Преобразователь углового перемещения в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/64 

Изобретение относится к автомати- «. ке и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости преобразователя путем уменьшения влияния случайных наводок.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2- временная диаграмма его работы.

Преобразователь содержит синусно- косинусный вращающийся трансформатор (СКБТ) 1, источник 2 синусоидального напряжения, первый переключатель 3, фазосдвигающий элемент 4, компаратор 5, генератор 6 импульсов, блок 7 управления, первьш 8, второй 9 и третий 10 триггеры, первый 11, второй 12 и третий 13 элементы И, первый 14 и второй 15 элементы ИЛИ, формирователь 16 импульсов, счетчик 17, второй переключатель 18, шины 19 и 20 опорных напряжений противофазной полярности.

Блок 7 управления содержит первый 2J и второй 22 триггеры, счетчик 23 и дешифратор 24. Формирователь 16 импульсов содержит интегратор 25- И компаратор 26.

Цикл преобразования угла в код занимает три периода опорного напряжения DU (фиг. 2) источника 2 синусоидального напряжения. В начале первого периода опорного напряжения U триггеры 8 и 9 установлены в исходное положение сигналом Ug, вьфаботанным счетчиком 23 в предыдущем цикле преобразования. Триггер 10 установлен в исходное положение напряжением Ид, выработанным дешифратором 24 в предыдущем цикле преобразования. На информационный вход триггера 9 поступает

to

15

20

25

30

ключателя 3 поступают на входы фазо- сдвигающего элемента 4, на выходе которого фазовый сдвиг напряжения 11 (фиг. 2) пропорционален углу ot. пово- 5 рота ротора СКВТ 1. Напряжение 1, поступает на первый вход компаратора 5. К второму входу компаратора 5 подсоединены через переключатель 18 опорные напряжения , on-j (причем UQI - и ). с шин 19 и 20 опорных напряжений.

Контакты переключателя 18 находятся в исходном положении 18.1, и к

второму входу компаратора 5 подсоединено напряжение Vо 0. Компаратор 5 формирует сигнал Ug в момент равенства напряжения U,, с выхода элемента 4 и опорного напряжения UQ . Первый положительньш перепад напряжения U „ устанавливает на первом выходе U, триггера 9 потенци- 1 в момент времени

t (начало временного интервала &t ,

пропорционально углу oL поворота ротора СКВТ 1, фиг. 2).

Напряжение логической 1 поступает на входы элементов И 11 и 12. Элемент И 111 закрыт потенциалом логического О с прямого выхода триггера 8, а элемент И 12 открывается и импульсы с прямого выхода триггера 21 блока 7 управления через элемент ИЛИ 15 поступают на счетчик 17. Импульсы с выхода триггера 21 имеют

35 частоту в два раза ниже, чем импульсы с выхода генератора 6 импулйсов. Счетчик 17 начинает заполняться высокочастотными импульсами. Эти же импульсы через элемент ИЛИ 14 поступа40 ют на вход формирователя 16, представляющего из себя последовательно соединенные интегратор 25 и компаратор 26, формирующий крутые фронты.

необходимые для срабатывания тригге- с выхода триггера 22 сигнал Ц логи- 5 ра 10. Через промежуток времени Г , ческой 1. Напряжение U доступа- определяемый постоянной времени ин- ет на первичную обмотку СКВТ 1 и вы- тегратора 25, на выходе формирователя

16 устанавливается сигнал логической 1, положительный фронт которого пе- 50 реводит триггер 10 в единичное положение и контакты переключателя 18 переводятся в положение 18.2. На второй вход компаратора 5 поступает напряжение Uflr, 0, Компаратор 5 форми- 55 рует перепад напряжения 4J,. при равенстве напряжений Ц, и опорного напряжения Положительный перепад напряжения U устанавливает на

зывает появление на его вторичных обмотках амплитудно-модулированного напряжения, пропорционального синусу и косинусу угла oL поворота ротора СКВТ 1. Управляющее переключателем 3 напряжение Ug, вырабатываемое счетчиком 23 блока 7 управления, равно нулю и поэтому контакты переключателя 3 находятся в положениях 3.1 и 3.3. Выходные напряжения вторичных обмоток СКВТ 1 через контакты пере

ключателя 3 поступают на входы фазо- сдвигающего элемента 4, на выходе которого фазовый сдвиг напряжения 11 (фиг. 2) пропорционален углу ot. пово- рота ротора СКВТ 1. Напряжение 1, поступает на первый вход компаратора 5. К второму входу компаратора 5 подсоединены через переключатель 18 опорные напряжения , on-j (причем UQI - и ). с шин 19 и 20 опорных напряжений.

Контакты переключателя 18 находятся в исходном положении 18.1, и к

второму входу компаратора 5 подсоединено напряжение Vо 0. Компаратор 5 формирует сигнал Ug в момент равенства напряжения U,, с выхода элемента 4 и опорного напряжения UQ . Первый положительньш перепад напряжения U „ устанавливает на первом выходе U, триггера 9 потенци- 1 в момент времени

t (начало временного интервала &t ,

пропорционально углу oL поворота ротора СКВТ 1, фиг. 2).

Напряжение логической 1 поступает на входы элементов И 11 и 12. Элемент И 111 закрыт потенциалом логического О с прямого выхода триггера 8, а элемент И 12 открывается и импульсы с прямого выхода триггера 21 блока 7 управления через элемент ИЛИ 15 поступают на счетчик 17. Импульсы с выхода триггера 21 имеют

частоту в два раза ниже, чем импульсы с выхода генератора 6 импулйсов. Счетчик 17 начинает заполняться высокочастотными импульсами. Эти же импульсы через элемент ИЛИ 14 поступают на вход формирователя 16, представляющего из себя последовательно соединенные интегратор 25 и компаратор 26, формирующий крутые фронты.

прямом выходе триггера 8 напряжение логической 1 в момент времени t (начало временного интервала at , пропорционального углу -oi поворота ротора СКВТ 1). В момент времени t закрывается элемент И.12 и прекращается поступление импульсов триггера 21 на счетчик 17, В этот момент времени t открывается элемент И 11, и импульсы генератора 6 импульсов через элемент {-ШИ 15 начинают заполнять счетчик 17. В середине второго периода напряжения U сигнал U переводит контакты переключателя 3 положения 3.2, 3.4. На выходе фазосдвига- ющего элемента 4 формируется сигнал и/, фаза которого пропорциональна углу (- о() поворота ротора СКВТ 1. Сигнал Uji устанавливает на прямом выходе триггера 10 потенциал логического нуля, и контакты переключателя 18 устанавливаются в исходное положение 18.1, подключая на второй вход компаратора 5 опорное напряжение UQ 0. Положительный перепад напряжения UQ, сформированного компаратором 5 в момент равенства напряжения и. опорному напряжению Ц,,, устанавливает на прямом выходе триггера 9 потенциал логического нуля. Этот по- тенциал-устанавливается в момент времени t,, пропорциональный углу (-OL) поворота ротора СКВТ 1 и запирает элемент И 11. Импульсы генерат.ора 6 импульсов перестают заполнять счет- чик 17. Одновременно открывается элемент И 13 и разрешается прохождение импульсов триггера 21 через элемент ИЛИ 15 на счетчик 17.

Таким образом, на выходе триггера 9 формируется первый временной интервал ut, пропорциональный удвоенному измеряемому углу f- поворота ротора СКВТ 1. Из выходных импульсов элемента ИЛИ 14 формирователь 16 формирует сигнал, устанавливающий на выходе триггера 10 напряжение логи- ческой 1. Контакты переключателя 18 переводятся в положение 18.2 и на вход кбмпаратора 5 подключается опорнее напряжение . В момент t компаратор 5 формирует перепад напряжения, который устанавливает на прямом выходе триггера 8 потенциал Логического нуля. Этим потенциалом закрьшается элемент И 13 и импульсы триггера 21 перестают заполнять счетчик 17. Таким Образом,, на выходе

0

5

5

0 0 5

0 5

- .. ut,. t (фиг. 2,

и ) необхотриггера 8 сформирован временной интервал , пропорциональный удвоенному значению измеряемого угла oi поворота ротора СКВТ 1, Временные интервалы 411, и dt формируются триггерами 8 и 9 одновременно во времени и имеют отрезок времени t -t . который заполняется импульсами генератора 6. Отрезки времени t - t j и t - t заполняются импульсами генератора 6, поделенными на два триггером 21 и имеющими частоту в два раза ниже по сравнению с импульсами, заполняющими отрезок времени t -t. Таким образом, на момент времени t окончания временного интервала 41 в счетчике 17 оказывается число импульсов, пропорциональное сумме двух временных интервалов 4t, и

Времена ДИМЫ для исключения срабатывания триггеров 8 и 9 до окончания переходных процессов при коммутации переключателя 3. Получение двух временных интервалов, пропорциональных углу поворота, с дальнейшим усреднением позволяет уменьшить погрешности преобразования, вызываемые высокочастотными шумами и высшими гармоническими, ; составляющими в напряжении питания СКВТ.

Формула изобретения

1. Преобразователь углового перемещения в код, содержащий синусно- косинусный вращающийся трансформатор, вход которого соединен с выходом источника синусоидального напряжения, а выходы подключены к .информационным входам первого переключателя, выходы первого переключателя подключены к входам фазосдвигающего элемента, выход которого подключен к одному входу компаратора, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, блок управления, первый выход которого подключен к установочному входу счетчика, второй выход - к управляющему входу первого переключателя, первый триггер, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, второй и третий элементы И, о т л и- 5 чающийся тем, что, с целью повьшения помехоустойчивости преобразователя, в него введены второй переключатель, второй и третий тригге

ры, формирователь импульсон, первый и элементы 1-1ЛИ, первьпЧ и вторая шина опорных напряжений, выход генератора импульсов подключен к входу блока управления, первый выход которого подключен к R-входам первого и второго триггеров, третий выход подключен к D-входу второго триггера, чегтвертый выход - к входу третьего триггера, а пятый выход - к первым входам второго и третьего элементов И, выход компаратора подключен к С-входам первого и второго триггеров, прямой и инверсный выходы первого триггера подключены к вторым входам третьего и второго элементов И соответс венно, прямой выход второго триггера подключен к третьим входам первого и второго элементов И и к D-входу первого триггера, инверсный выход второго триггера подключен к третьему входу третьего элемента И, выходы второго и третьего элементов И через первый элемент ИЛИ подключены к входу формирователя и{#пул:ьсов, выход которого подключен к С-входу третьего триггера, инверсный выход третьего триггера подключе к D-входу того же триггера, а прямой выход третьего триггера подключен к управляющему входу второго переключателя, информационные входы которого соединены с первой и второй шинами опорных напряжений, а выход подключен к другому входу компаратора, вы-

ходы первого, второго и третьего элементов И через второй элемент ИЛИ подключены к информационном входу счетчика.

2. Преобразователь по п. 1, о т - личающийся тем, что блок управления содержит первый и второй триггеры,,счетчик и дешифратор, С-вход первого триггера является входом блока управления, инверсный выход первого триггера подключен к D-входу того же триггера, а прямой выход - к информационному входу счетчика, первый выход счетчика является первым выходом блока управления и подключен к нулевым входам счетчика и первого триггера, второй выход счетчика является вторым выходом блока управления, группа выходов счетчика подключена к входам дешифратора, первьш и второй выходы которого подключены к входам второго триггера, выход второго триггера, третий выход дешифратора и прямой выход первого триггера являются соответственно третьим,четвертым и пятым выходами блока управления.

3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что формирователь импульсов содержит последовательно соединенные интегратор и компаратор, выход которого является выходом формирователя импульсов, а вход интегратора является входом формирователя импульсов.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. С целью повьшения помехоустойчивости преобразователь, содержащий синусно- косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), источник синусоидального напряжения, первый переключатель, фазо- сдвигающий элемент, компаратор, генератор импульсов, блок управления, счетчик, первый триггер, первый, второй и третий элем1гнты И, введены второй переключатель, второй и третий триггеры, формирователь импульсов, первый и второй элементы ИЖ. Синус- но-косинусный вращающийся трансформатор работает в режиме пульсирующего поля. Выходные сигналы СКВТ через первый переключатель и фазосдвигаю- щий элемент поступают на один вход компаратора, на другой вход которого через второй переключатель поступает опорное напряжение + Uoh или - и. Работа преобразователя синхронизируется сигналами блока управления . В первом положении переключателей выходное напряжение фазосдви- гающего элемента опережает по фазе питающее СКВТ напряжение на величину, пропорциональную углу поворота. Компаратор вырабатьшает начало первого временного интервала. Затем срабатывает второй переключатель, и компаратор вырабатьшает начало второго временного интервала. После переключения первого переключателя выходной сигнал фазосдвигающего элемента отстает по фазе от питающего СКВТ напряжения на угол, пропорциональный углу поворота СКВТ. При двух положениях второго переключателя компаратор вырабатывает сигналы окончания первого и второго временных интервалов соответственно. С помощью первого и второго триггеров и трех элементов И временные интервалы преобразуются в число импульсов, кotopыe под- считьгааются счетчиком. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.. . ю (Л ND М СО

fe/

Us Иб

и.

Ud

и,

t/« , .

.

у, и,

f/