Преобразователь угол-фаза-код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразо- вания угла поворота вала в код.

Цель изобретения - повьтение точности преобразователя.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя угол - фаза - код.

Преобразователь содержит кварцевый генератор 1, делитель 2 частоты, блоки 3 и 4 формирования синусоидального и косинусоидального токов, блок

5сравнения амплитуд, формирователь

6синусоидальных напряжений, усилитель 7, фазовращатель 8, формирователь 9 фазовых импульсов, блок 10 управления, арифметический блок 11, обмотку 12 меры магнитной индукции, усилитель 13, выпрямитель 14, источник 15 опорного напряжения, компаратор 16 напряжений, фильтр 17 нижних частот.

Блок 10 управления содержит последовательно соединенные синхронизатор 18 и блок 19 вентилей.

Каждый из блоков 3 и 4 формирования синусоидальното и косинусоидального токов может содержать компаратор фаз, формирователь импульсов, управляемую линию задержки, датчик тока, управляемьй вентиль, триггер и регулирующий элемент. Блок 6 форми- ро§ания синусоидальных напряжений Может быть выполнен в виде активных ЯС-фильтров на операционных усилителях, формировйтель 9 фазовых импульсов - в виде интегрального к тара- тора с дифферёнцирукнцей схемой на выходе. Ари(1 1етш1еский блок 11 может быть выполнен в виде П-разрядного регистра, выпрямитель 14 - в виде диодного моста и ЙС-фильтра, синхронизатор 18 - на ЗК-триггере. Обмотка 12 меры магнитной индукции представляет собой 1-5-витковую,в зависимости от параметров магнитопровода обмотку, уложеииую через ярмо магнитопровода, причем одна сторона витков укладывается в один из пазов магиитопровода, а вторая сторона витка укладывается в технологический паз, прорезанный в ярме магнитопровода со стороны, противоположной пазу,.в который уло25

Кварцевый генератор 1 вырабатывает стабильное по частоте импульсное напряжение, которое делитель 2 частоты делит в 2 раз (где п - число его

5 разрядов), вьфабатывая п импульсных сигналов типа меандр, образующих кодовую маску, две последовательности опорных меандров частоты F1 /2, сдвинутые друг относительно друга на

«О .

С выхода делителя 2 частоты управляющие импульсы и опорные меандры по- на входы блоков 3 и 4 формирования синусоидального и косинусои 5 дального токов, которые с блоком 6 формирования синусоидальных напряжений и с блоком 5 сравнения амплитуд обеспечивают точную установку и стабилизацию равенства амплитуд и точ20 кую установку 90-градусного сдига фаз токов, питающих фазовращатель 8. Стабилизация по ампдитуде и по фазе токрв питания фазовращателя 8 обеспечивает отсутствие дрейфа нуля фазы , выходного напряжения от нагрева обмоток ,

Квадратурные токи питания через усилитель 7 поступают на входные об- МОТК.И фазовращателя 8. Напряжение

30 с выходной обмотки фазовращателя 8 поступает на вход формирователя 9, вырабатывающего фазовые импульсы, временное положение которых относительно начала преобразования, опре35 деляет ого опорным меандром, пропорционально углу поворота ротора фазовращателя 8. Блок 10 управления, на входы которого приходят фазовые импульсы и и -импульсных напряжений ти40 па меандр с частотами F1, 2F1,..2 Fl с пятого выхода делителя 2 частоты, преобразует совместное с арифметическим блоком 11 временны} интервал, образованнь между фазовьм импульсом

45 и опорньн меандрсм частоты F1, в цифровой код.

Одновременно на обмотке 12 меры магнитной индукции наводится переменная ЭДС, среднее значение амлитуды

50 которой пропорционально величине индукции (потока) g магннтопроводе. ЭДС, индуктированная в обмотке 12 меры магнитной индукций, усиленн Ся усилителем 13, шлпрямленная выпрямижена первая сторона обмотки меры маг- 55 тел ем 14, поступает на перв1 вход нитной индукции.компаратора 16 напряжений, на второй

вход которого приходит нап ряжение с блока 15 опорных напряжений.

Преобразователь работает следую- фм образом.

5

Кварцевый генератор 1 вырабатывает стабильное по частоте импульсное напряжение, которое делитель 2 частоты делит в 2 раз (где п - число его

разрядов), вьфабатывая п импульсных сигналов типа меандр, образующих кодовую маску, две последовательности опорных меандров частоты F1 /2, сдвинутые друг относительно друга на

.

С выхода делителя 2 частоты управляющие импульсы и опорные меандры по- на входы блоков 3 и 4 формирования синусоидального и косинусои5 дального токов, которые с блоком 6 формирования синусоидальных напряжений и с блоком 5 сравнения амплитуд обеспечивают точную установку и стабилизацию равенства амплитуд и точ0 кую установку 90-градусного сдига фаз токов, питающих фазовращатель 8. Стабилизация по ампдитуде и по фазе токрв питания фазовращателя 8 обеспечивает отсутствие дрейфа нуля фазы , выходного напряжения от нагрева обмоток ,

Квадратурные токи питания через усилитель 7 поступают на входные об- МОТК.И фазовращателя 8. Напряжение

0 с выходной обмотки фазовращателя 8 поступает на вход формирователя 9, вырабатывающего фазовые импульсы, временное положение которых относительно начала преобразования, опре5 деляет ого опорным меандром, пропорционально углу поворота ротора фазовращателя 8. Блок 10 управления, на входы которого приходят фазовые импульсы и и -импульсных напряжений ти0 па меандр с частотами F1, 2F1,..2 Fl с пятого выхода делителя 2 частоты, преобразует совместное с арифметическим блоком 11 временны} интервал, образованнь между фазовьм импульсом

45 и опорньн меандрсм частоты F1, в цифровой код.

Одновременно на обмотке 12 меры магнитной индукции наводится переменная ЭДС, среднее значение амлитуды

50 которой пропорционально величине индукции (потока) g магннтопроводе. ЭДС, индуктированная в обмотке 12 меры магнитной индукций, усиленн Ся усилителем 13, шлпрямленная выпрями Компаратор 16 напряжений сравнивает постоянное напряжение, с выхода выпрямителя 14, пропорциональное магнитной индукции в магнитопроводе фазовращателя, с постоянным напряжением блока 15 опорных напряжений, величина которого соответствует номинальному значению индукции в магнитопроводе фазовращателя 8 и вьфабаты- вает сигнал рассогласования. Выходной сигнал компаратора 16 напряжений поступает на фильтр 17, на выходе которого образуется медленно изменяющееся опорное напряжение, величина которого в установившемся режиме колеблется вокруг значения, соответствующего номинальной величине индукции в магнитопроводе. Блок 5 сравнения амплитуд производит сравнение амплитуд синусоидального и косинусоидального токов с одним опорным напряжением, поступающим на его третий вход с выхода фильтра 17, и вырабатывает управляющий сигнал, по которому в блоках 3 и А формирования синусоидального и косинусоидального токов производится, регулировка амплитуд, питлкщих фазоврав|атель 8 токов. При изменении температзгры окружающей среды происходит изменение среднего значения ЭДС, индуктированной в обмотке 12 меры магнитной индукции, изменяется величина постоянного напряжения на нервом входе компаратора 16 напряжений, который вырабатывает сигнал сравнения, изменяющий опорное напряжение с выхода фильтра 17. Блок 5 сравнения амплитуд comtecTHo с блоками 3 и 4 форьот- рования синусоидального и косинусоидального тока изменяют амплитуды квадратурных токов питания фазовращателя 8 пропор дионально опорному напряжению, поступающему на третий вход блока 5 сравнеш1Я амплитуд, что вызьшает изменение магнитного потока в магнитопроводе.

Таким образом, если по какой-либо причине увеличивается индукция внут- |ри сердечника фазовращателя 8, вырастает напряжение обмотки 12 меры магнитной индукции и соответственно на выходе выпря штеля 14. Это приводит к превышенюо вьосодного напряжения

выпрямителя 14 уровня опорного напря-55 Фазовращателя, соединена через формижения. Если напряжение на первом входе компаратора 16 напряжений выше уровня входного опорного напряже

ния, то на его выходе формируется напряжение сравнения, которое вызывает уменьшение напряжения на выходе фильтра 17 и, соответственно, умень- шение опорного напряжения на входе блока 5 сравнения амплитуд. В результате уменьшается напряжение на выходах блоков 3 и 4 формирования синусоидального и косинусоидального то- ков, что приводит к уменьшению маг- . нитной индукции в сердечнике.

Таким образом, предлагаемое построение преобразователя позволяет ис- . ключить дрейф фазы выходного напряжения из-за нагрева магнитопровода фазовращателя 8, а следовательно, повысить точность преобразования.

Формула изобретения

Преобразователь угол - фаза - код, содержащий кварцевый генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты, первый выход которого соединен с первь и вторьм входами блока формирования синусоидального

тока, второй выход - с третьим входом блока формирования синусоидального тока, третий выход - с первым и вторш входами блока формирования косинусоидального тока, четвертый вькоя - с третьим входом блока формирования косинусоидального тока, пятый выход - с первым входом блока управления, первые выходы блока фор мирования синусоидального тока и блока формирования косинусоидального тока соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения амплитуд, выход которого соединен с четвертыми входами блока формирования синусоидального тока и блока формирования косинусоидального тока, вторые выходы которых соединены с первым и вторым входаг«ш формирователя синусоидальных напряжений, выходы которого соединены через первый усилитель с первьв4и выводами входных обмоток фазоврав(ателя, вторые выводы которых соединены с пятыми входами блока формирования синусоидального тока и блока формирования косинусоидального тока, выходная обмотка

рователь фазовых импульсов с вторым входом блока управления, выход которого соединен с арифметическим бло$ 125А5826

ком, выход которого является выходомго блока, обмотка меры магнитной

преобразователя, отличающий-индукции через последовательно соес я тем, что, с целью повышения точ-диненные второй гилитель и выпряности преобразования, , в него вве-митель соединена с первым входом комдены второй усилитель, выпрямитель,5 паратора, второй вход которого соедиисточник опорного напряжения, компа-ней с источником опорного напряжератор, фильтр нижних частот, в фазо-ния, а выход - с входом фильтра нижвращатель введена обмотка меры маг-них частот, выход которого соединен

нитной индукции, блок сравнения ам-с третьим входом блока сравнения

плитуд выполнен в виде трехвходово-Ю амплитуд.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в код. Целью изобретения является повышение точности. DfiK этого в преобразователь, содержащий генератор, делитель, блок формирования синусоидального тока, блок формирования косинусоидального тока, блок сравнения амплитуд, формирователь фазовых импульсов, блок управления, ари1$ етический блок, фазовращатель, первый усилитель, формирователь синусоидальных сигналов, введены второй усилитель, выпрямитель, компаратор, источник опорного напряжения, фильтр нижних частот, а в фазоврлцатель введена обмотка меры магнитной индукции. Повышение точности достигается тем, что обмоткой меры магнитной индукции, вторым усилителем, выпрямителем, компаратором и фильтром нижних частот значение магнитной индукции преобразуется в напряжение, которое сравнивается в блоке сравнения с заданным напряжением, и осуществляется автоматическое поддержание заданной величины магнитной индукции в сердечнике фазовращателя, что повышает точность работы преобразователя при воздействии внешних условий. 1 ил. (/ С Ш ел 4 сл 00