Функциональный преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/28 

одиннадцатый элементы И, причем входы седьмого элемента И соединены с выходами пятого элемента И и генератора импульсов, а выход - с входом первого счетчика, входы восьмого элемента И соединены с выходами шестого элемента И и генератора импульсов, а выход - с входом второго счетчика, входы девятого элемента И соединены с выходами.пятого, шестого элементов И и генератора импульсов, а выход - с входом.сложения реверсивного, счетчика, входы десятого элемента И соединены с выходами третьего триггера и генератора импульсов, а выход через первый делитель частоты - с входом вычитания реверсивного счетчика, входы пятого элемента ИЛИ соединены с выходами пятого и шестого элеентов И, а выход - с первым входом одиннадцатого элемента И, второй. вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к входу третьего счетчика, информационньй вход второго делителя частоты подключен к выходу десятого элемента И, установочные входы - к выходам раэрядов третьего счетчика, управляющий вход через формирователь - к выходу пятого элемента ИЛИ, а выход - к входу четвертого счетчика, входы дешифратора подключены к выходам разрядов реверсивного счетчика, а выход к первому входу третьего триггера, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ.

ФУНИДИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, входная обмотка которого подключена к источнику напряжения питания, а выходные синусная и косинусная обмотки через первьй и второй фильтры - к сигнальным входам первого и второго демодуляторов соответственно, опорные входы кбторых подключены к ист,очнику напряжения питания, а выходы через KOMi jyтатор - к первому входу компаратора, блок формирования опорного напряжения, входы этого блока соединены с выходами первого и второго фильтров, а выход - с входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, выход которого подключен к второму входу компаратора, селектор октантов, его входы соединены с входной и выходными обмотками синусно-косинусного вращающегося трансформатора, первый выход - с первыми входами первого и элементов И, а второй выход - с первыми входами третьего и четвертого элементов И, первый триггер, счетньш вход которого подключен к выходу коьшаратора, первый выход к BTOpbiM входам первого и четвертого элементов И, а второй выход - к вторым входам второго и третьего элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, входы которых соединены с выходами первого, третьего и второго, четвертого элементов И соответственно, а выходы - с управляющими входами коммутатора, третий и четвертьй элементы 1-ШИ, входы которых соединеi ны с выходами первого, третьего, чет(Л С вертого и первого, второго, четвертого элементов И соответственно, а выходы - с первыми входами пятого и шестого элементов И, второй триггер, входы которого соединены с источником команды ПУСК и с вторьм выходом первого триггера, первьш выход - с одним управляющим входом генерато ра линейно-изменяющегося напряжения, о о а второй выход - с вторыми входами пятого и шестого элементов И и с другим управляющим входом генератора лиа нейно-изменяющегося напряжения, генератор иьтульсов, первый и второй счетчики, выходы которых являются первым и вторым выходами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены третий триггер, пятый элемент ИЛИ, дешифратор, формирователь, первый делитель частоты, второй делитель частоты, третий и четвертьи счетчики, реверсивный счетчик, седьмой, восьмой, девятьй, десятый и

Изобретение относится к автоматике и вьгаислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для связи аналоговых источников информации с цифровыми вычислительными устройствами.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет воспроизведения гангенсной (котангенсной) зависимоеги кода от угла поворота вала.

На фиг.1 показана структурная схема преобразователя на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Функциональньй преобразователь угла поворота вала в код содержит синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ)- 1, входная лбмотка которого подключена к источнику 2 напряжения питания, а выходные синусная и косинусная обмотки через фильтры 3 и 4 - к сигнальным входам демодуляторов 5 и 6, опорные входы которых подключены к источнику напряжения питания, а выходы через коммутатор 7 - к первому входу компаратора 8, блок 9 формирования опорного напряжения, входы этого блока соединены с выходами фильтров, а выход - с входом генератора Ю линейно-йзменяющегрся напряжения (ГЛИН), выход которого под1шючен к второму входу компаратора 8, селектор 11 октантов, его входы соединены с входной и выхоными обмотками СКВТ, первый выход с первыми входами первого 12 и второго 13 элементов И, а второй выход с первыми входами третьего 14 и четвертого 15 элементов И, первый триггер 16, счетный вход которого подключен к вькоду компаратора 8, первый выход (0) - к вторым входам первого 12 и четвертого 15 элементов И, а второй выход (Q) - к вторым входам второго 13 и третьего 14 элементов И первый и второй элементы ИЛИ 17 и 18, входы которых соединены с выходами первого 12, третьего 14 и второго 13, четвертого 15 элементов И соответственно, а выходы - с управляющими входами коммутатора 7, третий и четвертый элементы ИЛИ 19 и 20, входы которых соединены с выходами первого, третьего, четвертого и первого, второго, четвертого элементов И соответственно, а выходы - с первыми входами пятого 21 и шестого :22 элементов И, второй триггер 23, входы которого соединены с источниicoM 24 комавды Пуск и с вторым выходом первого триггера 16, первый выход ($) - с одним управляющим входом генератора 10, а второй выход (Q) - с вторым входами пятого 21 и 3Т шестого 22 элементов И и с другим уп равляющим входом генератора 10, гене ратор 25 импульсов, седьмой элемент И 26, входы которого соединены с выходами пятого элемента И и генератора 25 импульсов, а выход - с входом первого счетчика 27, выход которого является первым выходом устройства, восьмой элемент И 28, входы которого соединены с выходами шестого 22 элемента И и генератора 25 импульсов, а выход - с входом вто рого счетчика 29, выход которого является вторым выходом устройства, де вятый элемент И 30, входы которого соединены с выходами пятого 21 шесто го 22 элементов И и генератора 25 им пульсов,- а выход - с входом сложения реверсивного счетчика 31, десятый элемент И 32, входы которого соедине ны.с выходами третьего триггера 33 и генератора 25 импульсов, а выход через первый делитель 34 частоты с постоянным коэффициентом деления - с входом вычитания счетчика 31, пятый элемент ИЛИ 35, входы которого соеди нены с выходами пятого 21 и шестого 22 элементов И, а выход - с первым входом одиннадцатого элемента И 36, второй вход которого подключен к выходу генератора 25 импульсов, а выход - к входу третьего счетчика 37, второй делитель 38 частоты с управля емым коэффициентом деления, информационный вход которого подключен к вы ходу десятого элемента И 32, установочные входы - к выходам разрядов третьего счетчика 37, управляющий вход через формирователь 39 - к выхо ду пятого элемента ИЛИ 35, а выход к входу четвертого счетчика 40, выхо которого является третьим выходом преобразователя, и дешифратор 41 нуля, входы которого подключены к выхо дам разрядов реверсивного счетчика 31, а выход - к одному из входов тре тьего триггера 33, другой вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ 35. Преобразователь работает следующи образом. Выходные напряжения СКВТ 1, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота 9 вала, проходят через фильтры 3 и 4 и поступают на сигналь ные входы демодуляторов 5 и 6, которые вьщеляют их огиба1 лдие в виде сигналов постоянного тока 16 , где и т амплитудное значение напря жения (If, питания СКВТ,фор1 мируемого источником 2; я - коэффициент трансформации (const). Эти сигналы поочередно - в зависимости от положения ключей коммутатора 7 - подключаются к одному из входов кo fflapaтopa 8, на другой вход которого подается линейно-изменякяцееся напряжение с выхода генератора 10. На вход генератора 10 поступает опорное напряжение, пропорциональное и, с выхода блока 9, выполненного, например, на основе двойной фазосдви гающей цепочки, В исходном состоянии все триггеры 16, 23 и 33 находятся в положении О. На управляющие входы элементов И 12, 15 и 13, 14 поданы высокий (фиг.2д) и низкий (фйг.22) по енциалы соответственно с нулевого Q и единичного Q выходов триггера 16 (высокий потенциал подготавливает элементы И 12 и 15 для прохождения сигнала с выхода селектора 11 октанта, определяющего последо вательность срабатывания ключей коммутатора). На управляющие входы генератора 10 поданы высокий и 1шзкий потенциалы соот- ветственно с нулевого Q и единичного Q выходов триггера 23 (тем самым генератор блокируется). На управляющий вход элемента И 32 подан низкий потенциал (фиг.2с) с единичного выхода Q триггера 33, запрещающий прохождение импульсов генератора 25 через указанный элемент И на делитель 34 частоты. Селектор 11 октанта по-результатам анализа соотношения амплитуд вы- ходных напряжений СКВТ 1 и фазовых соотношений между этими напряже1шями и напряжением источника 2 формирует код N(j октанта, в пределах которого находится искомый к углу поворота 9 сигнал, соответствующий выполнению неравенства U, с (jj (снимается с пер- вого выхода селектора) или неравенства Uj Ui (сш1мается с второго выхода селектора). Если и, «iilj , то угол б находится в одном из октантов 1,4,5 или 8. Сигнал с первого выхода селектора

11 проходит через элементы И 12 и ИЛИ 17 на управляющий вход коммутатора 7, замыкая тот из его ключей, который подключает меньшее из входнык напряжений демодуляторов к одному из. входов компаратора 8.

Б начале ip цикла измерения подается команда Пуск (фиг.28 ) с источника 24 на единичный вход триггера 23, котррьш устанавливается в положение 1 (фиг.2)), запуская генератор 10, Выходное линейно-изменяющееся напряжение Umt генератора 10 (фиг.2 а) подается на другой вход компаратора 8. Высокий потенциал с выхода элемента И 12 (фиг.2е) через элементы ШШ 19 и 20 подается науправляющие входы элементов И 21 и 22, которые срабатывают одновременно с установкой триггера 23 в поло.жение 1 (фиг.2ч, 2и), так как их вторые входы соединены с выходом Q этого триггера. Разрешающий потенциал с выхода элемента И 21 подается на управляющий вход элемента И 26, при этом последний открьшается и пропускает импульсы генератора 25 на вход счетчика 27 (фиг.2л) - нач инается формирование кода N, , пропорционального синусу угла поворота Q . Аналогично разрешающий потенциал с выхода элемента И 22 подается на управляющий вход элемента И 28, которы открывается и пропускает импульсы генератора 25 на вход счетчика 29 (фиг.2м) - начинается формирование кода NI пропорционального косинусу угла поворота 0 .

В момент времени i,, , когда линейно-изменяющееся напряжение (Jynt с вьпсода генератора 10 становится равным Ui (фиг.2а), компаратор 8 срабатьшает (фиг.2х) и перебрасывает триггер 16 по счетному входу в положение 1 (фиг.2-2,а). Высокий потенциал с единичного выхода Q триггера 16 (фиг.2и) появляется на управляющи входах элементов И 13 и 14. Элемент 13 пропускает (фиг.2ж) сигнал с первого выхода селектора 11 через элемент ИЛИ 18 на другой управляющий вход кoм ryтaтopa 7. Напряжение (Ji отключается и к входу компаратора 8 подключается напряжение U с выхода демодулятора 6. Разрешающий потенциа с управляющего входа элемента И 21 и, следовательно, элемента И 26 снимается, так как на выходе элементам с момента времени, t, устанавливается низкий потенциал (фиг.2е), при этом прекращается поступление и fflyльcoв. генератора 25 на счетчик 27 через элемент И 26 (фиг.2л) и в счетчике остается код, пропорциональный sin 9 Раэрешаняций потенциал на управляющий вход элемента И 22 теперь подается с выхода элемента И 13 (фиг.2;с) через элемент ИЛИ 20, при этом на выходе элемента И 22 по-прежнему высокий потенциал (фиг.2 и), а элемент И 28 продолжает пропускать и myльcы генератора 25 на счетчик 29 (фиг.2л).

В момент времени i , когда линейно-изменяющееся напряжение с выхода генератора 10 становится равным (фиг,2а) вновь срабатывает компаратор 8, импульс с выхода которого (фиг.2 ц) возвращает триггер 16 в исходное положение О (фиг.2,а). При этом задним фронтом импульса с выхода (3 триггера 16 (фиг.2-2) устанавливается в исходное положение О по входу R и триггер 23 (фиг.25), сбрасывая генератор 10, снимается разрешающий потенциал с управляющего входа элемента И 28 (фиг.2у) и прекращается поступление через этот элемент импульсов генератора 25 на вход .счетчика 29 (фиг. 2м), в котором фиксируется код, пропорциональный CO.S б.

С момента времени i. начинается также формирование кода N , пропорционального tg Q, пока на входах элементов И 21 и 22 одновременно имеется высокий потенциал (фиг.2г,с/), т.е. в течение времени Ai элемент И 30 пропускает импульсы генератора 25, следующие с частотой ig , на вход сложения реверсивного счетчика 31 (фиг.2и). К концу указанного интервала времени счетчик 31 в режиме сложения импульсов генератора 25 сформирует код . В течение времени i равного длительности большего из выходных импульсов элементов И 21 и И 22, выделяемого элементом ШШ 35 (фиг. 2,0), элемент И 36 пропускает импульсы генератора 25 на вход счетчика 37 (фиг.2н). К концу указанного интервала времени счетчик 37 формирует код Н iij { . В момент времени, соответствунщий заднему фронту импульса с выхода элемента ШШ 35, формирователь 39 вьщает 7 1 «импульс (фиг.2р), которым разрешается установка в делителе 38 частоты коэффициента деления, равного коду N2 счетчика 37, триггер 33 устанавливается в положение 1 по входу 5 при этом разрешающий потенциал с его выхода Q (фиг.2с) подается на управляющий вход элемента И 32, который открывается и пропускает (фиг.2т) импульсы генератора 25 через делитель 34 частоты с постоянным коэффициентом деления К (фиг.2а) на вход вычитания реверсивного счетчика . 31, содержимое которого Ni начинает уменьшаться. Одновременно импульсы с выхода элемента И 32 через делитель 38 частоты с управляемым коэффициентом деления (в данном случае с коэффициентом деления Н- , установ ка которого бьша рассмотрена) проходят на вход счетчика 40 (фиг.2х). В момент времени, соответству сщий обнулению реверсивного счетчика 31, срабатывает дешифратор Д1 нуля, импульс с выхода которого (фиг.2(р) воз вращает триггер 33 в исходное положе ние О по входу (фиг.2с). При этом снимается разрешающий потенциал с управляющего входа элемента И 32 и прекращается поступление импульсов генератора 25 на вход вычитания реверсивного счетчика 31 через делител 34 частоты (фиг.2р) ина вход считчика 40 через делитель 38 частоты (фиг.2х). В результате в счетчике 40 будет сформирован код.Мч пропорциональньй tg Э. Ti : йТ . где Т - интервал времени, в течение которого работает счетчик 40 подсчитьшая импульсы, следуюпще с частотойi,/NJ . Учитьшая, что за время Т списывает ся код М( реверсивного счетчика 31 т (3)подставляя (3) получим. «,..-Ь. Так как. код Nj является функциейсинуса угла поворота 0 , а код М функцией косинуса того же угла, код Na связан с бтангенсной зависимостью Если U, , то угол 0 находится в одном из октантов 2 3, 6 или 7. Для иллюстрации работы устройства в этом режиме воспользуемся фиг,2, при 16 чем диаграммы фиг. 26,- , i, w теперь будут отражать состояние элементов И 15, 14, 22 и 21, а диаграммы фиг.2А,м - элементов И 28, 26 соответ- ственно. Сигнал с второго выхода селектора 11 октанта проходит через элементы И 15 и ИЛИ 18 на управляющий вход коммутатора 7, которьп подключает меньшее из выходных напряжений демодуляторов ( и) к одному из входов компаратора 8. В начале цикла измерения, как и прежде, командой Пуск (фиг.2&) триггер 23 устанавливается в положение 1 (фиг.2), запуская генератор 10 (фиг.2а) и вызывая одновременное срабатывание элементов И 22 и 21 (фиг.21,ц), на управляющих входах которых - высокий потенциал с выхода элемента И 15 (фиг.2б), поданHbDi через элементы ШШ 20 и 19 соответственно. Высокий потенциал с выхода элемента И 21 разрешает прохождение импульсов генератора 25 через элемент И 26 на вход счетчика 27 (фиг. 2м), а высокий потенциал с выхода элемента И 22 разрешает прохождение импульсов того же генератора через элемент И 28 на вход счетчика 29 (фиг,2л). Б момент времени i| , когда линейно-изменяющееся напряжение ( с выхода генератора 10 становится рав- . ным {L (фиг.2а), компаратор 8 срабатывает (фиг.2к) и перебрасывает триггер 16 в положение 1 (фиг. , в). Выл о сокий потенциал с выхода d триггера 16 (фиг.2р) появляется на управляющих входах элементов И 13 и .14. Элемент И 14 пропускает (фиг.2) сигнал с второго выхода селектора 11 через элемент ИЛИ 17 на другой управлякяций вход коммутатора 7. Напряжение У г отключается и к.вхо ду компаратора 8 подключается напряжение Uj с выхода демодулятора 5. Разрешающий потенциал с управляияцих входов элементов И 22 и 28 снимаетйя, при этом прекращается поступление импульсов генератора 25 на счетчик 29 через элемент И 28 (фиг.2.) и в счетчике остается код К пропорциоиаль ный cos 9 . Разрешакщий потенциал на управляющий вход элемента И 21 теперь уже подается с выхода элемента И 14 (фиг.2) через элемент IfflH 19, при этом на выходе элемента И 21 по-преж нему высокий потенциал (фиг.2а), а элемент И 26 .продолжает пропускать

911

импульсы генератора 25 на счетчик 27

(фиг.2н).

В момент времени t , когда линейно-изменяющееся напряжение Um с выхода генератора 10 становится равным U( (фиг.2ч), вновь срабатьшает компаратор 8, импульс с выхода которого (фиг.2к) возвращает триггер 16 в исходное положение О (фиг.2-2,4). Одновременно устанавливается в исходное положение О триггер 23 (фиг.2В) сбрасьюается генератор 10 (фйг.2о), снимается разрешающий лотенциал с управляющего входа элемента И 26

1610

(фиг.2к) и прекращается поступление через этот элемент импульсов генератора 25 на вход счетчика 27 (фиг.2м), в котором фиксируется код N, , пропорциональный sin б.

Формирование (при Uj «-U, ) кода

Н, Нз К--) пропорционального ctg 9 ,

(.

осуществляется в последовательности,.

рассмотренной для случая формирования тангенсной зависимости /U( 6г/«

Таким образом, преобразователь формирует синусную, косинусную, тан-генсную (котангенсную) зависимости.

Фие.2