Преобразователь угла поворота вала в напряжение Советский патент 1984 года по МПК H03M1/22 G01B7/30 

2. Преобразователь по п. }, о тличающийся тем, что блок грубого измерения содержит первый, второй и третий усилители-ограничители, первый, второй и третий триггеры, первый и второй дешифраторы, источник, напряжения постоянного тока, делитель напряжения и коммутатор, входы первого, второго и третьего усилителей-ограничителей являются первым, вторым и третьим в5содами блока грубого измерения, а выходы усилителей-ограничителей подключены к первым входам первого, второго и третьего триггеров соответственно, вторые и третьи входы которых являются четвертым входом блока грубого измерения, а выходы подключены к входам первого и второго дешифраторов, источник напряжения постоянного тока через делитель напряжения подключен к коммутатору, управляющий вход которого соединен с выходом второго дешифратора, выход первого дешифратора и выход коммутатора являются соответственно первым

9637

и вторым выходами блока грубого измерения, пятый вход которого является управляющим входом второго депифратора,

3. Преобразователь по п. I, отличающийся тем, что блок управления содержит первый и второй триггеры, компаратор, злемент И, счетчик, источник команды пуска и источник команды циклов, выход которого подключен к установочным входам счетчика, выход счетчика .подключен к нулевым входам первого и второго триггеров, единичный вход первого триггера соединен с источником команды пуска, а выход подключен к одному входу элемента И, другой вход которого соединен с выходом компаратора, а выход подключен к счетному входу счетчика и еди ничному входу второго триггера, прямой выход которого является С)ДНИМ и

другим выходами блока, а вход компаратора является входом блока управления.

Изобретение относится к автоматике и вь1чиспительной технике и может быть использовано в информа- ционно-измерительных системах для преобразования угловых перемещений в пропорциональные злектрические сигналы.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сельсин, первичная обмотка которого подключена к источнику напряжения питания, а вторичные обмотки - к первым трем входам блока грубого измерения непосредственно и к входам коммутатора через выпрямитель, первый компаратор входы которого соединены с выходами коммутатора и источника напряжения питания, а выход - с одним из«входов триггера, второй компаратор, вход которого подключен к выходу источника напряжения питания, а выход через вентиль - к другому входу триггера, и блок управления, вход которого подключен к выходу источника напряжения питания, а выходы - к другому входу вентиля и к четвертому входу блока грубого измерения, пятый вход которого подключен к источнику напряжения питания, а первый выход - к управляющему входу коммутатора, ключ, управляющий вход которого соединен с выходом триггера, генератор импульсов, выход которого через ключ соединен, с входом

счетчика, установочные входы которого подключены к третьему выходу блока управления и к второму выходу блока грубого измерения, а выход счетчика является выходом устройства ij .

Недостаток устройства - с.тсутствие анапогового выхода.

Наиболее близким техническим решением к изобретен1ао является преобразователь угла поворота вапа в напряжение, содержащий сельсин, первичная обмотка которого подключена к источнику питания, а вторичные обмотки - к первым трем входам блока грубого измерения и через последовательно соединенные выпрямитель и комму3тагор - к одному входу первого комп ратора, выход которого подключен к одному входу триггера, выход источника питания подключен к другому входу первого компаратора, к входу блока управления, к четвертому входу блока грубого-измерения и через второй компаратор - к одному входу элемента И, один выход блока управления подключен к пятому входу блока грубого измере«ия, а другой к другому входу элемента И, выход к торого подключен к другому входу триггера, один выход блока грубого измерения подключен к управляющему входу коммутатора, а другой - к одн му входу сумматора, интегратор, выход триггера подключен к другому входу сумматора, выход которого подключен к интегратору. Блок грубо го измерения содержит перьый, второй и третий усилители-ограничители первый, второй и третий триггеры блока, первый и второй дешифраторы, источник напряжения постоянного тока, делитель напряжения и коммутатор блока, входы первого, второго и третьего усилителей-ограничителе Й являются первым, вторым и треть им входами блока грубого измерения, а выходы усилителей-ограничителей подключены к первым входам первого, второго и третьего триггеров блока соответственно, вторые и третьи вх ды которых являются четвертым входом блока грубого измерения,, а выходы подключены к входам первого-и второго дешифраторов, источник напряжения постоянного тока через делитель напряжения подключен к комму татору блока, управляющий вход кото рого соединен с выходом второго дешифратора, выход первого дешифратора и выход коммутатора блока являются соответственно первым и выходами блока грубого измерени пятый вход которого является управляющим входом второго дешифратора. Блок управления содержит первый и второй триггеры, компаратор, элемент И, счетчик, источник команды пуска и источник команды циклов, выход KOTopoio подключен к установочным входам счетчика, выход счетчика подключен к нулевьм входам первого и второго триггеров, единич ный вход первого триггера соединен с источником команды пуска, а выход подключен к одному вхоДу элемента И 374 другой вход которого соединен с выходом компаратора, а выход подключен к счетному входу счетчика и единичному входу второго триггера, прямой выход которого является одним и другим выходами блока, а вход компаратора блока является входом блока управления sj. Недостаток известного преобразователя - малое быстродействие, обусловленное последовательным интегрированием напряжений точного и грубого измерений. Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе угла поворота вала в напряжение, срдержащем сельсин, первичная обмотка которого подключена к источнику питания, а вторичные обмотки - к первым трем входам блока грубого измерения и через последовательно соединенные выпрямитель и коммутатор - к одному входу первого компаратора, выход которого подключен к одному входу триггера, выход источника питания подключен к другому входу первого -компаратора к входу блока управления, к четвертому входу блока грубого измерения и через второй компаратор к одному входу элемента И, один выход блока управления подключен к пятому входу блока грубого измерения, а другой - к другому входу элемента И, выход которого подключен к другому входу триггера, один выход блока грубого измерения подключен к управляющему входу коммутатораi а другой к одному входу сумматора, интегратор, выход триггера через интегратор подключен к другому ВХОДУ сумматора. При этом блок грубого измерения, содержит первый, второй и третий усилители-ограничиТели, первый, второй и третий триггеры, первый и второй дешифраторы, источник напряжения постоянного тока, делитель напряжения и коммутатор, входы первого, второго и третьего усилителей-ограничителей являются первым, вторым и третьим входами блока грубого измерения, а вькоды усилителей-ограничителей подключены .к первым входам первого, второго.и третьего триггеров соответственно , вторые и -третьи входы которых являются четвертым входом блока грубого измерения, а выходы подключены к входам первого и второго дешифраторов, источник напряжения постоянного тока через делитель напряжения подключен к коммутатору, управ вход которого соединен с выходом второго дешифратора, выход первого дешифратора и выход коммутатора являются соответственно первьм и вторым выходами блока грубого изме рения, пятый вход которого является управляющим входом второго дешифратора. Кроме того, блок управления содержит первый и второй триггеры, компаратор, элемент И, счетчик, источник команды пуска и источник команды циклов, выход которого подключен к установочным входам счетчика, выход счетчика подключен к нулевым входам, первого и второго триггеров, единичный вход первого триггера соединен с источником команды пуска, а выход подключен к одному входу эле мента И, другой вход которого соединен с выходом компаратора, а выход подключен к счетному входу счетчика и единичному входу второго триггера, прямой выход которого является одним и другим выходами блока, а вход компаратора является входом ка управления. На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 структурная схема блока грубого измерения; на фиг. 3 - структурная схе ма блока управления. Преобразователь содержит сельсин 1, первичная обмотка которого подключена к источнику 2 питания, вторичные - к первым трем входам блока 3 грубого измерения непосредственно и к входам коммутатора 4 через выпрямитель 5, компаратор 6, вхо ды которого соединены с выходами ком мутатора и источника питания, а выход - с одним из входов триггера 7, компаратор 8, вход которого подключе к выходу источника 2 питания, а выход через элемент И 9 - к другому входу триггера 7, выход которого сое динен с входом интегратора 10, выход которого подключен к одному из входов сумматору 1I выход которого является выходом преобразователя, и блок 12 управления, вход которого подключен к выходу источника 2 питания, а выходы - к другому входу элемента 9 и к четвертому входу блока 3 грубого измерения, пятый вход которого подключен к источнику 2 питания, а выходы - к управляющему входу коммутатора 4 и к другому входу сумматора II соответственно. В состав блока 3 грубого измерения преобразователя входят (фиг.2) три усилители-ограничителя , три триггера ,, два дешифратора 15 и 16, коммутатор 17 и последовательно соединенные источник 18 напряжения постоянного тока и делитель 19 напряжения. Блок 12 управления содержит первый 20 и второй 21 триггеры, компаратор 22, элемент И 23, счетчик 24, источник 25 команды пуска и источник 26 команды циклов, выход которого подключен к установочным входам счетчика 24, выход счетчика 24 подключен к нулевым входам первого 20 и второго 21 триггеров, единичный вход триггера 20 соединен с источником 25 команды пуска, а выход подключен к одному входу элемента И 23, другой вход которого соединен с выходом компаратора 22, а выход подключен к счетному входу счетчика 24 и единичному входу триггера 21, прямой выход которого является одним и другим выходами блока 12, а вход компаратора 22 является входом блока I2 управления. Преобразователь работает следующим образом. Выходные напряжения сельсина подаются на входы блока 3 грубого измерения непосредственно и на информационные входы коммутатора 4 через выпрямитель 5, где они выпрямляются. Усилители-ограничители 13 блока 3 усиливают (при малых амплитудах) или ограничивают (при больших амплитудах поданные на входы блока 3 напряжения, после чего осуществляется ана- ЛИЗ знака фазы этих напряжений относительно напряжения Uj, питания источника 2 посредством фазочувствительной схемы, выполненной на триггерах 14../ 14. Состояние триггеров в любой момент отображает позиционный номер i 60-градусного сектора угловой оси содержащего искомый угол поворота© . В соответствии с этим номером (признаком 60-градусного сектора) дешифратор 15 формирует управляющий потенциал, устанавливающий коммутатор 4 в положение, при котором к первому входу компаратора 6 подключается одно из трех рыпрямленньрс в выпрямителе 5 выходных напряжений сельсина. На другой вход компаратора 6 подается напряжение.питания источника 2. В моменты, соответствующие переходу напряжения 11„ питания из положительной области в отрицательную срабатывает компаратор 22, но импульсы с его выхода не проходят через элемент И 23, пока он закрыт, (триггер 20 находится в положении О При поступлении с источника 25 запускающего импульса триггер 20 уста навливается в положение I, и разреш щий потенциал с его единичного выхода открывает элемент И 23. Первый же импульс с выхода компаратора 22, проходящий через элемент И 23, уста навливает триггер 21 в положение 1, при этом разрешающий потенциал с ед ничного выхода триггера 21 подается на соответствующие управляющие вход блока 3 грубого измерения и элемента И 9. Цикл измерения начинается с пере хода напряжения Un через нулевое з чение из отрицательной области в по ложительную. При этом срабатывает компаратор 8, а импульс с его выход проходит через элемент 9 и устанавливает триггер 7 в положение 1. Через некоторое время равенство напря жений на входах компаратора 6 вызывает его срабатывание, при этом ком паратор формирует импульс, которым триггер 7 возвращается в исходное положение 0. Длительность ьп импул са на выходе триггера оказывается пропорциональной углу поворота 9 р тора сельсина. Интегратор 10 в течение длительности tft выходного импульса триггера 7 интегрирует эталонное напряжение ие показано), которое к моменту, соответствующему, концу указанного имп.ульса, достигает уровня , где К - коэффициент пропорциональностиОдновременно с управляющим потен циалом, устанавливающим коммутатор в требуемое положение, блок 3 грубого измерения выдает одно (соответ ствующее позиционному номеру f 60градусного сектора)из формируемых им опорных напряжений U(i-l)UQ, где U.const - максимальное значение напряжения 1)0 в пределах 60-гра, дусного сектора. Например, в первом 60-градусном секторе блок 3 выдает нулевое опорное напряжение (), so втором секторе , в третьем секторе 1)211 и т.д. С этим напряжением суммируется результат U0 измерения б в пределах 60-градусного сектора. Опорные напряжения формируются в блоке 3 посредством цепочки из последовательно.соединенных источника 18 напряжения постоянного тока и делителя 19 напряжения. Выбор требуемого опорного напряжения осуществляется посредством коммутатора 17, устанавливаемого в соответствующее положение вторым дещифратором 16 при наличии разрешающего потенциала с выхода блока I2 управления. Сумматор 1I реализует операцию суммирования напряжений UQ + U. Если сумматор cтpoбиpye ЯJlй, разрешени-. ем для этой операции может служить . импульс с выхода компаратора 6 (соответствующая св1Гзь показана пунктирной линией на фиг.1) . Результирующее напряжение О с выхода сумматора однозначно отображает угол поворота 9 в пределах всего диапазона 0-360 его изменения. Таким образом, измерение угла 0 в предложенном преобразователе осуществляется за время, не зависящее от позиционного номера 60-градусного сектора, содержащего этот угол, и не превьшает tn В счетчик 24 предварительно с .выхода источника 26 заносится число N (в обратном коде), соответствующее требуемому числу циклов измерения. Длительность каждого цикла, в пределах которого формируется триггером 7 информационный импульс с длительностью бп , принимается равной периоду напряжения U . Начало первого цикла совпадает с моментом появления первого импульса на выходе элемента И 23. После того как счетчик 24 подсчитает число N импульсов с выхода элемента И 23 (прощло требуемое число циклов измерения) , он переполняется и импульсом переполнения возвращает оба триггера 20 и 21 в исходное положение 0.

На /fO(Mymomop Ч

Фиг. Z

Ч

гг

гъ

гь

оси

.З