Магнитомодуляционный преобразователь угла Советский патент 1988 года по МПК G01B7/30 

bU

to

ел

4

СО to

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования углового перемещения в код. Цель изобретения- повышение точности преобразования путем уменьшения погрешности линеаризации закона изменения ЫИМ-сигнала с чувствительных элементов 2, 3, 4 за счет увеличения числа участков аппроксимации. Изменение крутизны участков кусочно-линейной аппроксимации осуществляется изменением частоты счетных импульсов управляемого генератора 17 и формированием длительностей пачек импульсов посредст- .вом одновибраторов 20, 21, 22 с учетом участка, на котором осуществ™ ляется развертка ШИМ-сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к измеритель Ной технике и может быть использовано для преобразования углового перемещения в код.

Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет уменьшения погрешности линеаризации на 1 онцах участка аппроксимации характе- р истики датчика путем увеличения чис- j|a участков аппроксимации. 1 На чертеже приведена блок-схема 1 агнитомодуляционного преобразователя з(гла.

Устройство содержит ротор 1 в виде : остоянного магнита, вокруг которого

угловым сдвигом 120 размещены три Чувствительных элемента 2-4 магнито м|одуляционного типа, три схемы 5-7 рравнения длительности импульсов, по- царно соединенные входы которых под- к пючены к выходам соответствующих ч)увствительных элементов 2 - м;ент Зх2И-ИЛИ 8, попарно соединенные в|ходы которого подключены к выходам с|оответствующих чувствительных .эле- MfeHToB 2-4, инвертор 9, вход кото- pjoro подключен к выходу элемента 8, элемент 2х2И-ИЛИ 10, первый вход которого подключен к выходу элемента 8j, а третий вход - к выходу инвертора 9, дешифратор 11, входы которого пэдключены к выходам схем 5-7 сравнения, первый элемент ИЛИ 12, посредством которого нечетные выходы дешифратора 11 подключены к второму входу элемента 10, второй элемент ИЛИ 13, пэсредством которого четные выходы дешифратора 11 подключены к четверто- м. входу элемента 10, триггер 14, пЁрвый 15 и второй 16 элементы И, вЬгходы которых подключены к входам триггера 14, управляемый генератор 17 импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом триггера 14, третий элемент И 18, первый вход которого соединен с выходом элемента 10, а второй вход - с выходом генератора 17, счетчик 19, счетный вход которого соединен с выходом элемента И 18, последовательно соединенные первый 20, второй 21 и третий 22 одновибраторы, вход первого из которых соединен с выходом элемента 10, выход второго - с первым входом элемента И 15, а вькод третьего - к входу сброса счетчика 19, третий элемент И.|Ш 23, первый вход которого подключён к выходу третьего одновибратора

0

5

0

5

0

22, второй вход - к выходу первого одновибратора 20, а выход - с первым входом второго элемента И 16, четвертый элемент И 24, первый вход которого соединен с выходом первого одновибратора 20, формирователь 25 импульсов, вход которого подключен к выходу элемента 10, а выход соединен с вторыми входами первого 15, второго 16 и четвертого 24 элементов И, и последовательно соединенные четвертый одновибратор 26, выход которого подключен к выходу элемента 24,и второй инвертор 27, выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И 18.

Преобразователь работает следующим образом.

Чувствительные элементы 2-4, вьфабатывают пшротно-модулированные последовательности импульсов (ШИМ) при воздействиии на них магнитного поля ротора 1. При повороте ротора 1 скважность импульсов выходных сигналов элементов 2-4 меняется по гармоничному закону со сдвигом 120, соответствующим пространственному расположению этих элементов. Схемы 5-7 сравнения длительности импульв слусов вьфабатывают сигналы 1

5

0

5

0

5

чае, если длительности одного из входных сигналов больше длительности другого.

При помощи элемента Зх2И-ИЛИ 8 производится выделение среднего по длительности сигнала из сигналов чувств1 тельных элементов 2-4. Бы- , ходные сигналы схем 5-7 сравнения поступают на три выхода дешифратора 11, который для каждого из участков линейности синусоиды, которая является законом изменения скважности импульсов, вьграбатывает сигнал 1 на соответствующем выходе. Выходы дешифратора 11 являются выходами канала грубого отсчета угла поворота ротора 1, дискретность которого 60. На выходе элемента 2х2И-И1Ш 10 формируется пилообразный закон изменения относительной длительности импульсов ШИМ от угла поворота ротора 1.

Опорным фронтом сигнала с элемента 2х2И-ИЛИ 10 запускается первый одно- вибратор 20, который вырабатьшает импульс фиксированной длительности, соответствующий первому участку аппроксимации. Этот импульс через элемент ИЛИ 23 проходит на первый вход

3U

элемента И 16, На второй вход которого приходит короткий импульс с формирователя 25, соответствующий информационному фронту ШИМ. Сигнал с элемента И 16 устанавливает триггер 14 в состояние 1, выходной сигнал триггера 14 определяет частоту F импульсов генератора 17, сигнал которого поступает на первый вход элемента И 18, Сигнал с первого одновкбратора 20 через четвертый элемент И 24 запускает также четвертый одновибратор 26 выходной импульс с которого, проходя через инвертор 27, запирает элемент И 18 на время длительности импульса одновибратора 26.

В результате на счетный вход счетчика 19 поступает пачка импульсов с частотой F , длительность которой равна разности между длительностью сигнала ШИМ с выхода элемента 10 и длительностью импульса одновибратора 26. Импульс с первого одновибратора 20 своим задним фронтом запускает второй одновибратор. Когда импульс с формирователя 25 вырабатывается в пределах длительности импульса второго одновибратора 21, это означает, что угол поворота ротора 1 находится на следующем участке аппроксимации, в этом случае с выхода первого элемента И 15,поступает сигнал, устанавливающий триггер 14 в состояние О, при этом генератор 17 вырабатывает импульсы с частотой F FI«

При этом на счетный вход счетчика 19 приходит пачка импульсов с частотой f, длительность которой равна длительности импульса ШИМ на втором участке аппроксимации. По окончании импульса с второго одновибратора 21 запускается третий одновибратор 22, импульс с которого через третий элемент РШИ 23 проходит на первый вход элемента И 16. При поступлении на первый вход этого элемента сигнала с формирователя 25 триггер 14 сигналом с выхода элемента 16 вновь устанавли- вается в состояние 1, и генератор 17 переключается на инерцию импульсов с частотой F;, .

Таким образом, на счетчик 19 поступают три пачки импульсов в соответствии с числом участков аппроксимации с соответствукщей частотой и соответствующей длительности, что позволяет получить в счетчике 19 код, соответствующий угловому положе

5

0 5 О j-

0 5 ,,

5

324

НИ10 ротора 1 в пределах одного из участков величиной 60°, информация о номере которого формируется ешиф- ратором 11. В конце периода ШИМ перед приходом следующего импульса счетчик 19 обнуляется задним фронтом сигнала с выхода третьего одновибратора 22.

Формула изобретения

Магнитомодуляционный преобразователь угла, содержащий ротор в виде постоянного магнита, вокруг которого с угловым сдвигом 120 размещены три чувствительных элемента магнито- модуляционного типа, три схемы сравнения длительности импульсов, попарно соединенные входы которых подключены к выходам соответствующих чувствительных элементов, элемент Зх2И- ИЛИ, попарно соединенные входы которого подключены к выходам соответствующих чувствительных- элементов, элемент 2х2И-1-ШИ, первый вход которого подключен к выходу элемента Зх2И- ИЛИ, первый инвертор, включенный между выходом элемента Зх2И-ИЛИ и третьим входом элемента 2х2И-ИЛИ, первый и второй элементы ИЛИ, дешифра- . тор, входы которого подключены к выходам схем уравнения длительности импульсов, нечетные выходы соединены через первый элемент ИЛИ с вторым входом элемента 2х2И-ИЛИ, а четные выходы через второй элемент ИЛИ - с четвертым входом элемента 2х2И-ИЛИ, отличающийся тем, что,- с целью повьшения точности преобразования, он снабжен триггером, первым и вторым элементами И, выходы которых подключены к входам триггера, управляемым генератором импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом триггера, третьим элементом.И, первый вход которого подклю- чен к выходу элемента 2х2И-Ш1И, а второй вход - к выходу генератора, счетчиком, счетный вход которого подключен к выходу третьего элемента И, последовательно соединенным, первым, вторым и третьим одновибра- торами, вход первого иэ которых подключен к выходу элемента 2х2И-ИЛИ,

третьим элементом ИЛИ, первый вход

I которого подключен к выходу третьего

одновибратора, второй вход - к выходу первого одновибратора, а выход

5 :-14254326

соединен с первым входом второго эле-вертым одновибраторон, входом под- мента И, четвертым элементом И, пер-ключенным к выходу четвертого элемен- вый вход которого соединен с выходомта И, и вторым инвертором, выход первого одновибратора, формировате- которого подключен к третьему входу лем импульсов, вход которого подклю-третьего элемента И, вькод второго чен к выходу элемента 2х2И-11ЛИ, а вы-одновибратора соединен с первым вхо- ход соединен с вторыми входами пер-дом первого элемента И, выход треть- вого, второго и четвертого элементовего одновибратора подключен к входу I И, и последовательно соединенными чет- Юсброса счетчика.