Способ преобразования непрерывной величины в числовой эквивалент Советский патент 1960 года по МПК H03M1/64 G01R25/08 

Известны способы преобразования непрерывной величины в числовой эквивалент, основанные на предварительном преобразованни непрерывной величины в фазовый сдвиг между двумя переменными напряжениями. При использовании этих способов фазовый сдвиг преобразуется во временной интервал, который кодируется путем заполнения импульсами эталонной частоты и подсчета числа импульсов. Эти способы неудобны из-за последовательного во времени характера кодирования, вследствие чего данные с преобразователя поступают не непрерывно, а периодически. Другим недостатком известных способов является абсолютно временной характер сигнала (преобразуется абсолкзтное время длительности импульса, а не относительное), что обусловливает наличие погрешностей как за счет изменения частоты опорного напряжения, так и за счет изменения частоты заполняющих импульсов.

В описываемом способе эти недостатки устранены тем, что в качестве исходного и промежуточных сигналов в преобразователе используются только фазовые сдвиги, то есть относительно-временные сигналы. Это обстоятельство, при применении широкополосного фазоврашателя, обеспечивает независимость характеристик преобразователя от изменения частоты питающего его напряжения. Применение в качестве выходных элементов фазочувствительных устройств обеспечивает сравнительно большее быстродействие, поскольку данные с фазочувствительных устройств (при надлежащем их выполнении) могут быть получены непрерывно. Более высокая частота сигналов, соответствующих младшим разрядам числового эквивалента, позволяет уменьшить запаздывание в выдаче младших разрядов по сравнению со старшими, что обеспечивает сравнительно быструю отработку преобразователем углов при непрерывной их заводке.

М 127435- 2 -На фиг. 1 приведена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ преобразования непрерывной величины в числовой эквивалент.

Основным элементом преобразователя является фазовран атель /, питающийся от генератора .2 опорной частоты. В преобразователе имеются две последовательные цепочки умножителей частоты 3: одна цепь-цепь у.множения частоты опорного сигнала /о, питающего фазовра)цатель, а другая -цень - цепь умножения частоты сигнала, сдвинутого НО фазе относительно опорного. При повороте фазовращателя на угол вз.он дает добавочный фазовый сдвиг Д;.При умножении частоты фазовый сдвиг, как известно, также умножается. Поэтому на выходе первых умножителей частоты добавочный фазовый сдвиг, обусловленный поворотом вала фазовращателя па угол й,.., будет равен л-Д- где п- кратность умножения частоты. Величины .получающихся в результате умножения частот и фазовых сдвигов приведены на фиг. 1. На выходе пос;1едних умножителей частоты добавочный фазовый сдвиг будет

k . равен п Д-f.

Добавочные фазовые сдвиги фиксируются фазочувствительными реле 4. Эти реле должны фиксировать п диапазонов изменения добавочного фазового сдвига в пределах 360° и совершенно одинаковы для всех разрядов. Например, при кратности умножения частот равной двум реле должны определять наличие фазового сдвига больщего или меньщего 180°, то есть должны быть двухпозиционными.

Выбор кратности умножения частот определяет систему счисления, в которой будут получаться числа на вы.ходе преобразователя. При кратности умножения равной двум число будет получаться в двоичной систе.ме счисления, при кратности равной трем-в троичной и т. д. Таким образом, предлагаемый способ дает неограниченные возможности в отпощении выбора системы счисления.

Для настройки преобразователя (для выставки нулей во всех разрядах при 9„,- ) в устройстве предусмотрены элементы 5, служащие для регулировки начальных фазовых сдвигов в каждом разряде. Это могут быть простейщие RC цепочкиДля предлагаемого способа характерны трудности, связанные с нечеткостью фиксирования фазовых сдвигов на границах диапазонов. Эти трудности присущи всем вообще преобразователям параллельпого считывания. Здесь могут быть применены известиые методы борьбы с нечетким списыванием: применение кодов Грея или Баркера. В случае если точность задания угла поворота входного вала выще точности фазоврао,ателя, применяются фазовращатели грубого 7 и точпого / отсчета (фиг. 2), связанные передаточным отнощением, равным целой степени

.km

выбранного основания счисления

где п - основание принятой системы счисления;

т - число разрядов, которым кодируется иоложение вала точного фазовращателя;

k - общее число разрядов числового эквивалента.

В случае, если угол заводится от двигателя через поиижающий

редуктор, предлагается устанавливать фазовращатель на скоростном

валу (фиг. 3), заменив умножители частоты делителями частоты 7 с

кратностью деления равной основанию принятой системы счисления

L п,

где п - основание принятой системы счисления;

k - число разрядов числового эквивалента, а кодирование производится путем фиксироваиия фазовых сдвигов, получающихся в peзyл тате k - 1 делений частоты на «.

Из того факта, что у некоторых (практически у всех) четырехполюсников фазовый сдвиг зависит от частоты, следует, что предлагаемый способ может быть использован для измерения или кодирования частоты. Для этого измеряемая частота подается на вход четырехполюсника, а получаюидийся при этом фазовый сдвиг, зависящий от частоты, кодируется описанным выи1е способом. При этом необходимо применение фазочувствнтельных реле, нечувствительных к изменениям частоты.

Предмет изобретения

1.Способ преобразования непрерывной величины в числовой эквивалент с предварительным преобразованием непрерывной величины в фазовый сдвиг между двумя переменными напряжениями, отличающийся тем, что, с целью возможности параллельного кодирования, получающийся фазовый сдвиг умножают последовательной цепочкой умножителей частоты, имеющих кратность умножения равную основанию принятой при кодировании системы счисления, а получающийся при этом ряд значений фазовых сдвигов на кратных частотах по числу разрядов, принятому при кодировании, измеряют соответствующим количеством фазочувствительных реле, имеющих число состояний равное основанию принятой при кодировании системы счисления.

2.Видоизменение способа по п. 1 для случая преобразования углового положения вала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, угол преобразуют с помощью двух фазовращателей, связанных передаточным отношением , где п - основание принятой системы счисления, т - число разрядов, которым кодируется положение вала точного фазовращателя, k - общее число разрядов числового эквивалента.

3.Видоизменепие способа по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю ще е с я тем, что фазовращатель устанавливают на быстроходном валу, связанном с валом, угол поворота которого кодируется с помощью понижающего редуктора, имеющего передаточное число i , где /г - основание принятой системы счисления, k - число разрядов числового эквивалента, а кодирование производят путем фиксирования фазовых сдвигов, получающихся в результате k-1 делений частоты на п.

4.Видоизменение способа по п. 1, отличающееся тем, что, с целью применения его для измерения частоты переменного напряжения, измеряемую частоту преобразуют с помощью надлежащего четырехполюсника в соответствующий ее величине фазовый сдвиг, который затем преобразуют в числовой эквивалент.

бх