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

Из.обретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в фазовых системах программного управления. Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя. На фиг. 1.представлена функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг, 2 диаграммы, поясняющие работу преобразователя „ Преобразователь угла поворота вала в код содержит источник 1 питания фазовращатель 2, делители 3-6 частоты, коммутатор 7, состоящий из переключателей 7,1-7.2, одновибраторы 8 и 9, счетчик 10, регистр 11, формирователи 12-14 импульсов (опорного и измерительного сигналов), триггеры 15-17, синхронизаторы 18-20, элементы И 21-23, делители 24-26 частоты, комбинационный сумматор 27, делител 28 частоты, элемент ИЛИ 29, генератор 30 импульсов, формирователь 31 тактовых импульсов, коммутатор 32, состоящий из переключателей 32.132.4, комбинационный сумматор 27 имеет выходы 33 и 34 Перенос и Сумма соответственно. Преобразователь работает следующим образом. От источника 1 питания подается синусоидальное напряжение (фиг. За) на фазовращатель 2. Сигналы с выход формирователей 12-14 (фиг. 2в, гид поступают на входы триггеров 15-17. При установке коммутатора 7 и 32 в положение I преобразователь работ ет в режиме преобразования угла поворота вала в код. При этом формиро ватель 31 тактовых импульсов формирует две последовательности чередую щихся тактовых импульсов, длительность которых равна длительности им пульсов с соответствующего выхода генератора 30, а частота на его выходах равна частота первой и второй последовательности так товых импульсов; частота генератора 30 импульсов. Частота генератора 30 импульсов коэффициент деления делителей 24-26 9 при заданной частоте опорного сигнаа источника 1 питания выбирается исходя из требуемой дискретности преобразования Фазы из соотношения - I.LtUNNгде N - коэффициент деления делителей 24-26; fpi. - частота опорного сигнала источника 1 питания. Сигнал с выхода элемента И 21 (фиг. 2е) подается на вычитающий вход счетчика 10. Сигналы с элементов И 22 и 23 (фиг. 2 ж и з) подаются на суммирующие входы комбинационного сумматора 27. Сигнал с выхода 34 подается на элемент ИЛИ 29 через делитель 28 частоты, имеющий коэффициент деления 2, а с выхода 33 непосредственно. Результирующий сигнал с выхода элемента ИЛИ 29 (фиг. 2 и) подается на суммирующий вход счетчика 10 и представляет собой последовательность пачек отсчетных импульсов, следующих одна за другой при частоте импульсов в пачках, равной Сигнал с выхода делителя 24 (фиг. 2 к) через коммутатор 7 и одновибратор 8 подается на регистр 11. При неподвижном вале фазовращателя 2 (фиг. 2 б) при любом его положении количество импульсов, поступающих на суммирующий и вычитающий входы счетчика 10, одинаково и результат отсчета, который переписывается в регистр 11 за каждый период следования импульсов с одновибратора 8 (фиг. 2 к), не изменяется. При повороте вала фазовращателя 2 (фиг. 2 б) соответствующему отставанию фазы, например uq, , в сигнале с выхода элемента ИЛИ 29 (фиг. 2 и) этому изменению фазы соответствует отсутствие импульсов, и на суммирующий вход счетчика 10 поступает меньшее количество импульсов, чем на его вычитающий вход. Результат отсчета, переписываемый врегистр 11, соответствует изменению фазы uq, со знаком минус. При повороте вала фазовращателя 2 соответствующему опережению фазы, например дс , в сигнале с элемента ИЛИ 29 этому изменению фазы соответствует двойное количество импульсов (фиг, 2 и) ,и на суммирующий вход счетчика 10 импульсов поступает большее количество импульсов, чем на его вычитающий. Результат отсчета, переписываемый в регистр 11, соответствует изменению фазы йу со знаком плюс. Как следует из временных диаграмм, при изменении измерительного сигнала относительно опорного на 2 IT рад в регистре 11 устанавливается число, равное коэффициенту деления делителей 24-26.

Изменению числа в регистре на 1 соответствует поворот фазовращателя 2 на дискрету угла , равную

2

N где Р - число пар полюсов фазовраща- 20 теля 2. При повороте вала фазовращателя 2 на угол± m в счетчике 10 накапливается число25 ,, которое с частотой сигнала с выхода одновибратора 8 переписывается с соответствующим знаком в регистр 11 где m - количество оборотов вала фазовращателя 2. В положении II коммутаторов 7 и 32 преобразователь работает в режиме преобразования скорости угла поворот вала в код. При этом частота генератора 30 импульсов с другого выхода и коэффициент деления делителей 3-5 при выбранных значениях foj. и дискретности преобразования фазы А , . „ 27 равной --, определяется из соотношеfxi.W - fxM.yi fiXC 2 f NN, N-N, 2NN, где N, - коэффициент деления делителей 3-5, определяющий временную дискретность отсчета скорости угла поворота, выбирается исходя из требуемо временной дискретности отсчета скорости угла поворота из соотношения foe

где N - коэффициент деления делителя 6.

В этом случае сигнал с выхода элемента И 21, поступающий на вычитающий вход счетчика 10 (фиг. 2 е), представляет собой пачки импульсов с частотой следования импульсов в пачках, равной f-,M,r J а сигнал с выхода элемента ИЛИ 29, поступающий на суммирующий вход счетчика 10, - последовательность пачек отсчетных импульсов (фиг. 2 и) при частоте импульсов в пачках, равной . Последовательность импульсов с выхода делителя 3 частоты, равная f,. , подается на вход делителя 6 частоты. Частота сигнала на его выходе равна N, или t отс Импульсы с выхода делителя 6 частоты через переключатель 7.1 и одновибратор 8 циклически с частотой. равной f ;, переписывает результат отсчета из счетчика 10 в регистр 1 1 и через одновибратор 9 и переключатель 7.2 (фиг. 2 л) обеспечивает сброс счетчика 10 в ноль, обеспечивая следующий цикл измерения. Импульсы с одновибраторов 8 и 9 занимaюt промежуток времени между тактовыми импульсами. Частота на выходе фазовращателя 2 равна f foe i uf. где Af - девиация частоты на выходе фазовращателя 2, связанная со скоростью угла вала фазовращателя 2 соотношением п |, где п - количество оборотов вала фазовращателя 2, с. При любом положении вала фйзовращателя 2, при п О uf О, тогда f fpj. и количество импульсов пачек с элементов И 21 и ИЛИ 29, поступающих на вычитающий и суммирующий входы счетчика 10 за каждый период отсчета сигнала с одновибратора 8, равно нулю. Результат отсчета, переписываемый из счетчика 10 в регистр S 11, также равен нулю. При вращении вала фазовращателя 2 в сторону отставания фазы &qi| или опережения фазы ftif (фиг. 2 и) примем , час тота на выходе фазовращателя становится равной f f.,., f i f ив счет чике 10 за каждый цикл измерения -- накапливается число ., fufN 2in. 2 Это означает, что число, переписываемое из счетчика 10 в регистр 1 за время t равно скорости угл поворота фазовращателя 2 с дискрет2 Гкостью отсчета , равной --. При соответствующем выборе коэффициента N - деления N, и N частота от счета скорости угла поворота вала может быть изменена от 1Гц до fo,-. Максимальное значение девиации частоты if f(n) в предлагаемом преобразователе определяется из выраже ния максимальной угловой скорости преобразователя, равной Таким образом, преобразователь п воляет производить отсчет скорости только в установившемся режиме, но в режимах разгона и торможения, про должительность которых менее 1 с. ормула изобретения Преобразователь угла поворота ва ла в код, содержащий источник питания, подключенный к входу первого формирователя импульсов и входу фазовращателя, выход которого подключен к входам второго и третьего фор мирователей импульсов, выходы перво го, второго и третьего формирователей импульсов соединены соответстве но с первыми входами первого, второ го и третьего триггеров, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго и тре тьего синхронизаторов, выходы которы 09 сое;;инены с первыми входами соответственно второго и третьего элементо И, выходы которых соединены с входами соответственно первого, второго и третьего делителей частоты, выход первого элемента И соединен с первым входом счетчика, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами комбинационного сумматора, первый выход которого соединен через четвертый делитель частоты с первым входом элемента ИЛИ, а второй выход с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом счетчика, выход пятого делителя частоты соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя первого коммутатора, подвижный контакт первого переключателя которого соединен через первый одновибратор с управляющим входом регистра и входом второго одновибратора, выход которого соединен с подвижным контактом второго переключателя первого коммутатора, неподвижный контакт которого соединен с третьим входом счетчика, выходы которого соединены с информационными входами регистра, выходы которого являются выходами преобразователя, формирователь тактовых импульсов, первый выход которого соединен с вторыми входами первого сумматора синхронизатора, второго и третьего элементов И, второй выход соединен с вторыми входами первого элемента И, второго и третьего синхронизаторов, и генератор импульсов, отличающийся тем, что, с целью .повышения быстродействия преобразователя, в него введены три делителя частоты, второй коммутатор, выполненный в виде четырех переключателей, выход первого делителя частоты соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя второго коммутатора и через шестой делитель частоты - с входом пятого делителя частоты и вторым неподвижным контактом первого переключателя второго коммутатора, выходы второго и третьего делителя частоты соединены с первыми неподвижными контактами соответственно второго и третьего переключателей второго коммутатора и через соответственно седьмой и восьмой делители частоты - с вторыми неподвижными контактами второго и

71

третьего коммутаторов, второй вход первого триггера соединен с подвижным контактом первого переключателя второго коммутатора и вторым неподвижным контактом первого переключателя первого коммутатора, подвижные контакты второго и третьего переключателей второго коммутатора соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего триггеров, непод725098

вижные контакты четвертого перекЛючателя второго коммутатора соединены с выходами генер-атора импульсов, а ггодвижный контакт четвертого пере5 ключателя второго коммутатора тактовых импульсов соединен с входом формирователя тактовых импульсов, вход управления второго коммутатора соединен с входом управления первого 10 коммутатора.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в фазовых системах программного управления. Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя. Для этого в преобразователь, содержащий генератор импульсов, формирователь тактовых импульсов, источник питания, фазовращатель, три формирователя импульсов, три триггера, три синхронизатора, три элемента И, пять делителей частоты, комбинацион}1ый сумматор, элемент ИЛИ, два одновибратора, счетчик, регистр, первый коммутатор, введены три делителя частоты и второй коммутатор. Поставленная цель достигается за счет уменьшения временной дискретности отсчетов при измерении скорости изменения угла поворота с В вала в код. 2 ил.

v-foe

. r- /уг i