Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1988 года по МПК H03M1/48 

00 СХ)

со

СХ)

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть ис- пользов;)но для контроля угловых перемещений механизмов на станках с числовым нрограммным управлением.

Цель изобретения - повышение точности, надежности и расширение диапазона измерения углов.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь содержит триггеры 1 и 2, элементы И 3-5, элемент 6 задержки, реверсивный счетчик 7, формирователь 8 фазового импульса, реверсивный счетчик 9, генератор 10 импульсов, фазовращатель 11, делитель 12, реверсивный счетчик 13, регистр 14, счетчик 15, цифровой фазовращатель 16, блок 17 сравнения кодов, шину 18 установки кодов, выходы 19 и 20 преобразователя и тактовый выход 21.

Преобразователь работает в режиме следящей системы, отрабатывающей изменение величины измеряемого угла. За счет введения третьего реверсивного счетчика 13 преобразователь стал многооборотным с предварительной установкой начальных условий.

Преобразователь работает следующим образом.

Импульсы с генератора 10 поступают на входы элементов И 3 и 4, а также на вход делителя 12, с выхода которого импульсы поступают на счетный вход счетчика 15, имеющего ту же разрядность, что и регистр

14.На выходе разрядов счетчика 15 формируется кодовая развертка, которая поступает на первую группу входов блока 17 сравнения кодов, а также на вход фазовращателя 16, который формирует напряжение питания фазовращателя 11.

Выходной сигнал фазовращателя 11, представляющий собой синусоидальное напряжение, фаза которого изменяется относительно фазы любого из питающих напряжений при повороте вала фазовращателя 11, поступает на формирователь 8, который содержит фильтр и пороговое устройство и формирует импульсы при переходе выходного напряжения фазовращателя через ноль от отрицательного значения к положительному. Последовательность фазовых импульсов, период следования которых равен периоду кодовой развертки счетчика

15,поступает на установочный вход триггера 2.

На установочный вход триггера 1 поступает последовательность импульсов с выхода блока 17, которые образуются при равенстве кодов на обоих группах кодовых входов блока 17. Поскольку разрядности кодовых входов равны, разрядность регистра 14 соответствует разрядности счетчика 15, то импульс на выходе блока 17 может появиться только один раз за период кодовой развертки, т. е. частота импульсов на выхо0

де блока 17 равна частоте импульг п на выходе формирователя 8, а их фаза может изменяться в пределах от О ди 2я и зависимости от кода, хранящегося в реп.итре 14.

Таким образом, на установочный вход триггера 2 поступают входные фазовые импульсы, а на установочный вход триггера 1 - импульсы, сформированные самой схемой, фаза которых может изменяться в пределах О-2л. Триггеры 1 и 2 вместе с элементами И 3-5, элементом 6 задержки образуют систему, определяющую величину и знак фазового рассогласования между импульсами с выхода формирователя 8 и

5 импульсами с выхода блока 17, и совместно с выходными импульсами генератора 10 формируют пакеты импульсов по одному из двух входов реверсивного счетчика 7. Число импульсов в пакете пропорционально абсолютной величине временного рас0 согласования между импульсами с выхода формирователя 8 и импульсами с выхода блока 17. Знак рассогласования определяет выход, на котором формируются пакеты импульсов.

5 Пусть импульс с формирователя 8 приходит на триггер 2 раньше прихода импульса с блока 17 на триггер 1. Допустим, что при этом угол поворота вала фазовращателя . При этом триггер 2 взводится, открывается элемент И 4 и импульсы с

0 генератора 10 начинают поступать через реверсивный счетчик 7 на вычитающий вход реверсивного счетчика 9, уменьщая его содержимое, и одновременно на вычитающий вход счетчика 13.

Допустим, что разрядность реверсивного

5 счетчика 7 равна разрядности делителя 12. В некоторый момент времени код, хранящийся в регистре 14, сравнится с кодом развертки на выходе первого счетчика 15, а на выходе блока 17 появится импульс, который взводит триггер 1. При этом триггер 1 сигналом логического ноля с инверсного выхода блокирует элемент И 4, прекращая формирование пакета импульсов на его выходе. Установка обоих триггеров 1 и 2 в единичное состояние приводит к открыванию

5 элемента И 5, который через элемент 6 задержки сбрасывает в исходное состояние триггеры 1 и 2, а также осуществляет перезапись содержимого счетчика 9 в регистр 14.

Цикл преобразования на этом заканчи0 вается, в регистре 14 записан код, который обеспечивает «нулевое фазовое рассогласование между выходными импульсами формирователя 8 и блока 17, соответствующий коду измеряемого угла. В счетчике 13 зафиксировано количество импульсов, которое

5 поступило на вход счетчика 9 для компенсации фазового рассогласования. Если далее вал фазовращателя перемещаться не будет, то в следующем цикле работы

0

преобразователя оба импульса на трип сры 1 и 2 поступят одновременно, одновременно взведутся оба триггера, однако элементы И 3 и 4 останутся в заблокированном состоянии, откроется элемент И 5 и через элемент 6 задержки сбросит триггеры 1 и 2 в исходное состояние.

При повороте вала фазовращателя в другую сторону () на триггер 1 выходной импульс блока 17 приходит раньше, чем выходной импульс формирователя 8 на триггер 2. В этом случае первым взводится триггер 1, пакет импульсов формируется на выходе элемента И 3 и через счетчик 7 поступает на суммируюш.ие входы счетчиков 9 и 13, увеличивая их содержимое. С приходом выходного импульса формирователя 8 цикл преобразования заканчивается, новое значение кода угла переписывается в регистр 14 с счетчика 9, фазовое рассогласование между импульсами ликвидируется.

При новом повороте вала в ту же сторону, что и в предыдущем случае (), содержимое счетчика 13 увеличивается, а содержимое счетчика 9 уменьщается, поскольку выходной импульс формирователя приходится уже на следующий период кодовой разверкти. За это время счетчик 9 переполнится, а затем наберет новое значение, равное

.-(Л макс-Л-р),

где новое значение кода в реверсивном счетчике 9;

NP - код, записанный в регистре 14; Ммакс-максимальный код реверсивного

счетчика 9;

Npc - число импульсов, поступивщее на вход счетчика 9.

Новое значение кода в реверсивном счетчике 9 соответствует новому положению вала в пределах О-2п, поэтому можно утверждать, что код в счетчике 9 соответствует позиционному положению вала фазовращателя в пределах одного оборота вала, а с разрядного выхода регистра 14, который является первым кодовым выходом преобразователя, можно считывать код, однозначно определяющий угловое положение вала в пределах одного оборота. Этот код преобразователь «помнит и восстанавливает при отключении и повторном включении питания.

Код в счетчике 13 накапливается только при повороте вала фазовращйтеля и при разрядности счетчика 13, превращающей разрядность счетчика 9, соответствует угловому повороту вала на некоторое количество оборотов.

При занесении некоторого числа в счетчик 13 с кодового входа 18 преобразователя отсчет угла можно производить от некоторого начального значения. Отсчет можно производить также от ноля, если записать

нулевой код, т. е. произвести coj .di счетчика 13.

Поскольку сигналом завершения цикла измерения является сигнал с выхода эле- мента И 5, то этот сигнал, задержанный элементом 6 задержки, используется не только для сброса триггеров 1 и 2, перезаписи информации в регистр 14, но и для синхронизации приема информации с кодовых выходов 19 и 20 преобразователя внешним устройством (ЭВМ) при помощи тактового выхода 21 преобразователя, куда этот сигнал поступает.

Формула изобретения

5 Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, выход которого соединен с входом формирователя фазового импульса, первый триггер, прямой выход которого соединен с первыми входами

„ первого и второго элементов И, а инверсный выход - с первым входом третьего элемента И, второй триггер, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, а прямой выход - с вторыми входами третьего и второго элементов И,

5 выход которого через элемент задержки соединен с одними входами первого и второго триггеров, генератор импульсов, выход которого соединен с третьими входами первого и третьего элементов И, выходы которых соединены с выходами первого ре версивного счетчика, выходы переполнения которого соединены с входами второго реверсивного счетчика, счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, надежности и расширения диапазона измерения преобразователя, в него введены ре5 гистр, третий реверсивный счетчик, блок сравнения кодов, цифровой фазорасщепи- тель, щина установки кодов, делитель, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с входом счетчика,

0 выходы которого соединены с первой группой входов блока сравнения кодов и входами цифрового фазорасщепителя, выходы которого соединены с входами фазовращателя, выходы второго реверсивного счетчика соединены с входами регистра, выходы которого

5 соединены с второй группой входов блока сравнения кодов, выход которого соединен с другим входом первого триггера, выходы первого реверсивного счетчика подключены к счетным входам третьего реверсивного счетчика подключены к счетным входам тре0 тьего реверсивного счетчика, установочные входы которого соединены с шиной установки кодов, выходы третьего реверсивного счетчика и выходы регистра являются выходами преобразователя, выход элемента заг держки соединен с входом записи регистра и является тактовым выходом преобразователя, а выход формирователя фазового импульса соединен с другим входом второго триггера.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для контроля угловых перемещений механизмов на станках с ЧПУ. Целью изобретения является повышение точности, надежности и расширение диапазона измерения углов. Для достижения поставленной цели в преобразователь, содержащий фазовращатель 11, генератор 10, формирователь 8 фазового импульса, два триггера 1 и 2, три элемента И 3-5, элемент 6 задержки, два реверсивных счетчика 7 и 9 и счетчик 15, введены делитель 12 частоты, регистр 14, блок 17 сравнения кодов, цифровой фазовращатель 16, третий реверсивный счетчик 13, щина 18 установки начальных кодов. Преобразователь работает в режиме цифровой следящей системы интегрирующего тина, за счет третьего реверсивного счетчика 13 преобразователь стал многооборотным с предварительной установкой любого исходного начального кода, что позволяет упростить преобразователь без использования ЦВМ. Кроме кодовых выходов преобразователь имеет тактовый выход 21, запрещающий съем информации с третьего реверсивного счетчика 13 и регистра 14 в моменты изменения состояния последнего. 1 ил. S (Л с