Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/64 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аигглоговьпс источников информации с цифровым вычислительным устройством. Цель изобретения - расширение диа пазона преобразуемых углов поворота вала путем введения дополнительного отсчета. На чертеже изображена структурная схема преобразователя. Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, усилитель 3 мощности, синусно-косинусный датчик угла (СКДУ ) 4, коммутатор 5, фазосдвигающий элемент 6, фильтр 7, Koi-шаратор 8, первый 9 и второй ИЗ элементы И, первый 11, вто рой 12 и третий 13 триггеры, третий элемент И 14, первый счетчик 15, чет вертый 16 и пятый 17 триггеры, четвертьц 18, пятый 19 и шестой 20 эле менты И, второй 21 и третий 22 -счетЩ1КИ, элемент 23 сравнения, сумматор 24, фор1 шрователь 25 импульсов и шину 26 Пуск. Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом. В исходном положении триггеры 11, 12, 13, 16 и 17 находятся в состояifflH О, элементы И9, 14, 18, 19 и 20 закрыты. Элемент И 10 открыт.Им пульсы высокой частоты с генератора 1 через делитель 2 поступают на усилитель 3 мощности, служащий источником напряжения возбузздения СКДУ 4, .на .выходе которого формируются сигналы, мoдyJШpoвaнныe по амплитуде в функции синуса и косинусаугла поворота od . Коммутатор 5 в исходном положен1-ш подключает элемент 6 к 4 таки образом, что на выходе элемента 6 формируется сигнал, сдвинутый по фазе основной гармоники на угол, пропорциональный - ct . Из выход ного сигнала элемента 6 с помощью ф1шьтра 7 выделяется сигнал основной гармоники, по которому с помощью ком паратора 8 формируются короткие ин (1юрмацконные импульсы, положение которых на временной оси совпадает с точками перехода «входного синусоидал ного сигнала через нуль при положительном градиенте. Из выходного сигнала делителя 2 в моменты времени, совпадающие с точками перехода из состояния логического О в состояние логической 1, формирователь 25 вырабатывает короткие опорные импульсы. По команде Пуск триггер (З устанавливается в положение 1, элемент И 9 оттсрывается, а элемент И 10 закрьшается. Первый после команды Пуск информационный импульс, прошедший через элемент И 9, сбрасывает в исходное, нулевое состояние счетчик 15, 21 и 22 импульсов, устанавливает в состояние 1 триггеры 11, 12 и 16. Коммутатор 5, управляемый от триггера 1I, подключает входы элемента 6 к выходам СКДУ 4 таким образом, что на выходе элемента 6 формируется сигнал, сдвинутый по фазе основной гармоники напряжения возбуждения СКДУ 4 на угоп, пропорциональный ей . При состоянии 1 триггеров 11, 12 и 16 открыты элементы И 20, 14 и 18, Импульсы высокой частоты с генератора 1 через элемент И 18 поступают на вход счетчика 21 и через элемент И 14 - на вход счетчика 15. Импульс с первого выхода счетчика 15, соответствующий первому нмпульсу, поступившему на его вход с элемента И 14, возвращает триггер 13 в исходное состояние О, и элемент И 9 закрывается. Первьш после начала счета опорный импульс с формирователя 25, отстоящий от-предгэщущего информационного с компаратора 8 на время f, , пропорциональное углу oi , устанавливает триггер 16 в состояние О, элемент И 18 закрывается и в счетчике 21 фиксируется число N1 , также пропорциональное углу oi . Этот же опорный импульс,, прошедший через открытый элемент И 20, устанавливает в состояние 1 триггер 17, открывая элемент И 19. Импульсы гысокой частоты начинают поступать в счетчик 22, Емкость счетчиков 15, 21 и 22 выбирается равной числу импульсов генератора 1, укладывающихся в период Т напряжения возбужде1шя СКДУ 4, По переполнении счетчика 15, форг-шрующего таким образом сигнгш задержки, сдвинутый относительно момента включения коммутатора 5 во второе положе1ше на время, равное Т, триггер 12 возвращается в состояние О, и элемент и 10 открыво:ется. Информационный импульс проходит через открытьй элемент И 10 и устанавливает триггеры 11 и 17 в исход3иое состояние О. В результате три гер 17 формирует временной интервал длительностью Tj или Т + , а сче чике 22 фиксируется число М , также пропорциональное углу oi , Коммутатор 5, управляемьш от триггера 1I возвращается в исходное состояние, Результиру10 ций код угла oi образуется в cyMiiaTope 24 при сложении чисел fJ, и N . Число разрядов сумматора 24 на единицу больше числа разрядов каждо го КЗ счетчиков 2 и 22. Число N, , подаваемое на вход первого слагаемо го сумматора 24, пропорционально уг лу uj при первом (исходном) состоянии коммутагора 5, а число М,подаваемое на вход второго слагаемого, пропорционсшьно углу сб при втором состоянии коммутатора 5, Старший разряд выходного кода преобразователя образуется за счет единицы переноса при сложении чисел NI и N 2 и корректируется с помощью элемента 23 сравнения. Необходимость коррекции вызвана тем, что изменение кода NI с максимального значения наминимальное или наоборот происхоД1 т не одновременно с аналогичным изменением кода N , Ширина зоны кор рекции выходногл кода.преобразователя равна сумме абсолютных значений погрешностей преобразования угла поворота ротора СВДУ 4 в код N, и код Nj , Зона коррекции выходного кода преобразователя характеризуется единичными значениями ста15ших разрядов кода N (или N,) и нулевым значением этих же разрядов кода N, (или N), Сопоставление значений старших разрядов кодов N, и Nj производится с помощью элемента 23 сравнения. Чис ло старших разрядов, подаваемых на . элемент 23 сравнения, зависит от необходимой ширины зоны коррекции, т,е от разности чисел И, и Nj или от допустимой величины погрешности преобразования. При сравнении чисел К, и .Njj по двум старшим разрядам допустимая величина погрешности преобразова ния должна быть меньше четверти полюсного деле1шя СКДУ 4, что на прак.тшсе легко вьшолняется. Выходы элемента 23 сравнения подключены к входам первого и второго слагаемых старшего-разряда Суммато204ра 24, на предыдущие, младшие, разряды которого поданы числа N, и М , Результирующий код старшего разряда сумматора 24 образуется за счет переноса из предыдущих разрядов и на границе полюсного деления корректируется за счет добавления едишщы с выходов элемента 23 сравнения, Результирующий выходной код сумматора 24 пропорционален углу vi в пределах изменения от О до 21, ,т.е. полного полюсного деления, имеет разрядность на единицу больше разрядности чисел NI пли Nj и сохраняется ни выходе сумматора 24 до прихода следутощего сигнала Пуск. Выходной код преобразователя считывается в сумматоре 24. Нпструменталыше погрешности коммутатора 5, фазосдвигающего элемента 6, фильтра 7 и компаратора 8 входят в числа N, и N , имея одинаковые абсолютные величины, но разные знаки, и при сложении взаимно уничтожаются. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содерл-:ащий последовательно соед11нен}1ые генератор и шульсов, делитель частоты усилитель мощности и синусно-косинусный датчик угла, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим информационным входам коммутатора, выходы коммутатора подключены к входам фазосдвигшош.его элемента, выход которого через последовательно соединенные фильтр и компаратор подключен к первым входам первога и второго элементов И, выходы первого и второго элементов И подкгаоче1Л)1 к соответствующим входам первого триггера, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора, выход генератора импульсов подкл5очен к одному входу третьего элемента И, выход которого подключен к информационному входу первого счетчика, выход первого элеента И подключен к ед1ншчному вхоу второго триггера и установочному ходу первого счетчика,первый и втоой выходы которого подкл1оче1« 1 к нуевым входам третьего и второго тригеров соответственно, инверсный выод второго триггера подключен к торому входу второго элемента Н, шину Пуск, подключенную к единичному входу третьего .триггера , прямой и инверсный выходы которого подключе нь к второму входу первого и третьему входу второго элементов И соотве ственно, отличающийся тем что, с целью расширения диапазона преобразуемых углов поворота вала, в него введены четвертый и пятьш триггеры, четвертый, пятый, шестой элементы И, второй и третий счетчики, элемент сравнения, сумматор и формирователь импульсов, выходы пер вого и второго элементов И подключе ны к единичному входу четвертого и нулевому входу пятого триггеров соответственно, прямые выходы четвертого и пятого триггеров подключены к одним входам четвертого и пятого элементов И соответственно, другие входы.которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы четвертого и пятого элементов И по,а;клю чены к информационным входам второ0го и третьего счетчиков соответствено, выходы разрядов второго и третьего счетчиков подключены соответственно к первой и второй группам входов сумматора, выходы старших разрядов второго и третьего счетчиков подключЪны соответственно к первой и второй группам входов элемента сравнения , первый и второй выходы которого подключены к.входам старшего разряда сумматораj выход делителя частоты через формирователь импульсов подключен к нулевому входу четвертого триггера и одному входу шестого элемента И, другой вход которого соединен с одним выходом первого триггера, а выход подключен к единичному входу пятого триггера, выход первого элемента И подключен к установечным входам второго и третьего ( счетчиков, а прямой выход второго триггера подключен к другому входу третьего элемен- . та И.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. С целью расширения диапазона работы преобразователя в него введены четвертый и пятый триггеры, четвертый, пятый и шестой элементы И, второй и третий счетчики, элемент сравнения, сумматор и формирователь импульсов. Угол поворота преобразуется в сдвиг фаз cf электрических сигналов при одном подключении синуснокосинусного датчика угла (СКДУ) к фа30сдвигающему элементу и в сдвиг фаз