Преобразователь угла поворота вала Советский патент 1986 года по МПК H03M1/06 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления с применением цифровых вычислительных машин, в информационно-измерительных системах и в аналого-цифровых комплексах.

Цель изобретения - повьшение точности и быстродейстйия преобразователя .

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит фазовращатель 1 с питанием от двухфазного источника напряжения (не показан), компараторы 2 - 5, -триггера 6 и 7, элементы И 8 - 10, генератор 11 импульсов, элемент ИЛИ 12, шины 13 и 14 источника питания, счетчик 15, выполненный на триггерах 15 , 15 - 15, и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Компаратор 5 срабатывает в момент перехода через ноль первого напряжения источника питания

U,)t, (1) компаратор 4 срабатывает в момент перехода через ноль второго напряжения источника питания

г -Vrr iCoscJt, (2) компаратор 3 срабатьюает в момент, перехода через ноль первого выходного напряжения фазовращателя 1

иеых,;, sin(u)t+S ,), (3) компаратор 2 срабатьшает в момент перехода через ноль второго выход- Ного напряжения фазовращателя 1

Ueb, sin(u}t+4 ). (4) где ч и ч - фазовые сдвиги, пропорциональные измеряемому угловому перемещению.

Триггер 6 срабатывает от сигнала компаратора 4 и возвращается в исходное состояние сигналом с выхода компаратора 2. Триггер 7 срабатьшает от сигнала компаратора 5 и возвращается в исходное состояние сигналом с выхода компаратора 3. Таким образом, на выходах триггеров 6 и 7 формируются импульсы, длительность которых пропорциональна соответствующим фазовым сдвигам Т, и выходных напряжений фазовращателя

Ч .

х)

.

uJ

(5)

496982

Если напряжения U и U сдвинуты по фазе одно относительно-другого не точно на F/2, ас некоторой погрешностью о(. , то второй временной интер- г вал определяется соотношением

о; -а/

t, . . (6) . Величины Ч и % соответственно равны

z

- oLd+CosM-j 2

(Т)

1 --odSm24

л -Соагч-)

, (8)

. (

где дУ и - погрешности, возни- кающие из-за неравенства амплитуд и неор-:- тогональности фаз питающих напряжений.

г

результат выглядит следующим образом;:.

При суммировании величин V, и , % ,

(9) .

где Ч - измеряемая величина углового

перемещения; S - остаточная величина погрешно сти преобразования, ная при взаимной компенсации погрешностей дУ, ид% (мно- го меньшая, чем дЧ идЧ ); oL - постоянная составляющая погрешности. . В выражении (9) отсутствует постоянная составляющая, равная.1г/2, так как величину Ч отсчитывают относительно величины U.

При суммировании в цифровой форме временных интервалов t и t компенсируются не только переменные сос- тавляющиё погрешностей д% и лН , но и постоянная составляющая погрешности oL.

При заполнении интервалов t и t, импульсами генератора 11. импульсов получают соответственно числа

N

tl.

N;

ti

(10)

i Т 2 где Т - период следования заполняющих импульсов. Их сумма при этом равна

Nj.N,+N

triti

(П)

или с учетом выражений (5) - (8)

3

ZM f-S

uJJ

того, что

(12)

о; 2ТГ

--2

где иУ - частота импульсов генератора 11

ЧИСЛО разрядов счетчика 15,

v. v

2 - 2ТТ 27Т

- (13

Из выражения (13) следует,.что числовое значение измеренной величины на выходе преобразователя практически не содержит погрешности, связанной с неравенством амплитуд и неортогональностью фаз напряжений питания и и t/2 .

Работу злементов И 8 - 10 и элемента ИЛИ 12 можно проследить по .временным диаграммам (фиг. 2).

С выхода злемента 9 совпадения импульсы генератора I1 поступают в течение интервала времени, когда триггер 6 срабатьшает, а триггер 7 находится в исходном состоянии.

Этот интервал соответствует величине .

Т,Г27Г-Ч ,Ь г7Т-Ч -йЧ пРи()2ТТ,

(1)

Ч , ( J-ot-%J-4 ,,

ПРИ

(

C15

С выхода злемента И 10 импульсы генератора 1I поступают в течение интервала времени t, когда триггер 7 срабатывает, а триггер 6 находится в исходном состоянии.

Этот интервал соответствует ве- личине

:У 2гг-ч 2

---cl

( 7 °

,

/ ТГ ,

ПРИ ( ( )

с выхода элемента И 8 импульсы генератора 11 поступают в течение интервала времени t , когда срабатывают триггеры 6 и 7. Этот интервал соответствует величине

,

1249698

/.

--()-2TГ.-(/ МЧ ЗТТ

Г

nPM( ;

6--О

тг

ПРИ (2 -cJ(. 2)

.,

to

,

при(

(21;

.-|-«

ПРИ (dL. 2F

(22)

Импульсы с выходов элементов И 9 и IО суммируются на элементе ИЛИ I2, с выхода которого они поступают на вход первого триггера 13 счетчика 15. Шпуль сы с выхода схемы совпадения поступают на второй триггер 14 счетчика 15.

Следовательно, с приходом каждого импульса с выхода схемы ИЛИ 12 число на выходе счетчика 15 изменится на единицу, а с приходом каждого импульса с выхода злемента 8 И на две единицы. Таким образом, на вьгходе счетчика образуется двоичный код числа

N.

ft ()

(23)

или с учетом выражений (14) - (22)

« +1

N, ч(24)

при любых значениях Ч и ot. .

Из выражения (24) следует, что значение выходной величины рассматриваемого цифрового преобразователя угла отображает без погрешностей измеряемое угловое перемещение ц , в течение одного периода питающего напряжения.

Съем информации со сче тчика 15, а также перевод его в исходаое состо- .яние после цикла преобразования может быть осуществлен любым способом, например импульсом с выхода компаратора 5.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе угла повышается; быстродействие в полном диапазоне измеряемых угловых перемещений О Ч 2ТГ, а также отсутствует постоянная составляющая погрешности преобразоваиия, возникающая из-за неортогональности векторов напряжений, питающих фазовращатель .

Формула

. J . и 3 о б р е -Т е н и я

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, , входы которого подключены к йинам источника питания, а первый выход через первый кo mapaтop подключен к входу первого J/K -триггера, прямой выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй выход фазовращателя подключен к входу второго компаратора, одна шина источника питания через третий компара тор подключен к 3-входу второго JK-триггера, прямой вход которого подключен к первому входу второго элемента И, третий элемент И, генера ТОР импульсов, счетчик на П-тригг pax, отличающийся .тем, что, .с целью повьппения точности и быстродействия, -в него введены четвертый компаратор, элемент. ИЛИ и эле мент ИСКЛЮЧМЯЦЕЕ ИЛИ, выход генера49698 6 тора импульсов подключен к вторым входам первого, второго и-третьего , элементов И, а третий вход первого и третий вход третьего элементов И

5 соединены соответственно с инверсным и прямым выходами второго К-триггера, выходы первого и третьего элементов И подключень к входам элемента ИЛИ, вьрсод KOTopoVo подключен к

10 входу первого триггера счетчика, прямой и инверсный выходы первого С К триггера подключены соответственно к третьим входам второго и третьего элементов И,, выход второго компа15 ратора подключен к К -входу второго J/ -триггера, вторая щина источника питания чере з четвертый компаратор подключена кJ -входу первого триггера, выходы второго элемента И и пер0 вого триггера счетчика подключены к входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к входу второго триггера счётчика.

41

ан(/о)

и и (В) km

Ш |П11П111Ш111Ш11111111П1Н11111Н1НИ1Ц

CJt

|IIHIIIIIIIIIHi

a)t

Фиг 2

Редактор Н. Марголина

Заказ 4339/59Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

iimmiHi

Составитель М. Сидорова

ТехредВ.Кадар . Корректор Л. Пилипенко

Изобретение относится к.автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления с применением ЦВМ. С целью повышения точности и быстродействия преобразователя, содержащего фазовращатель, две шины источника питания, три компаратора, два , зк -триггера , три элемента И, счетчик на h триггерах, введены четвертый компаратор, элемент ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, что позволяет компенсировать погреш- . ность неортогональности напряжений источника питания за один цикл из- . мерения в полном диапазоне измеряемых угловых перемещений . 2 ил. (Л iNd lifik со Од со 00