Способ преобразования угла поворота вала в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/46 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к способам преобразования угла поворота вала в код, и может быть использовано при создании автоматизированных информационных и управляющих систем с цифровыми вычислительными машинами По основному авт.св. N 407367 известен способ преобразования вала в код, основаанный на преобразовании угла поворота в синфазные напряжения йеременного тока, амплитуды которых nponopUHOHaJibHbi соответственно синусу и косинусу угла поворота, преобра зования синфазных напряжений в сигна фаза которого линейно связана с угло поворота, синфазные напряжения преоб разуют во второй сигнат, фаза которо го линейно связана с дополнением угла поворота до 360°, сравнивают значения фаз сигналов и по результату сравнения определяют код угла поворо та вала Л . Недостатком известного способа яв ляется низкое быстродействие, поскол ку в каждом измерении формируют последовательно два сигнала путем коммутации синфазных напряжений перемен ного тока, сравнивают значения фаз сигналов и по результату сравнения формируют код. Цель изобретения - повьшение быстродействия преобразования угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается тем что согласно способу преобразуют син фазные напряжения в третий сигнал, фаза которого линейно связана с угло поворота, преобразуют фазу третьего сигнала во временной интервал, который преобразуют во второй код угла путем заполнения временного интервала высокочастотными импульсами, производят периодическое сравнение первого и второго кодов угла с частотой формирования первого кода угла и по результату сравнения изменяют частоту высокочастотных импульсов для обеспечения равенства первого и второго кодов угла. Сущность способа заключается в следующем. Угол 5/ поворота преобразуют в. напряжения переменного тока U| и Uj, частоты СО , амплитуды которых пропор циональны синусу и косинусу угла об. поворота. Напряжения U и U преобразуют последовательно в первый U м второй и, сигналы, фазы которых соответственно пропорциональны углу об поворота вала и дополнению угла поворота вало до 360°С. Для формирования сигнала Uj напряжелие U) сдвигают по фазе на угол -у, а напряже7ние Uj - на угол - -т- при помощи фазосдвигающей цепочки и сдвинутые по фазе напряжения суммируют. Затем фазу сигнала Uj преобразуют во временной интервал, заполняемый высокочастотными импульсами фиксированной частоты f . Число Nj импульсов, за- полнякяцих временной интервал, запоминают. Далее производят формирование второго сигнала U, фаза которого пропорциональна дополнению угла поворота вала до 360°С, для чего сдвигают напряжение U, по фазе на угол /ч/- II ,, . fl - -7- , а напряжение Uj на угол -.- . Сдвинутые по фазе напряжения суммируют, в результате чего образуется сигнал и. Фазу сигнала U преобразуют во временной интервал, заполняемьш высокочастотными импульсами фиксированной частоты f j. Число N импульсов, заполняющих временной интервал, запоминают. После этого определяют код NJ угла поворота вала как полуразность первого N и второго N числа импульсов. Код N 1тропорционален углу oi поворота вала и не содержит ошибки преобразования. Одновременно с формированием первого сигнала U, из выходных напряжений и, и Uj формируют третий сигнал, фаза которого пропорциошшьна углу поворота вала oi . Для этого напряжения U( и Ug также, сдвигают по фазе ir Т на 2- и т соответственно и суммируют. Временной интервал, соответствующий фазе третьего сигнала, ааполняют высокочастотными импульсами регулируемой частоты f. Число N импульсов представляет собой второй код угла поворота вала. Код N4 сравнивают с кодом Nj , и по| результату сравнения регулируемую частоту f2 подстраивают до совпадения кодов NJ и N4. В результате сравнения образуется разностньй код Л N N3, который используется для подстройки частоты fj на величину f. 31 Код N передается потребителю с частотой синфазных напряжений переменно го тока.Подстройка регулируемой частоты f высокочастотных импульсов (изменение ее на величину /iif) позволяет исключить ошибку преобразования из кода N :Время преобразования угла поворота вала в код N, составляет не менее дв периодов коммутации входов фазосдвигающей цепочки. Время преобразования угла поворота вала в код не превьппа- ет периода напряжений U , и Uj. Предлагаемьш способ позволяет зна чительно повысить быстродействие преобразования угла поворота вала в код, сохраняя высокую точность пре образования. Следствием повышения быстродействия является уменьшение динамической ошибки преобразования. На чертеже приведена структурная схема одного из возможных вариантов устройства, реализующего способа. Устройство содержит синусно коси- нусную электрическую машину 1, имеющую статор 2 и ротор 3, автоматический переключатель 4 входов фазосдвигающей цепочки, фазосдвигающие цепочки 5 и 6, формирователи 7-9 импульсов, генераторы высокочастотных импульсов фиксирования 10 и-регулируемой 11,частот, разрешающе запрещаншще блоки 12 и 13, счетчики 14 и 15, вычислительный блок 16. Устройство работает следукщим образом. Питакщее синусоидальное напряжение поступает наодну из обмоток статора 2 синусно-косинусной электрической машины 1, с обмоток ротора 3 которой снимаются напряжения и, и Uj переменного тока, амплитуды которьк пропорциональны синусу и косинусу угла 06 поворота ротора 3 отн сительно статора 2. Эти сигналы поступают через автоматический переклю чатель 4, имеющий два положения, на фазосдвигающие цепочки 5 и 6 непосредственно. В положении а автомати ческого переключателя 4 фаза сигнала Uj на выходе фазосдвигающей цепочки 5 пропорциональна углу 06 поворота ротора 3, а в положении В фаза сигнала U пропорциональна дополнению угла об поворота ротора 3 до 360°. Фаза выходного сигнала фаэосдвигающей цепочки 6пропорциональна углу поворота ротора 3. Вы6ходные сигналы фазосдвигающих цепочек 5 и 6 поступают на входы фор- , мирователей 7 и 8 импульсов соответственно. Формирователи 7 и 8 фиксируют моменты перехода выходных сигналов фазосдвигаклцих цепочек 5 и 6 от отрицательных значений к положительным, С формирователя 7 на первый вход разрешающе-запрещающего блока 12 поступает импульс, фаза которого в положении q автоматического переключателя 4 пропорциональна углу Ы. поворота ротора 3, а в положении 6 дополнению угла поворота ротора 3 до 360°. С формирователя .8 на первый вход разрешающе-запрещающего блока 13 подается импульс, фаза которого пропорциональна углу i поворота ротора 3, Формирователь 9 импульсов фиксирует момент перехода сигнала опорной фазы от отрицательнь х значений к положительным и .выдает импульс опорной фазы, по приходу которого на входы разрешающе- запрещающих блоков 12 и 13 разрешается поступление высокочастотных импульсов от генератора 10 и 11 на входы счетчиков 14 и 15 соответственно , По приходу импульсов .с формирователей 7 и 8 блоки 12 и 13 прекра-. щают поступление высокочастотных ш-нгзльсрв на входы счетчиков 14 и 15, В положении а автоматического переключателя 4 в счетчике 14 фиксируется число N,, пропорциональное углу поворота ротора 3, которое поступает в вычислительный блок 16, где запог-данается, а на автоматический переключатель 4 вьщается сигнал, по которому производится коммутация входов фазосдвиганяцей цепочки 5, т.е. автоматический переключатель 4 переходит в положение о и в счетчи- ке 14 фикс1фуется число N, пропорциональное дополнению угла поворота ротора 3 до.360°. В блоке 16 производится вычисление кода Nj угла поворота как полуразности чисел N( и N,. Код N, сравнивается в блоке 16 с кодом N4, пропорциональным углу об поворота и зафиксированным в счетчике 15 По результатам сравнения вычнcлзi гeльный блок 16 вьщает сигнал на генератор 11 высокочастотных импульсов по которому производится подстройка его частоты f так, чтобы код N4 совпал с кодом Nj, В ре5 . 1166276:

эультате выходной N устройства нератора высокочастотных импульобновляется с частотой и питаняцего сов.

напряжения . Для сохранения вы- Экономический эффект от испольаосокой точности периодически про- вания предлагаемого способа определяет изводится подстройка частоты ге- j ся его техническим преимуществом .

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД по авт. св. № 407367, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстро- . действия преобразования, преобразуют синфазные напряжения в третий сигнал, фаза которого линейно связана с углом поворота, преобразуют фазу третьего сигнала во временной интервал, который преобразуют во второй код угла путем заполнения временного интервала высокочастотными импульсами, производят периодическое сравнивание первого и второго кодов угла с частотой формирования первого кода угла и по результату сравнения изменяют частоту высокочастотных импульсов для обеспечения равенства первого и второго кодов угла. О5 Од ю О)