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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании автоматизированных и управляющих систем с 1Ц1ФРОВЫМИ вычислительными машинами

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный датчик, переключатель напряжений, фазосдвига;,щую цепь и компаратор ГЛ

Недостатком этпх преобразователей является ограниченное быстродействие что.снижает возможность их работы с больвгам количеством информационных датчиков.

Известен также.преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный трансформатор, вход которого подключен к источнику синусоидального напряжения, а выход соединен через переключатель напряжений и фазосдвигающую цепь с компаратором, выход которого соединен с. входами двух элементов И, а выходы элементов И подключены к входам триггера, выход которого соединен с одним из входов третьего элемента И, второй вход которого подключен к генератору импульсов, а выход - к счетчику импульсов, блок управления, выходы которого подк,лючены к другим входам двух элементов И к второму входу переключателя напряжений и к второму входу счетчика импульсов 2| .

Недостатком такого преобразователя является его невысокое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), выходы которого подключены к одним входам формирователя фазовых импульсов, первый триггер,

прямые и инверсные выходы которого

I

подключены к одним входам первого

и второго элементов И соответственно выходы которых подключены к установоным входам второго триггера, выходы второго триггера подключены к другим входам формирователя фазовых импульсов, синхронизатор частот, первый выход которого подключен к первому входу формирователя кодов, второй вход формирователя кодов соединен с прямым выходом второго триггера, третий вход - с выходом первого элемента.И.

и фильтр, выход первого элемента И. подключен к одному входу третьего триггера, другой вход которого соединен с первым выходом фор 1ирователя кодов, второй выход которого подключен к одному входу первого триггера, другой вход которого соединен с истоником команды, выход формирователя фазовых импульсов подключен к вторым входам первого и второго элементов И, а выход третьего триггера подключен к третьему входу второго .элемента И.

Синхронизатор частот содержит последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и усилитель мощности, формирователь фазовых импульсов - последовательно соединенные коммутатор, фазосдвигакнций .элемент, фильтр и компаратор, а формирователь кодов - элемент И, формирователь, входы которого являются первым и вторым входами формирователя кодов, а-выход подключен к счетчику, установочный вход которого является третьим входом формирователя, а выходы счетчика - выходами формирователя кодов Гз .

.Недостатком известного преобразователя является ограниченный до 180 диапазон однозначного преобразования угла.

Цель изобретения - расширение диапазона однозначного определения углов преобразователем в зоне рабочих углов..

Поставленная цель достигается тем что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий СКВТ, выходы которого подключены к одним входам формирователя фазовых импульсов, первый триггер, прямые и инверсные выходы которого подключены к одним входам первого и второго элементов И соответственно, выходы которых подключены к установочным входам второго триггера, выходы второго триггера подключены к другим входам формирователя фазовых импульсов, синхронизатор частот, первый выход которого подключен к первому входу формирователя кодов, второй вход формирователя кодов соединен с прямым выходом второго триггера, третий вход с выходом первого элемента И, и фильтр, введены третий и четвертый элементы И, элемент задержки и блок синхронизации фазовых импульсов. входы которого соединены с выходом формирователя фазовых импульсов и первым выходом синхронизатора частот а выход подключен к другим входам первого и второго элементов И, -вто- рой вьжод синхронизатора частот чере фильтр подключен к вдоду СКВТ, трети выход - через элемент задержки к одним входам третьего и четвертого эле ментов -И, другие входы которых соеди нены с прямым и инверсным выходами второго триггера, а выходы подключены к установочным входам первого триггера. При этом формирователь фазовых импульсов содержит последовательно соединенные коммутатор, фазосдвигающий и компаратор, входы коммутатора являются входами, а выход компаратора - выходом формирователя фазовых импульсов. Кроме того, блок синхронизации фазовых импульсов содержит элемент .И и триггер, выход которого подключе к одному входу элемента И,выход элемент И является выходом блока и подключен к одному входу триггера,другие входы три гера и элемента И блока являются входами блока. Синхронизатор частот содержит по|следовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и усилитель мощности выход. генератора .импул сов является первым выходом синхронизатора, а выходы усилителя мощност :И делителя частоты - вторым и третьiHM выходами. Формирователь кодов со держит элемент И формирователя, входы которого являются первым и вторым входами формирователя кодов, а выход подключен к счетчику, установоч ный вход которого является третьим входом формирователя кодов, а выходы счётчика - входами формирователя кодов. -; На фиг. 1 представлена структурна схема преобразователя; на фиг. 2 функциональная схема формирователи фазовых импульсов; на фиг. 3 - функц ональная схема блока синхронизации фазовых импульсов. Преобразователь содержит синхро. низатор 1 частот, первый выход которого подключен к одному входу блока 2 синхронизации фазовых импульсов и первому входу формирователя 3 .. второй выход синхронизатора 1 через фильтр 4 подключен к первичной обмотке СКВТ 5, выходы которого подключены к одним входам формирователя 6 фазовых импульсов. Выход блока 2 подключен к входам .элементов И 7 и 8, выходы которых подключены к установочным входам триггера 9, выходы которого соединены с другими входами формирователя 6 Третий выход синхронизатора 1 через элемент 10 задержки подключен к одним входам элементов И 11 и 12, другие входы которых соединены с выходами триггера 9, а выходы подключены к установочным входам триггера 13 выходы которого подключены к входам элементов И 7 и 8. Прямой выход триггера 9 подключен к второму входу, а выход элемента И 7 - к третьему входу формирователя 3. Формирователь 6 фазовых импульсов (фиг. 2) содержит коммутатор 14 синусоидальных сигналов, выполненный На транзисторах Т1 + 14 и диодах Д1 :« + Д4, фазосдвигакиций элемент 15, выполненный на резисторе R1 и конденсаторе С1, компаратор -16, выполненный на диодах. Д5, Д6 и усилителе 17, дифференцирующем элементе 18 и диоде Д8 причем четыре транзистора Т1 + Т4 попарно подключены коллекторами к выходным обмоткам СКВТ 5, на базы транзисторов Т1 и ТЗ через диоды Д1 и Д2 подаются положительные управляющие сигналы с единичного плеча триггера 9, а на базы транзисторов Т2 и Т4 через диоды ДЗ и Д4 - положительные управляющие сигналы с нулевого плеча триггера 9. Объединенньге , эмиттеры Т1 и Т4 соединены с резистором R1 фазосдвигающего элемента 15, объединенные эмиттеры транзисторов Т2 и ТЗ - с конденсатором С1 фазосдвигающего элемента 15, катодом диода Д5, анодом.диода Д6 и первым входом усилителя 17, выход фазосдвигающего элемента 15 подключен к аноду диода Д5,: катоду диода Дб и вторрму входу усилителя 17, выходы которого соеди- . нены соответственно с входами дифференцирующего элемента 18, выход коiToporo подключен к аноду диода Д7, катод которого соединен с первыми входами элементов И 7 и 8. , Блок 2 синхронизации фазовых импульсов (фиг, 3) содержит тригг ер 19 и элемент И 20, прямой выход триггеpa 19 соединен с одним входом элемента И 20, выход которого соединен с нулевым входом триггера 19 и является выходом блока 2, а единичный вход триггера 19 и другой вход элемента И 20 являются входами блока 2.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном положении триггеры 9 и 13 находятся в нулевом состоянии.

С первого выхода синхронизатора 1 подаются прямоугольные импульсы опорной частоты на вход фильтра 4, который вьщеляет синусоидальный сигнал опорной частоты и фильтрует гармоники выше первой. С выхода фильтра 4 синусоидальный сигнал подается на входные обмотки СКВТ 5, с выходных обмоток которого снимаются синусоидальные синфазные напряжения, амплитуды которых пропорциональны синусу и косинусу угла поворота вала и поступают на первый вход формирователя 6.

С выхода фазосдвигающего элемента 15 в зависимости от вида подключения снимаются синусоидальные сигналы двух видов, фаза первого из которых пропорциональна углу поворота вала, а фаза второго - дополнению, угла до 360 , с выхода усилителя 17 снимаются прямоугольные сигналы, фаза которьк пропорциональна углу поворота вала или (при другом подключении) дополнению угла до 360 .

С выхода дифференцирукяцего элемента 18 снимаются импульсные сигналы обеих полярностей. Через диод Д7 проходят импульсы только положительной полярности, которые подаются на первый вход блока 2 синхронизахщи, на единичньй вход триггера 19. С выхода элемента И 20, на первый 1вход которого подается сигнал с прямого выхода триггера 19, а на второй вход импульсы тактовой частоты с второго выхода синхронизатора 1 частот, выдается фазовый импульс, синхронизированный с Тактовой частотой, который поступает на первые входы элементов И 7 и 8.

Так как триггер ТЗ находится в исходном положении в нулевом состоянии, первый фазовый импульс через элемент И 7 проходит на единичный вход триггера 9, перебрасывая его в единичное состояние, а также на первый вход формирователя 3 кода, устанавливая его в исходное состояние (обнуляет счетчик импульсов).

По сигналу с прямого выхода триггера 9 начинается подсчет импульсов высокой частоты с второго выхода синхронизатора 1 частоты счетчиком импульсов формирователя 3 кода. Кроме того, сигнал с прямого выхода триггера 9 подается на второй вход формирователя 6 для переключения выходных обмоток СКВТ 5.

С третьего выхода синхронизатора 1 частот подается синхроимпульс на вход элемента 10 задержки, где совмещается по времени с той частью периода преобразования, которая соответствует зоне нерабочих углов. Синхроимпульс с выхода элемента 10 подается на первые входы элементов И 11 и 12. Так как с прямого вьпсода триггера 9 подается разрешающий сигнал, синхроимпульс через элемент И 11 проходит на единичный вход триггера 13 и перебрасывает его в единичное состояние

После окончания переходных процессов; вызванных переключением выходньк обмоток СКВТ 5, вырабатывается второй фазовый импульс, который с выхода формирователя 6 через элемент И 8, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера 13, проходит на нулевой вход триггера 9 и перебрасывает его в нулевое состояние.

Таким образом, снимается сигнал разрешения подсчета импульсов высокой частоты с выхода синхронизатора 1 частот и формирование двоичного кода заканчивается. Кроне того, на второй вход формирова:теля 6 подается сигнал переключения выходных обмоток СКВТ 5 в исходное положение.

Второй синхроимпульс, вырабатыва-: емый синхронизатором 1 частот, через элемент 10 поступает на вход элемента И 12, второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера 9. С выхода элемента И 12 сигнал поступает на нулевой вход триггера 13 и перебрасывает его в нулевое состояние

Таким образом, цикл преобразования закончен и преобразователь готов к новому циклу работы.

Для работы устройства необходимо, чтобы зона нерабочих углов была не менее 90 . Только в этом случае второй синхроимпульс совпадает с той Частью периода преобразования, которая соответствует зоне нерабочих углов .

, 1128277 . .8

Предлагаемый преобразователь поз- углов в рабочей зоне по сравнению с воляет увеличить диапазон измеряемых известным без потери однозначности.

III

I AI

Л7

Ha

7u8

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходы которого подключены к одним входам формирователя фазовых импульсов, первый тригге, прямые и инверсные выходы которого подключены к одним входам первого и второго элементов И соответственно, выходы которых подключены к установочным входам второго триггера, выходы второго триггера подключены к другим входам формирователя фазовых импульсов, синхронизатор частот, первый выход которого подключен к. первому входу формирователя кодов, второй вход формирователя кодов соединен с прямЬм выходом второго триггера, третий вход с выходом первого элемента И, фильтр отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона однозначного определения углов преобраI €0ю, зователем в зоне рабочих углов, в него введены третий и четвертый элементы И, элемент задержки и блок синхронизации фазовых импульсов, вход которого соединены с выходом формирователя фазовых импульсов и первым . выходом синхронизатора.частот, а выход подключен к другим входам первого и второго элементов И, второй выход синхронизатора частот через фильтр подключен к входу синусно-косинусно1о вращающегося трансформатора,, третий выход через элемент задержки к одним входам третьего и четвертого элементов И, другие входы которых соединены с прямым и инверсным выходами второго триггера, а выходы подключены к установочным входам первого триггера., : 2.Преобразователь по п. 1, от- ; л и ч а ю щ и и с я тем, что формирователь фазовых импульсов содержит последовательно соединенные коммутатор, фазосдвигающий элемент и компаратор, входы коммутатора являются .входами, а выход компаратора - выхрдом формирователя фазовых импульсов. 3.Преобразователь по п. отличающийся тем, что блок синхронизации импульсов содержит элементы И и триггер, выход которого подключен к одному входу элемента И, выход элемента И является выходом блока и подключен к одному входу триггера, другие входы триггера и элемента И являются входами блока.

C5

Г5

Г

2ff

Ha7u8

r

.Д