высокочастотных импульсов частотой f.., которые поступают на счетчик

2и входы элементов И 6, формирующих сигнал записи, и на одно вибратор 7.

С выхода старшего разряда счетчика 2, который одновременно вьшолняет роль . делителя частоты, снимается последовательность импульсов частотой | f /2, где q - разрядность счетчика 2, которая подается на источник

3питания фазовращателей 4. Значение частоты следования импульсов f ,j , подаваемых на источник питания фазовращателей 4, выбирается, исходя из частоты напряжения питания фазовращателей (в случае применения синусно-косинусных вращающихся трансформаторов например типа СКТБ-6465Д, она составляет 400-Гц).

Источник 3 питания фазовращателей

4представляет собой фильтр с усилителем мощности,-с выхода которого снимается синусоидальное напряжение частотой f .

03854

Рассмотрим процесс преобразования фазы в код по одному из опрашиваемых каналов, в которыь, кроме одного фазовращателя 4, входят один компа . ратор 5 и один элемент И 6. .

Напряжение синусоидальной формы (фиг. 2) с фазовращателя 4 подается на KONfflapaTop 5, который выполняет . роль усилителя-органичителя. С выQ хода компаратора 5 снимается дву;1Олярное напряжение прямоугольной формы, совпадающее по фазе с синусоидаль ным напряжением, снимаемым с выхода фазовращателя, которое имеет фазоj вый сдвиг относительно входного напря:кения. С компаратора 5 этот сигнал пост- тлает на один из входов элемента И 6, формирующих сигнал записи. На второй вход этой схемы подаются импульсы с генератора 1 опорной час0тоты. Частота напряжения питания фазовращатапя 4 синхронизирована частотой генератора 1 опорной частоты, но отличается по своему значению в 2 раз.

5

При совпадении на выходах элемента И 6 импульса генератора 1 опорной частоты с сигналом прямоугольной формы, снимаемым с компаратора 5 в момент перехода этого сигнала от от0рицательного значения к положительному, на его выходе формируется короткий импульс, который несет инфЬрмацпю о фазе текущего положения выходного сигнала фазовращателя 4. При

5 этом количество импульсов, поступивших за время преобразования на счетчик 2, пропорционально сдвигу фазы фазовращателя опрашиваемого канала. Для адресации опрашиваемого кана0 ла вьЕсоды младших разрядов счетчика 2 соединены с входами блока 8 элементов И, формирующего адрес канала записи, который управляет коммутатором 9 каналов. С выходов блока 8 зле5 ментов И снимается код адреса опрашиваемого канала, которьй подается на комментатор каналов и на шину адреса запоминающего устройства.

0Одновременно импульс с генератора 1 опорной частоты подается на одновибратор 7, который формирует управляющий сигнал в момент окончания Р1мпульса с генератора 1 опорной

5 частоты для исключения совпадения по времени процессов, связанных с формированием сигнала записи элемента И 6;, установкой счетчика 2 и време5leM формирования сигнала адреса канала блоком 8 элементов И. Сигнал элемента И 6 поступает че рез коммутатор 9 каналов на управляющий вход запоминающего устройства |10. Под воздействием этого сигнала и сигнала адреса в запоминающее устройство 10 считывается содержимое Старших разрядовсчетчика 2, Таким образом осуществляется считывание двоичного кода, значение которого пропорционально числу импульсов, по тупиви1их на счетчик 2 за время рав ное сдвигу фазы между опорным напря жением и выходным напряжением для оп рашиваемого канала. При поступлении следующего игшульса с генератора 1 опорной частоты на счетчик 2 его со тоя1ше изменяется и вьпюлняется ана логичньш процесс считывания кода в запоминающее устройство 10 для следу1скдего опрашиваемого канала, адрес которого определяется состоянием младших разрядов счетчика 2. Указан ный процесс преобразования по всем опрашиваемым каналам заканчивается после обнуления мпадших разрядов счетчика 2, используемых для адреса ции каналов, и начинается снова с приходом импульса с генератора 1 опорной частоты и установкой Г4падше го разряда счетчика 2 в единичное состояние. Число младших разрядов счетчика используемых для адресации каналов, определяется исходя из числа опрашиваемых каналов. Например, если опрашиваемых каналов семь, то для их адресации используются три мпадвжх разряда. При этом число старших .разрядов счетчика 2, которые несут 5& информацию об измеряемом фазовом сдвиге в виде двоичного кода, зависит от разрешающей способности фазовращателя 4, т.е. оно выбирается3 исходя из его разрешающей способности, которая при числе старших разрядов счетчика 2 п иcпoльзye 4Ь x для преобразования сдвига фазы в код., равна 0-1/2. Учитывая то что для формирования кода, соответствующего углу поворота вала,, используется п старших разрядов счетчика 2,, а для адреса канала - m младших разрядовэ общая разрядность счетчика определяется как q n-s-m. Зная требуемое число разрядов счетчика 2 и частоту напряжения питания фазовращателей Д, можно определить частоту генератора 1 опорной частоты как fpt,- f/ 2 Технико-зкономический эффект предлагаемого преобразователя обусловлен TCMj что он отличается от известньк своей простотой, поскольку содеркит для преобразования и каналов один счетчик импульсов, который используется одновременно и для адресации каналов и для подсчета импульсов генератора за время, равное преобразуемому сдвигу фаз 5, который пропорционален углу поворота, датчика положения. При этом его над(2жность равна надежности одного канала известного устройства, в котором используется свой аналого-цифрОБой преобразователь, т.е. при оценке надежности известного устройства и предлагаемого по внезапным отказам этот показатель для предлагаемого многоканального преобразователя будет лучше примерно в п pasj где п число каналов преобразователя.

Фиг.1

l Mattijrffel 7

п-.

/tetfj

fte/ fjrffeJ

14НОГОКАШЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УТОП-ФАЗА-КОД, содержащий источник питанияS выход которого подключен к входам фазовращателей по числу каНсЗлоБ, выходы которых ПОД-клшчены к входам компараторов по чисВСЕ€ОШЗ ГДЯ rasffi esfssi с р 1. л r.j EI f., 3;-; : .-. .wlI fc I fcrlr - - - - .fZj , T-. - -- - 15 J 3 a gi vSr ggjLjSTSjSiJI i.y - ---пу каналов5 коммутатор каналов, генератор опорной частоты, счетчик, отли ч а ющи и с я тем, что, с целью 1Т1р6щения и повьшения надежности преобразователя, в него введены элементы И по числу каналов, блок элементов И, одновибратор и запоминаю щее. устройство выходы компараторов подк ючены к первым входам элементов И; вторые входы которых подключены к выходу генератора опорной част отЫо а выходы - к информационным входам ко№-тутатора каналов, выход которого подключен к управляющему входу запоьетнающего устройства, «2 информащюнные входы которого подключены к вькодам старших разрядов счетчнка, ВЬЕХОДЫ младших разрядов , которого подключены к итформационным входам блока элементов И, управляющий вход которого через одновибратор подключен к выходу гвнератора опорной частоты, который подключен к входу счетчика, выход старшего разряю да которого подключен к входу источника питания, выходы блока элементов И подключены к адресным входам САЭ запоминающего устройства и адресным 00 входай коммутатора каналов/

ffaftuffe4

fta f irt/ef