Преобразователь угловой скорости в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/22 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в высокоточных системах из- мерения и автоматического регулирования исполнительных механизмов с фазовыми датчиками положения.

Известны измерители скорости, содержащие генератор, первый счетчик, усилитель мощности, датчик, блок управления, второй счетчик, линию задержки, вычитающее устройство С11.

В таких измерителях измерение скорости определяется циклически с частотой питания датчика, вырабатываемой первым счетчиком. Вначале временной интервал между якорным сигналом и сигналом датчика, пропорциональный углу поворота за время Л Ь, равное периоду выходного сигнала датчика, преобразуется в код, а затем вычисляется первая производная.

Однако эти измерители сложны, не обладают достаточной точностью.

Наиболее близким,к изобретению по технической сущности является измеритель скорости, содержащий датчик положения, соединенный с фазовым дискриминатором, выход которого соединен через делитель и усилитель с управляемым генератором и сумматором, опорный генератор, соединенный через делитель и усилитель мощности с датчиком положения 21.

Этот измеритель не обеспечивает требуемой точности из-за низкой точности преобразования выходных сигналов фазовых дискриминаторов в частотнее сигналы.

Цель изобретения - повышение точности и упрощения преобразователя :угловой скорости в код.

10

ход фазового дискриминатора соедине с входом первого формирователя импульсов, второй выход фазового дискриминатора соединен с первым входом первого ключа, а третий выход - с первым входом второго ключа, выхо ды первого и второго ключей соедине ны соответственно с вторым и третьи входами первого счетчика, выход которого через второй формирователь

импульсов соединен с вторым входом фазового дискриминатора, первый вы- ход которого соединен с первыми вхо ,г дами третьего и четвертого ключей, выходы которых соединены с первыми входами соответственно второго и третьего, счетчиков, первый и второй выходы генератора соединены со вторыми входами соответственно.третьег и четвертого ключей, первый выход первого формирователя импульсов соединен с вторыми входами второго и третьего счетчиков, а второй выход - с вторыми входами первого и второго ключей и первыми входами регистра и накапливающего регистра, выход второго счетчика соединен с вторыми входами регистра и накапливающего регистра и четвертым входо первого счетчика, выход третьего счетчика соединен с третьим входом регистра.

На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь угловой скорост содержит генератор I, блок 2 питания датчика, содержащий делитель 3 частоты и усилитель 4 мощности, дат , фазовьш дискримина

20

25

30

35

40

чик 5 положения

тор 6, счетчик 7, выход 8 счетчика 7, ключ 9, счетчик 10, выход 11 фа- Поставленная цель достигается тем, г зового дискриминатора 6, ключ 12,

счетчик 13, ключи 14 и 15, формирователь 16 импульсов, регистр 17, выходы 18 и 19 формирователя 16 импульсов, вход 20 счетчика 10, вход

50

что в преобразователь угловой скорости в код, содержащий генератор, первый выход которого соединен через последовательно соединенные делитель частоты и усилитель с датчиком положения, выход которого соединен с первым входом фазового дискри жнато- ра, введены первый, второй, третий и четвертый ключи, первый и второй формирователи импульсов, первый, второй и третий счетчики, регистр и накапливающий регистр, первый выход генератора соединен с первым входом первого счетчика, первый вы55

21 счетчика 13, вход 22 регистра 17 входы 22 и 24 счетчика 7, выходы 25 и 26 фазового дискриминатора 6, выход 27 счетчика 10, входы 28 и 29 фазового-дискриминатора 6, выход 30 делителя 3 частоты, накапливающий регистр 31, выходы 32 и 33 генератора 1, формирователь 34 и1-1пульсов.

Преобразователь работает следующим образом. :

ход фазового дискриминатора соединен с входом первого формирователя импульсов, второй выход фазового дискриминатора соединен с первым входом первого ключа, а третий выход - с первым входом второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены соответственно с вторым и третьим входами первого счетчика, выход которого через второй формирователь

импульсов соединен с вторым входом фазового дискриминатора, первый вы- ход которого соединен с первыми вхо- г дами третьего и четвертого ключей, выходы которых соединены с первыми входами соответственно второго и третьего, счетчиков, первый и второй выходы генератора соединены со вторыми входами соответственно.третьего и четвертого ключей, первый выход первого формирователя импульсов соединен с вторыми входами второго и третьего счетчиков, а второй выход - с вторыми входами первого и второго ключей и первыми входами регистра и накапливающего регистра, выход второго счетчика соединен с вторыми входами регистра и накапливающего регистра и четвертым входом первого счетчика, выход третьего счетчика соединен с третьим входом регистра.

На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь угловой скорости содержит генератор I, блок 2 питания датчика, содержащий делитель 3 частоты и усилитель 4 мощности, дат- , фазовьш дискримина0

5

0

5

0

чик 5 положения

21 счетчика 13, вход 22 регистра 17, входы 22 и 24 счетчика 7, выходы 25 и 26 фазового дискриминатора 6, выход 27 счетчика 10, входы 28 и 29 фазового-дискриминатора 6, выход 30 делителя 3 частоты, накапливающий регистр 31, выходы 32 и 33 генератора 1, формирователь 34 и1-1пульсов.

Преобразователь работает следующим образом. :

31288736

ри неподвижном фазовращателе и

в с е 5 чи н ми ед кр ув ся да

частоты сигналов по выходам 30, 28 и 8 одинаковы, фазовые сдвиги между ними отсутствуют. При изменении угла поворота Ч например, в направлении Вперед (фиг,2а) сигнал на выходе 8 счетчика 7 появляется раньше сигнала на входе 28 от датчика 5. По заднему фронту сигнала на выходах 11 и 25 фазового дискриминатора 6 устанавливается I, По переднему фронту сигнала с выхода 11 фазового дискриминатора 6 ключи 9 и 12 открываются и на входы счетчиков

При вращении оси фазоврашателя в обратном направлении (фиг. 2б) сигнал на выходе датчика 5 опережает по фазе сигнал с выхода 8 счет- 5 чика 7. В момент времени t,., по переднему фронту сигнала с входа 28 на выходах II и 26 фазового дискриминатора 6 устанавливаются сигналы единичного уровня, ключи 9 и 12 открываются, коды счетчиков 10 и 13 увеличиваются. Одно-времнно открывается ключ 15, импульсом с выхода 19 по заднему фронту сигнала с выхода 8 в момент времени t в счетчик

fO

10 и 13 поступают импульсы., генерато- 7 записывается выходной код счетчика ра I. В момент времени t по заднему ю, что эквивалентно нулевому значе- фронту сигнала на входе 28 на выходе 1I фазового дискриминатора 6 устанавливается О, на выходе 25 сиг20

нию кода счетчика 7 в момент времени tj (пунктирная линия). Фаза сигнала на выходе 8 счетчика 7 привянап сохраняется единичного уровня, ключи 9 и 12 закрываются, на выходах 19 и 18 формирователя 16 появляются импульсы. Импульсом с выхода 19 счетчик 7 устанавливается в О, фаза выходных сигналов с выхода 8 привязывается к фазе сигнала датчика. Этим же импульсом код счетчика I3 переписывается в регистр 17, Импульсом с выхода 18 счетчики 10 и 13 обнуляются.

Учитывая, что в схеме циклически с частотой сигнала датчика 5 поддерживается фазовый сдвиг между сигналом датчика 5 и опорным - сигналом с выхода 8 счетчика 7, равным О, коды счетчиков 10 и 13 равны скорости поворота выходной оси фазовращателя.

Емкость N счетчиков 7 и 10 и дели- тепя 3 выбирается одинаковой, их величина определяется из технических требований ценой (дискретной) единичного перемещения, равной 21T/N. Емкость счетчика 13 принимается мак25

зывается к фазе сигнала на выходе датчика 5. Одновременно код счетчика 13 переписывается в регистр 17. Импульсом с выхода 18 счетчики 10 и 13 обнуляются.

В моменты времени t , t ,... описанные процессы в преобразователе повторяются.

При подключении к выходу 27 счет чика 10 накапливающего регистра 31, управляемого сигнапом с выхода 19 формирователя 16, на выходе регистра 31 формируется код N , равный углу поворота Ч .

35 Предлагаемлй преобразователь универсален. Он может работать с любым типом фазовращателя. Включение накапливающего регистра 31 расширяет его функциональные возможности; можно измерять и скорость, и угол поворота. При этом точность измерения скорости без снижения быстродействия можно увеличить по сравнению с из- BecTHbiNH устройствами данного клас40

симально возможной из условия быстро- 45 са до 10-20 раз.

действий принятой элементной базы. Этим самым добиваются максимально возможной разрядности кода скорости N j при номинальном ее значении. В моменты времени t j , tj и так далее процессы в- измерителе повторяются.

При вращении оси фазоврашателя в обратном направлении (фиг. 2б) сигнал на выходе датчика 5 опережает по фазе сигнал с выхода 8 счет- чика 7. В момент времени t,., по переднему фронту сигнала с входа 28 на выходах II и 26 фазового дискриминатора 6 устанавливаются сигналы единичного уровня, ключи 9 и 12 открываются, коды счетчиков 10 и 13 увеличиваются. Одно-времнно открывается ключ 15, импульсом с выхода 19 по заднему фронту сигнала с выхода 8 в момент времени t в счетчик

7 записывается выходной код счетчика ю, что эквивалентно нулевому значе-

7 записывается выходной код счетчика ю, что эквивалентно нулевому значе-

нию кода счетчика 7 в момент времени tj (пунктирная линия). Фаза сигнала на выходе 8 счетчика 7 привя

зывается к фазе сигнала на выходе датчика 5. Одновременно код счетчика 13 переписывается в регистр 17. Импульсом с выхода 18 счетчики 10 и 13 обнуляются.

В моменты времени t , t ,... описанные процессы в преобразователе повторяются.

При подключении к выходу 27 счетчика 10 накапливающего регистра 31, управляемого сигнапом с выхода 19 формирователя 16, на выходе регистра 31 формируется код N , равный углу поворота Ч .

Предлагаемлй преобразователь универсален. Он может работать с любым типом фазовращателя. Включение накапливающего регистра 31 расширяет его функциональные возможности; можно измерять и скорость, и угол поворота. При этом точность измерения скорости без снижения быстродействия можно увеличить по сравнению с из- BecTHbiNH устройствами данного клас

Предлагаемый преобразователь проще, так как по сравнению с известными устройствами не требуется многоразрядный преобразователь угол-код, обеспечивающий измерение угла в пределах + 231 т, где m - число шагов датчика.

фиг.1 J .хП -1 .XI .х .Xl .х-1

редактор Н.Бобкова

Составитель А.Сидоренко

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Заказ 7811/49Тираж 922 Подписное

ВНИНПИ 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