Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/24 H03M1/50 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполы зовано в телемеханике и в автоматических системах управления по положению .

Цель изобретения - повышение точности .преобразователя угла поворота вала в код.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы работы преобразователя.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит входной вал 1, диск 2, двигатель 3, задающий элемент 4 с.заостренными полюсными наконечниками 5 и 6, чувствительные элементы 7 и 8, состоящие из разомкнутого магнитопровода 9 и 10 и обмоток 11 и 12, источник 13 опорного напряжения, формирователи 14 импульсов, триггер 15, генератор 16 импульсов , элемент И 17, двоичный счетчик 18, регистр 19, элемент 20 задержки, блок 21 компенсации погрешностей.

Формирователь 14 импульсов содержит два компаратора 22 и 23, одновиб ратор 24 и узел 25 вьщеления отрицательного фронта. Блок 21 компенсации погрешностей содержит залатчик 26 кода, регистр 27, элемент 28 задержки, умножитель 29, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 30 и счетчик 31 .

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Входной вал 1 поворачивается на некоторый угол ot j, (Фиг.2а), что при- водит к повороту чувствительного элемента 7 относительно чувствительного элемента 8. Двигатель 3 постоянно вращает диск 2 с угловой скоростью 03 вр (фиг.2а), превышающей максималь но допустимую скорость перемещения входного вала 1. При прохождении задающего элемента 4 мимо чувствительного элемента 7, а затем элемента 8 магнитный поток замыкается через полюсные наконечники 5 и 6 и магнитопровод 9 и 10 (фиг.2б, в), причем магнитный поток с учетом рас

элементов 7 и 8 компаратор 22 инверсным входом подключен к источнику 13 опорного напряжения. При возникновений положительной полуволны наведенсеиваний через боковые грани полюсных наконечников 5 и 6 сначала нарастает, ного напряжения на входе формировате- достигая максимума, а затем убывает ля 14 импульсов компаратор 22 сраба- до нуля.тывает (фиг.2 е, ж) и отрицательным

В результате в выходных обмотках Фронтом запускает одновибратор 24, 11 и 12 наводится напряжение, состоя- длительность импульса которого устащее из двух полуволн - положительной и отрицательной полярности (фиг.2г, д), причем момент пересечения нуля между полуволнами напряжения совпадает с достижением максимума магнитного потока независимо от величины : этого максимума .и длительности всего импульса магнитного потока. Угол поворота входного вала loi пропорционален .времени t от момента пересечения нуля между полуволнами напряжения, наведенного в обмотке 11, до момента пересечения нуля между полуволнами напряжения, наведенногб в обмотке 12. Эти моменты фиксируются форми- рователями 14 импульсов (фиг.2м, н) .

На выходе триггера 15 формируется импульс (фиг.2о), длительность ,которого равна времени t. Этот им

пульс открывает элемент И 17 и коли- чество импульсов N, прошедших от генератора 16 импульсов за время t, накапливается на счетчике 18. Условно процесс накопления представлен на фиг.2 п, р. Импульс с выхода формирователя 14, полученного к обмотке 12, прекращает подсчет импульсов в счет-т чике 18, переписывает накопленный параллельный код из счетчика 18 в регистр 19 и через время с , определяемое элементом 20 задержки, сбрасывает счетчик 18 в нулевое состояние. Таким образом, период обновления информации равен периоду вращения

диска 2 Т --jg- .

г

Отрезок времени между импульсами формирователей 14 равен

6Х

fef

p4sx

2 ir

Т„

Количество импульсов, накопленных это время в счетчике 18, равно

йГ,

Т F 2ТГ вр

где Ffu - частота генератора 16

пульсов .

Для защиты формирователя 14 имг- пульсов от ложных срабатьгоаний при 50 воздействии шумов чувствительных

элементов 7 и 8 компаратор 22 инверсным входом подключен к источнику 13 опорного напряжения. При возникновений положительной полуволны наведен ного напряжения на входе формировате- ля 14 импульсов компаратор 22 сраба- тывает (фиг.2 е, ж) и отрицательным

навливается равной длительности отрцательной полуволны наведенного напряжения (фиг.2 3, и). Импульс с выхода одновибратора 24 поступает на стробирующий ,вход компаратора 23 и разрешает его работу с нулевым опорным уровнем (фиг.2 к, л).

Вследствие нестабильности работы двигателя 3, а также генератора 16 импульсов показания N будут искажаться. Компенсация этих искажений происходит в блоке 21 компенсации погрешностей. В счетчик 31 происходит измерение длительности текущего периода вращения Тэр по отношению к текущей частоте 7 ,в виде кода периода вращения Ngp Тц.- 7f .

В постоянном ПЗУ 30 содержится компенсирующий множитель NHOM NHOM

М

компTJт F

ер ер гц

где N,,. - количество импульсов гене-

НОМ

ратора 16 при его номинальной частоте за номинальный период вращения двигателя 3.

Число рассчитывается заранее и зависимость М (ЬР) записьшает- ся в ПЗУ 30 в процессе изготовления преобразователя. Для экономии памяти в ПЗУ 30 хранятся значения М,о;,п для ограниченного диапазона от до бр. макс (рассчитанных заранее, исходя из возможного диапазона погрешностей) . Поэтому из Njpвычитается значение Ngp. путем записи в счетчик 31 из задатчика 26 кода величины -N j на каждом такте обновления информации. В блоке 29 умножения происходит вычисление скомпенсированного выходного кода.

Формула изобретения 45;

1.Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий установленный на входном валу чувствительный элемент, выход которого соединен с информационным входом первого формиро- вателя импульсов, неподвижный чувствительный элемент, выход которого соединен с информационным входом второго формирователя импульсов, задающий элемент, установленный на кодирующем диске, закрепленном на валу двигателя, генератор импульсов, счетчик, триггер, отличающий-

с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок компенсации погрешностей, блок опорного напряжения, элемент задержки, элемент И, регистр, информационные выходы которого соединены с информационными входами блока компенсации погрешностей и являются первой группой

0 вьгходов преобразователя выход первого формирователя импульсов соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со

5 счетным входом счетчика, информационные выходы которого соединены с ин- фотэмационными входами регистра, выход второго формирователя импульсов сое-; динен с вторым входом триггера, с

0 управляющим входом регистра, с

первым входом блока компенсации погрешностей и с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, выход бло5 ка опорного напряжения соединен с входами опорного напряжения первого и второго формирователей импульсов, выход генератора импульсов соединен с вторым входом элемента И и вторым

0 входом блока компенсации погрешностей, выходы которого являются второй группой выходов преобразователя угла поворота вала в код.

2.Преобразователь по п.1, о т сличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде разомкнутого магнитопровода с заостренными полюсными наконечниками и навитой на магнитопровод обмотки.

0 3.Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что задающий элемент выполнен в виде постоянного магнита с заостренными полюсными наконечниками.

4.Преобразователь по п.1, о т - личающ-ийся тем, что формирователь импульсов содержит одно- вибратор, узел вьщеления отрицатель-

50 ного фронта, первый и второй компараторы, инверсный вход первого компаратора является входом опорного напряжения формирователя импульсов, прямой вход соединен с прямым входом

gg второго компаратора и является информационным входом формирователя

: импульсов, а выход соединен с входом

одновибратора, выход которого сое- . , динен со стробирующим входом второго

51

компаратора, инверсный вход которо- го подключен к шине нулевого потенциала, а выход соединен с входом узла вьщеления отрицательного фрон- та, выход которого является выходом формирователя импульсов.

5.Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что блок компенсации погрешностей содержит задатчик кода-, счетчик, регистр, постоянное запоминающее устройство, умножитель и элемент задержки, вход которого соединен с управляющи входом регистра и является первым входом блока компенсации погрешнос-

126

тей, а вьгход соединен с входом параллельной записи счетчика, счетный вход которого является вторым входом блока компенсации погрешностей, информационные входы подключены к выходам задатчика кода, а инфоомацион- ные выходы соединены с информационными входами регистра, вьпсоды которого соединены с входами постоянного запоминающего устройства, выходы которого соединены с первой группой входов умножителя, вторая группа входов которого является информационными входами блока компенсации погрешностей, а выходы являются выходами блока компенсации погрешностей.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в телемеханике и в автоматических системах управления по положению. Целью изобретения является повышение точности преобразователя угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается тем, что в преобра зователь, содержащий установленный на входном валу чувствительный эле- мент, выход которого соединен со входом первого формирователя импульсов. неподвижный чувствительньй элемент, выход которого соединен со входом второго формирователя импульсов, задающий элемент, установленной на кодирующем диске, закрепленном на валу двигателя, генератор импульсов, счетчик, триггер, введены блок компенсации погрешностей, элемент И, элемент задержки, регистр и блок опорного напряжения, выход которого соединен с входами опорного напряжения формирователей, импульсов, что позволяет защитить формирователи от ложных срабатьшаний, блок компенсации погрешностей позволяет учитывать в процессе измерения нестабильность часто- g ты генератора импульсов и нестабильность частоты вращения кодирующего диска. Преобразователь имеет две группы выходов. Первая группа выходов позволяет получить непосредственно измеренный код угла поворота, а вторая группа выходов отображает код угла поворота вала с учетом внутренних погрешностей преобразователя. 4 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С

ос 2JI

yv

v

2 d а

Чоп

{/0/1

И(71

Л/,

У

/V

V.

,

fli

.

1Г

-.

.f

f /

t

г

Фиг.2

Редактор П.Гереши

Составитель Е.Бударина

Техред М.Дидык Корректор А.Обручар

Заказ 6303/56 Тираж 900Подписное

ВНИИПИ Государственного комитата СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. 1 оектная, 4