Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/38 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах передачи информации об угловом или линейном положении объекта и применено в системах автоматизации промьшленных установок.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

На фиг.1 представлена блок-схема преобразователяJ на фиг.2 - блок- схема блока управления; на фиг. 3 - условно совмещенные фазовая и временная диаграммы напряжений сельсина и питающего напряжения.

Преобразователь содержит сельсин- датчик 1, аналого-цифровые пре образо ватели (АЦП) 2-4, блок 5 управления, коммутатор 6, блок 7 памяти, источник 8 опорного сигнала. Блок 5 управления содержит элемент НЕ 9, блок-10 инверторов, блок 11 триггеров, блок 12 коммутаторов, генератор 13 импульсов, счет.чики 14 и 15, элементы ИЛИ 16 и 17.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

При питании ротора сельсина-датчика 1 импульсным напряжением U в трех фазах статора генерируются импульсные напряжения U,, U и U , сдвинутые друг относительно друга на 120 эл.град. имеющие амплитуды, пропорциональные углу d поворота вала и, в зависимости от величины 0 , находящиеся в фазе или противо- фазе с питающим напряжением .З

Эти напряжения поступают в АЦП 2-4, которые в положительньш полупериод преобразуют их в код. Разрядность АЦП - п выбрана таким образом, что амплитуда U sin 60 соответствует код , т.е. при достижении напряжения любой из фаз U sin 60 в старшем разряде соответствующего АЦП Формируется 1. Выходы старших разрядов, являющиеся сигнальными выходами АЦП, подключены к управляю- : щим входам блока 5 управления, тогда как выходы остальных разрядов, содержащие информацию об амплитудах фаз статора сельсина 1 в диапазоне 0... sin 60°, соединены с коммутатором 6.

Блок 5 управления подключает через коммутатор 6 к блоку 7 памяти ту из фаз сельсина 1, которая несет информацию с младших разрядов sinoi ( ct 0.. .60), а также форми0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

рует код старпшх разрядов sin о(, по следующему алгоритму.

При О i с/ 120° код старших . разрядов - О, и в фазе с U к блоку памяти подключаются выходы АЦП 2 (фаза и).

При 60° - oi 120° код старших разрядов -1, в противофазе с U подключается DC.

При 20° 180 код старших разрядов - 2, и в фазе с U, подключается и д.

При 180 ы. 240° код старших разрядов - 3, и в противофазе с U,, подключается U. При 240° о - 300° код старших разрядов - 4, в фазе с подключается U.

Наконец, при 300 ы -г 360° в противофазе с U,, подключается Ug и код старших разрядов достигает 5.

Рассмотренньй алгоритм реализуется блоком 5 управления, показан-- ным на фиг.2.

При Un. О сигналы на управляющих входам и выходах блока 5 отсутствуют.

При наличии положительного импульса питания И (в первом полупериоде) запирается счетчик 14,но открывается счетчик 15, которьш заполняется импульсами генератора 13 импульсов. Период заполнения счетчиков 14 и 15 составляет 0,8... О, 9 - часть полупериода и с таким расчетом, чтобы сигнал на выходе элемента ИЛИ 17 формировался вне зоны искажения фронтов и, т.е. от 0,2 до 0,9 и.

Во втором полупериоде U запирается счетчик 15, но открывается счетчик 14, которьй заполняется импульсами генератора 13.

Инверторы 10 запрещают переход в состояние 1 более чем одному триггеру блока 11 триггеров, исключая тем самым неоднозначность измерений ,в моменты равенства напряжений U, Ug или Uc, а коммутаторы блока 12 коммутаторов формируют управляющие сигналы.

Сигналы управляющих выходов блока 5 управления разрешают подключение соответствующих фаз коммутатором 6 к блоку 7 памяти. Одновременно коммутатор выставляет потребителю сигнал Готовность, разрешающий прием информации. В моменты отключения питания, переходных процессов в

АЦП 2-4 и переключения фаз сигнал Ге товность снимается. Используя информацию младших разрядов фазы, подключенной коммутатором 6, и состояние информационных выходов блока 5 управления в качестве адреса, блок 7 памяти формирует код угла поворота вала, младшие разряды которого соответствуют углу в пределах 0-60 , а декодирование трех старших разрядов представлено в таблице .

Преобразователь может быть реализован на базе стандартных элементов ЦП 2-4 - К1113ПВ1, блок 5 управления и коммутатор 6 - микросхемы серии 155, блок 7 памяти -- К556РТ5.

В отличие от известных устройств в предложенном преобразователе значительно снижена зависимость погрешности от величины угла поворота вала. Так, при разрядности АЦП п 8 погрешность известного устройства изменяется от 0,224 до 5,066°, тогда как диапазон изменения погрешности предложенного преобразователя 0,448- 0,883°, что соответствует снижению погрешности не менее, чем в 5 раз.

Устранение неоднозначности измерения при углах, кратных ±5Т, иО,5ГГ+1Г , способствует снижению погрешности в этих точках вдвое.

Переход от синусоидального к импульсному питанию с исключением зоны фронтов обеспечил независимость точности преобразователя от вариаций амплитуды и фазы питающего напряжения.

Съем показаний как при положительном, так и при отрицательном импульсах питающего напряжения уменьшает пог решность от запаздывания измерений.

Формула изобретения

1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник опо45 геров и первой группе входов блока коммутаторов, выходы которого являются второй группой выходов блока управления, входы блока инверторов подключены к D-входам блока тригге-

рного сигнала, выход которого подклю-50 ров и являются группой входов блока

чен к входу сельсин-датчика, первьй выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, блок памяти, отличающийс я тем, что с целью повышения точ- 55 торов и являются первой группой выности в работе, в него введены вто .

282329

рой и третий аналого-цифровые преобразователи, коммутатор и блок управления, выход источника опорного сигнала подключен к входу блока управ- 5 ления, первая группа выходов которого подключена к входам старших разрядов блока памяти, второй и трет1Ш выходы сельсин-датчика подключены к входам соответственно второго и тре 0 тьего аналого-цифровых преобразователей, выходы старших разрядов аналого-цифровых преобразователей подключены к группе входов блока управления, вторая группа выходов кото 5 рого подключена к первой группе управляющих входов коммутатора, выходы которого подключены к входам младших разрядов блока памяти, выходы младших разрядов первого,вто20 рого и третьего аналого-цифровых

преобразователей подключены соответственно к первой, второй и третьей группам информационных входов коммутатора, выходы готовности аналого-цифровых преобразователей подключены к второй группе управляющих входов коммутатора.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок управления содержит генератор импульсов, два счетчика, блок коммутаторов, блок триггеров, блок инверторов, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, выход генератора импульсов под35 ключен к счетным входам счетчиков, вход сброса первого счетчика является входом блока управления и подключен к входу элемента НЕ, выход которого подключен к входу сброса

40 второго счетчика, выходы первого и второго счетчиков подключены к входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых подключены к синхровходам блока триг45 геров и первой группе входов блока коммутаторов, выходы которого являются второй группой выходов блока управления, входы блока инверторов подключены к D-входам блока тригге-

25

30

управления, выходы блока инверторов подключены к R-входам блока триггеров, выходы которого подключены к второй группе входов блока коммутаходов блока управления.

Выходы блока 5

Код старших разрядов блока 7

2 3 45 6

1 2 3

Фиг. i

Величина угла, эл. град.

О

60120

Редактор В.Данко

Составитель В.Подолян

Техред М.Ходаннч Корректор Т.Колб

Заказ 7286/58 Тираж 899Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам Изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

1602 0300 360°

Фиг. 3

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах передачи информации об угловом или линейном положении объекта и применено в системах автоматизации промышленных установок. С целью повышения точности в преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, сельсин-датчик, первый аналого-цифровой преобразователь и блок памяти, введены второй и третий аналого-цифровые преобразователи, блок управления и коммутатор. По значениям старших выходных разрядов первого, второго и третьего аналого-цифровых преобразователей блок управления формирует три старших разряда выходного кода преобразователя, записываемые в блок памяти, а также сигналы, управляющие работой коммутатора младших выходных разрядов аналого- цифровых преобразователей. Код с выхода коммутатора также записывается в блок памяти и вместе со старшими разрядами является цифровым эквивалентом преобразуемого угла. Источник опорного сигнала вырабатывает прямоугольные двухполярные импульсы, за- питывающие датчик и синхронизирующие работу блока управления. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. С ES о© ю со