Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/00 

1 Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам цифровой коррекции, и мож быть использовано и цифровых системах автоматического управления и контроля. Известен преобразователь угла по ворота вала в код, содержащий датчик угол - частота, соединеннный с первым входом элемента И, выход которого соединен .со счетным входом счетчика импульсов, генератор такто вых импульсов,- выход которого соеди нен с первыми входами первого, второго триггеров и реле времени, выход реле времени соединен со счетным входом счетчика импульсов и с вторым входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И, первый выход счетчика импульсов соединен с вторым входом второго триггера, выход которого соединен с вторым входом реле времени р 3Недостатком преобразователя является низкая точность из-за того, что линеаризация выходной характеристики датчика угол,,- частота прои водится с помощью двух прямых. Наиболее близким к изобретению техническим решением является преоб разователь угла поворота вала в код содержащий датчик угол - частота,, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с прямьм выходом Й5-триггера, ,;5-вход которого подхшю чен к первому выходу генератора так товых импульсов, выход элемента И соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, реле времени, частотный фильтр C2j. Однако известный преобразователь имеет невысокую точность, обусловленную тем, что частотный фильтр об ладает недостаточной стабильностью что приводит к большим погрешностям преобразователя. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Поставленная цель достигается те что в преобразователь угла поворот вала в код, содержащий датчик угол частота, выход которого соедини с первым входом элемента И, второй вход которого соединен.с прямым выходом Яз -триггера, ё-вход которо го подключен к первому выходу гене тора тактовых импульсов, выход элемента И соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, введены два дешифратора, регистр сДвига, блок элементов И, второй счетчик импульсов и сумматор, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с R -входом R5 -триггера и входами сброса первого и второго счетчиков импульсов, и регистра сдвига, выход первого счетчика импульсов подключен к входам первого и второго дешифраторов и к первому входу сумматора, выход которого является выходом преобразователя, выходы первого дешифратора подключены к соответствующим входам регистра :.двига, выходы которого соединены с первой группой входов блока элементов И, вторая группа входов которого соединена с соответствующими выходами второго дешифратора, выход блока элементов И соединен с входом второго счетчика импульсов, выход которого соединен с вторым входом суг-татора. На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код5 на фиг,2 - графики, поясняющие работу преобразователя/ на и 4 - схемы дешифраторов. Преобразователь содержит датчик 1 угол Частота, выход которого соединен с первым входом элемента И 2, второй вход элемента И 2 подключен к прямому выходу ft5-триггера 3, который вместе с элементом И 2 образует ключ 4 (электронный). Первый выход генератора 5 тактовых импульсов соединен с .5-входом . R5 триггера 3, а второй - с R-входом R5триггера З, входом сброса счегчика 6им1гульсов, входом сброса регистра 7сдвига,, входом сброса второго счетчика 8 импульсов. Счетный счетчика 6 импульсов соединен с выходом .э.лемента И 2, а выход счетчика 6импульсов - с входами дешифраторов 9 н 10 и .с первым входом сумматора }5 выход которого соединен с выходом 12 преобразователя угла поворота вала в код, а второй вход сумматора 11 соединен с выходами всех разрядов счетчика 8 импульсов. Выходы дешифратора 9 соединены с соответствующими входами регистра 7 сдвига, а выходы разрядов регистра 7сдвига подсоединены к пер.Бой груп3пе входов блока 13 элементов И,- вто рая группа входов блока 13 элементов И соединена с выходами дешифратора IG, выходы блока .13 элементов И соединены с суммирующим входом счетчика 8 импульсов. Дешифратор 9 (фиг.З) содержит элементы И 14, дешифратор 10 /(фиг.4 счетчики 15 импульсов и дешифраторы 16 состояний счетчика, Количество элементов И,входов и выходов регистра 7, выходь дешифратора 9 и выходов дешифратора 10 определяетсд числом точек перегиба реальной характеристики датчика 1 угол - частота (фиг.2). Преобразователь угла поворота вала в код работает следущим образом. Импульс с первого выхода генератора 5 тактовых импульсов переводит R5-триггер 3 в единичное состо ние. В результате этого через элемент И 2, импульсы с выхода датчика 1 угол - частота с определенной частотой начинает поступать на счет ный вход счетчика 6 импульсов. С Bt jporo выхода генератора 5 тактовых импульсой через время Т (фиг.2) подается импульс, возвращающий R5триггер 3 в нулевое состояние. Этот же импульс подает команду на считы. вание информации в счетчике 6 импул сов и на его сброс (обнуление) зз ис ходное состояние. Полученная информация в параллельном коде подается, на пе)вый вход сумматора П, с выхо да которого подается на выход 12 и на дальнейшую обработку. Количество М импульсов, поступив шее на счетчик 6, равно N Т, где f- частота импульсов на выходе датчика 1 угол - частота в течение интервала времени TO, соответствующая определенному углу поворота вала,Ч. Таким образом, преобразователь работает до началэнелииейности реальной характеристики (точка с коор дийатами (f J j (фиг. 2 ) датчика 1 угол - частота. Дешифратор 9 выполнен таким образом, что в моменты до тижения в счетчике 6 импульсов чисел N N2 « N«9 с соответствующих выходов дешифратора 9 выдают ся сигналы на входы регистра 7 сдви га На фиг.З представлена схема дешифратора 9 при , . 41А При частоте сигналов на выходе датчика 1 угол - частота fiJf 7/ и достижении в счетчике 6 числа импульса N за фиксированное время Т, где. N., - число, соответствующее первой точке перегиба реальной характеристики датчик 1 угол - частота (фиг.21, с выхода дешифратора 9 выделяется сигнал на первый вход ре- гистра 7 сдвига о Так как регистр 7 сдвига был до этого переведен импульсом сброса с второго генератора 5 тактовых импульсов в исходное состояние, т,е, подготовлен к работе первый разряд регистра 7 сдвига (записана в нем единица j,, то сигнал с первого выхода дешифратора 9 осуществляет перезапись единицы во второй разряд, подготавливает его к работе и одновременно с первого выхода регистра 7 сдвига вьщается сигнал на один из первых входов блока 13. . Дешифратор 10 выполнен таким образом, что с его выходов снимаются импульсы с определенными частотами F , Fj соответственно. Для получения частот F , К используется метод дешифрирования информационного состояния счетчика С произвольно выбираемым коэффициентом пересчета М (фиг.4 ), Через блок 13 элементов И по его второму входу8 так как на первый вход подается сигнал с первого выхода регистра 7 сдвига, импульсы с частотой F с первого выхода дешифратора 10 начинают поступать на счетный вход счетчика 8 импульсов. Причем частота Р„ на первом выходе дешифратора 10 задается таким образом, чтобы число импульсов, записанных в счетчике 8 импульсов, было бы равно п в момент достижения в счетчике 6 импулвсоБ числа импульсов, равного Nj за фиксированное время Т, где b.j число импульсов коррекции, на которое т.еоретическая характеристика отличается от реальной характеристики в момент достижения в счетчике 6 импульсов Ы (фиг.2). Импульс считывания сброса, поаваемый с второго выхода генератора 5 тактовых импульсов через фиксированное время Т (фиг.2), возвраает RS -триггер в нулевое состояние, этот же импульс подает команду на считывание информации со счетчиков

51

6и 8 импульсов и сброс (обнуление ) их в нулевое состояние, а также сбрасывает в исходное состояние регистр

7сдвига, подготавливая к работе его Аервый разряд. Полученная информация со счетчиков 6 и 8 в цараллельном коде подается на входь сумматора П. В результате этого количество импульсов, которое бьшо записано в сумматоре 11, при считывании счетчиков 6 и 8 и. при f равно , (N.2 -f- п I), ЧТО соответствует теоретической характеристике датчика 1 угол- Частота.

При частоте импульсов на выходе датчика 1 угол - частота . 7/i и достижении в счетчике 6 импульсов числа М Д 4i число, соответствующее второй точке перегиба реальной характеристики датчика 1 угол частота {(фиг.2/, с второго выхода дешифратора 9 выдается сигнал на второй вход регистра 7 сдвига. Так как второй разряд регистра 7 сдвига был до этого подготовлен к работе «мпульсом с первого выхода дешифратора 9j то сигнал с второго выхода дешифратора 9 осуществляет переза- пись единицы в третий разряд регистра 7 подготавливая его к работе, и одновременно с второго выхода регистра 7 .вьщается сигнал на очередной вход блока 13 (один вход элемента И блока 13). По .очередному второму входу блока 3 (другой вход второго элемента И блока 13;) импульсы

g

с частотой -Fj начинают поступать через него с второго выхода дешифратора 10 на счетный вход счетчика 8 импульсов.

5 Частота на втором выходе дешифратора 10 задается таким образом, чтобы число импульсов, записанных в счетчике 8, бьшо равно IA) в момент достижения в счетчике 6 импульсов числа Ыд за фиксированное время Tj)5 где ,(,-,+ и J число импульсов поправки после двух.шагов коррекции, на которое „теоретическая характеристика отличается от реальной харак5 теристики в момент достижения в счетчике 6 импульсов числа ,f за фиксированное время Tg. Таким образом Fg задается в зависимости от ц,, где, п, - число импульсов второго шага

0 Коррекции, .

В результате этого количество пульсов, которое будет записано в сумматоре 11 при считывании счетчиков 6 и 8 импульсов и при f;j5

5 равноi kj « rtj, - 2) что ; соответствует теоретической характеристике.

Далее при частотах .v л.....,, ,,.5 л работа преобразователя аналогич- 0 на описанной.

Таким образом, откорректированная характеристика 1 частота прак-; тически совпадает с линейной тесфетйческой характеристикой, что обуславлйвает повьш ение точности преобразователя. fz rj .5i 0 П I t I t I I i i ибыл.52 0 I I i I I I i I NSbH(6

Фиг, 2 i e-Jita:) Реальная зГ/ инеаризо ан ft ал xa/t jKfi epucтила) La y/r VH-H f. t r t I I /,...,

f разряд гразряд Зразрйд if разряд

Ъi П

N, 7

.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содежащий датчик угол - частота, вЬ1ход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом

Выходы разря&об импульсов ff

Фиг.З

разрлВаё сметчика импу ьсоё5