Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/46 

1126

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Цель изобретения - упрощение преобразователя путем использования фазовращателя грубого отсчета с большой инструментальной, погрешностью

вне диапазона точного отсчета.

. На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг,2 структурная схема формирователя строба точного отсчета; на фиг. 3 - структурная схема счетчика циклов, на фиг. А - временная диаграмма работы формирователя строба точного отсчета.

Преобразователь угла поворота вала в код (фиг.1) содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 питания, фазовращатель 4 точного отсчета (ТО), фазовращатель 5 грубого отсчета (ГО), первый 6 и второй 7 формирователи, первый 8 и второй 9 синхронизаторы, регистр 10 точного отсчета (ТО), регистр 11 грубого отсчета, формирователь 12 строба грубого отсчета, формирователь 13 строба точного отсчета, коммутатор 1 первый 15, второй 16 и третий 17 триггеры, первый элемент 18 И, второ элемент 19 И, элемент 20 ИЛИ, счетчик 21 циклов.

Формирователь 13 строба точного отсчета (фиг.2) содержит регистр 22, элемент 23 И, первый элемент 24 ИЛИ, второй элемент 25 ИЛИ.

Счетчик 21 циклов (фиг.З) содержит цифровой компаратор 26, регистр 27, генератор 28, инвертор 29, пер- 1вый 30, второй 31, третий 32, четвертый 33 элементы И, элемент 34 ИЛИ, первьй 35 и второй 36 элементы дифференцирования и реверсивный счет- чик 37.

Преобразователь работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов вырабатыва- ет стабильную по частоте последовательность импульсов. Два старших разряда делителя 2 частоты поступают в блок 3 питания фазовращателей для формирования двух сдвинутых на 90 друг относительно друга синусоидальных напряжений, подаваемых на входные обмотки фазовращателей 4 и 5.

5

0

5

0 5 30

50 55

162

Синусоидальные, напряжения с выходов фазовращателей 4 и 5 поступают соответственно на входы формирователей 6 и 7, где формируются фазовые импульсы в момент перехода через О (от минуса к плюсу) выходных напряжений фазовращателей 4 и 5. Временное положение фазовых импульсов относительно кодовой шкалы, образованной делителем 2, линейно зависит от угла поворота роторов фазовращателей 4 и 5 относительно их статоров. Для обеспечения однозначности записи текущих значений кодов ТО и ГО в регистры 10 и 11 в синхронизаторах 8 и 9 осуществляется синхронизация фазовых импульсов, поступающих с формирователей 6 и 7, к частоте генератора 1 импульсов.

При начальной юстировке преобразователя механическим поворотом статоров совмещают нулевое значение фазовращателя 5 ГО и любое нулевое значение фазовращателя 4 ТО с нулевым состоянием делителя 2 частоты.

Формирователь 12 формирует импульс интервала согласования длительностью 6 Т/Р, симметричный относительно нулевого состояния делителя 2, где Т - период вькодных напряжений блока 3, Р - коэффициент электрической редукции фазовращателя 4, Этим импульсом разрешается проведение согласования отсчетов только в одном из Р циклов ТО в диQ

апазоне О - 360 , совпадающем с точкой 0°.

С выхода формирователя 12 строб ГО поступает на второй управляющий вход регистра 11, на первьш управляющий вход которого поступают фазовые импульсы ГО с выхода синхронизатора 9, обеспечиваклцие запись дополнительных младших разрядов ГО с выходов разря- дов делителя 2 частоты.

Импульсы (фиг.4б ) с выхода старшего разряда делителя 2 поступают на информационный вход регистра 22 формирователя 13. На синхронизирующий вход регистра 22 поступают ипульсы (фиг.4ч) с делителя 2, частота которых в 4 раза больше частоты импуль- Г сов. Поступающих на информационный вход регистра 22. На выходах регистра 22 формируются четыре импульса (фиг. 4 в,г,д,е) длительностью Т/2, сдвинутых относительно друг друга на величину Т/8. На выходе элемента 23 И,

3126

втором выходе регистра 22 и выходах элементов 24 и 25 ИЛИ формируются импульсы С, Т/4, -с,, Т/2,-с, ЗТ/4, с. Т (фиг.4 ж,з,и,-к), симметричные,

относительно нулевого состояния дели- теля 2.

В зависимости от кода ГО, поступающего с выхода регистра 11 на управляющий вход коммутатора 14, по- следний пропускает на выход один из четьфех импульсов f, у,. При этом, чем ближе к нулю делителя 2 расположен фазовый импульс ГО, тем больший по длительности из выходных импульсов формирователя 13 проходит на выход коммутатора 14.

При несовпадении строба ГО с выхода формирователя 12 с синхроимпульсом ГО с выхода синхронизатора 9 триггер 15 вырабатывает сигнал установки в О тр-иггера 16. При совпадении строба ГО с синхроимпульсом ГО сигнал установки в О снимается и в триггере 16 разрещается запись 1 при совпадении строба ТО с выхода коммутатора 14 с синхроимпульсом ТО с выхода синхронизатора 8,

В триггер 17 всегда записывается информация старшего разряда делителя 2 частоты. Вне зоны согласования (триггер 16 в нулевом состоянии) запись старшего разряда ( 1180 ) производится фазовым импульсом ГО через элементы 19 И и 20 ИЛИ, а в зоне согласования - фазовым импульсом ТО через элементы 18 И и 20 ИЛИ.

Таким образом, в начальный период после включения преобразователя до проведения первого согласования отсчетов по информации, записанной в триггер - 17, определяется в каком полупериоде +180 или -180 находится реальное значение угла поворота фазовращателя ГО. Учитьшая, что сигнал на вьЕходе триггера 17 потенциал-ьный, изменение уровня сигнала на его выходе происходит только в О при изменении угла от - 180 до -180 .

На первые входы цифрового компаратора 26 (в качестве которого может быть использована микросхема 134СП1) поступает текущее значение кода ТО с выхода регистра 10, а на вторые входы - код ТО предьиущего цикла преобразования, записанный импульсами генератора 28 в регистр 27. По результату вычитания текущего значения кода ТО и предьщущего значения кода

6 . 4

ТО с первого или второго -выхода цифрового компаратора 24 на входы элементов 30 и 32 И поступает псхпожи- тельный потенциал зависимости от того нарастает или убывает код угла ТО, что и определяет суммирование или вычитание полных циклов ТО в реверсивном счетчике 37. Старший разряд кода ТО с выхода регистра 10 поступает на вход элемента 31 И и через инвертор 29 - на вход элемента 33 И, на другой вход которого поступает управляющий сигнал вычитания с второго выхода цифрового кйм- паратора 26, с первого выхода которого подается управлякнций сигнал на вход элемента 31 И. С выходов элементов 31 И, 33 И через элемент 34 ИЛИ на вход элемента 35 подается- прямой или инверсный старший разряд регистра 10. Элемент 35 формирует импульс небольшой длительности по отрицательному фронту старшего разряда кода ТО при увеличении кода (окончание полного цикла ТО) и по положительному фронту при уменьшении числа циклов ТО на единицу. Счетные импульсы сложения и вычитания через элементы 30 И и 32 И поступают соответственно на входы сложения и вычитания ревер- сивного счнтчика 37, на третий вход которого (установки в О) с выхода элемента 36 поступают импульсы сброса, сформированные по отрицательному фронту импульса с выхода триггера 17 при прохождении валом преобразователя положения О . Полный код угла складывается из п-разрядов .регистра 10 и tn-разрядов счетчика 21 циклов ТО.

Упрощение преобразователя обеспечивается возможностью использования фазовращателя грубого отсчета с большой инструментальной погрешностью вне диапазона точного отсчета. От фазовращателя грубого отсчета требуется определение нулевого цикла точного отсчета и направление смещения от нулевого поло сения. Код грубого отсчета поворота вала от нулевого положения формируется по переходам точного отсчета через полюсные деления.

Формула изобретен и-я

1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор им пульсов, выход которого через дели512611

тель частоты подключен к блоку питания, выходы блока питания подключены к входам фазовращателей точного и грубого отсчетов, выходы которых через первый и второй формирователи соот- 5 ветственно подключены к информационным входам первого и второго синхронизаторов, синхронизирующие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы подключены 10 Соответственно к управляющему входу регистра точного отсчета и к первому управляющему входу регистра гру- бого отсчета, информационные входы которых соединены с выходами разрядов 15 елителя частоты, первый и второй эле- менты И, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, в него введены 20 счетчик циклов, первый, второй, треий, триггеры, коммутатор, формирователи стробов точного и грубого отсчётов, входы которых соединены с выходами разрядов делителя частоты, 25 выход формирователя строба грубого отсчета подключен к второму управляющему входу регистра грубого отсчета и к информационному входу первого триггера, выход формирователя строба 30 точного отсчета подключен к информационному входу коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом регистра грубого отсчета, а выход подключен к информационному входу35 второго триггера, первый и второй выходы второго триггера подключены к первым входам первого и второго элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с выходами пер- 40 вого и второго синхронизаторов соответственно, выход старшего разряда делителя частоты подключен к информационному входу третьего триггера, синхронизирующий вход которого сое- 45 динен с выходом элемента ИЛИ, а выход подключен к установочноглу входу счетчика циклов, информационный вход счетчика циклов., соединен с выходом регистра точного отсчета, синхрони- 50 зирующие входы первого и второго триггеров соединены соответственно с выходами второго и первого синхронизаторов, а выход первого триггера подключен к установочному входу вто- 55 рого триггера.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что форми166

рователь строба точного отсчета содержит регистр, элемент И, первый и второй злемеить ИЛИ, входы регистра являются входами формирователя, первый выход регистра подключен к одним входам первого элемента ИЛИ и элемента И, выход которого является первым выходом формирователя, второй выход регистра является вторым выходом формирователя, третий выход регистра подключен к другим входам элемента И и первого элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом формирователя, четвертьй выход регистра и один вход регистра подключен к второму элементу ИЛИ, выход которого является четвертым выходом формирователя .

3. Преобразователь по п. 1, о т- личающййсятем, что счетчик циклов содержит хщфровой компаратор, регистр, генерато р, инвертор, первый и второй элементы дифференци рования, первый, второй, третий, четвертый элементы И, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, первая группа входов цифрового компаратора соеди- с информационными входами регистра и является информационным входом счетчика циклов, генератор подключен к управляющему входу регистра, выходы которого подключены к второй группе входов цифрового компаратора, первый выход цифрового компаратора подключен к первым входам первого и второго элементов И второй выход - к первым входам третьго и четвертого элементов И, выходы второго и четвертого элементов И соединены с входами элемента ШШ, выход которого через первый элемент дифференцирования подключен к вторым входам первого и третьего элементов И, выходы которых подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика соответственно, вход второго элемента дифференцирования является установочным входом и одним выходом счетчика циклов, а выход второго элемента дифференцирования подключен к установочному входу реверсивного счетчика, выходы которого являются группой выходов счетчика циклов один вход из первой группы входов цифрового компаратора подключен к второму входу второго элемента И, а ерез инвертор - к второму входу четвертого элемента И.

Фиг.г

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. С целью упрощения преобразователя путем использования фазовращателя грубого отсчета (ГО) с большой инструментальной погрешностью вне диапазона точного отсчета (ТО) генератор вырабатывает стабильную по частоте последовательность импульсов, которая через делитель частоты поступает в блок питания, вырабатывающий два сдвинутых на 90° относительно друг друга синусоидальных напряжения питания фазовращателя ТО и фазовращателя ГО. Формирователи вырабатывают из выходных напряжений фазовращателей фазовые импульсы, по .котор ым производится перезапись кода делителя в регистр ТО и регистр ГО. В регистр записываются младшие согласующие разряды ГО. Формирователь вырабатывает импульс интервала согласования, симметричный относительно нулевого состояния делителя. В триггер всегда записывается информация старшего разряда делителя. Вне зоны согласования запись старшего разряда производится фазовым импульсом ГО .через элементы И и ШШ, а в зоне согласования - фазовым импульсом ТО через элементы И и ИЛИ. В счетчике циклов производится сравнение кодов ТО с выхода регистра текущего цикла преобразования с предьщущим и вырабатываются сигналы перехода через границу полюсного деления с соответствующим знаком, которые подсчитываются реверсивным счетчиком, входящим в счетчик циклов. А установка счетчика в О производился по фронту выходного импульса триггера при прохождении валом преобразователя положения О . При этом фазовращатель ГО определяет нулевой цикл ТО и направление смещения от нулевого положения. Код ГО поворота вала от нулевого положения деформируется в счетчике 21 циклов по переходам ТО через границы полюсных делений. Код ТО формируется в регистре. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л с |С