Устройство для определения углового положения вала Советский патент 1988 года по МПК H03M1/64 

4

00

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для преобразования информации об угле поворота в число импульсов. Цель изобретения - повьпаение надежности за счет использования фазового сравнения двух последователь- ностей прямоугольных импульсов. В, устройство, содержащее первый и вто рой фазовращатели, источник синусоидального напряжения, перв,1й и второй формирователи последовательностей прямоугольных импульсов, введепы пять триггеров, дешифратор, два элемента И, два элемента ИЛИ, элемент НЕ. Каждый фазовращатель содержит индуктивный дифференциальный датчик положения и резистор, а каждый формирователь - два резистора и трап зистор. Повышение надежности преобра - зователя достигается путем замены амплитудных и амплитудно-фазовых преобразований сигналов датчиков одним преобразованием с помощью фазового дискриминатора, основанным на фазовом сравнении двух последовательностей импульсов и дискретно меняющим режим работы при взаимном изменении фазы сигналов двух дифференциальных датчи ; ков углового положения вала. 2 ил., 1 табл. ю

со

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для нреобразования информацин об угле поворота вала в число импульсов.

Цель изобретения - повышение дежности за счет использования фазо-- вого сравнения двух последовательностей импульсов«

На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - времен ная диаграмма работы устройства.

Устройство содерлсит первый 1 н второй 2 фазовра1цатели, состоящие каждый из индуктивных дифференциальных датчиков 3 и 4 положения и резис торов 5 и 6 соответственно, источник 7 переменного синусоидального напря-

При этом S23 Q17 + НВ27 О 4- + 0 0 S24 QI8 + ()9 О + 1 Триггер 23 опрокидывается в состо яние Q23 , ри этом 024 0; R19 0; R18 0; u Потенциалы на выходах триггеров О; Q19 0; Qi8- 0; КЕ27 Q19 1; S23 Q17 НЕ27 О + ; S24

10 Q18 + 019 О - О О, Триггер 24 опрокидывается в состояние Q24 О, Таким образом, устанавливается следующий режим устройства: Q23 Q24 1; Q17 0: Q19 0; Q18 - О, т.е

15 устройство принимает первоначальное

состояние 1 (таблица),

г,. Таким образомм элемент НЕ 27 осу- ш.ествляет функцию переворота фазы выходного напряжения триггера 19

формирователи 8 и 9 последова-20 формирует напрязкение .019. Это нежения,

тельностей прямоугольных импульсов,, содержащие каждый транзисторы 10 и 11 и резисторы 12-15 соответственно,, дискриминатор 16 импульсоВэ в состав которого входят триггеры 17-19, 25 шифратор 20, элементы И 21 и 22, триггеры 23 и 24, элементы ИЛИ 25 и 26, элемент НЕ 27.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от потенциалов на -- пряжений, поступающих на входы дешифратора 20J па его выходах возникают сигналы в соответствии с таблицей.

30

обходимо для случая, если при первоначальном включении или в результате сбоя на входы R и S триггера 19 одно временно поступают два нулевых сигнала, формирующих - 019 1,, что при некоторых состояниях триггеров 17 и 18 может привести к потере ра ботоспособности устройства.

Предположим другое начальное состояние; Qi7 0| Q19 0; Q18 1. При этом XI 0; Х2 0; ХЗ 1; У1 У4 1; по входам R и S триггеров 23 и 24 потенциалы равны 1, с учетом проведенного анализа, потенциалы Q23 1, 024 1, На выходах элементов И 2 и 22 потенциалы также равны 1 о

Если при первоначапузком состоянии один или оба потенциала на выходах триггеров 23 и 24 будут равны О, то в результ 1те переходных процессов устройство переходит в состояние Q23 1, Q24 1, а триггеры 17-19 принимают одно из состояний ,,3,4,5 (таблица).

Разберем, для примера одно из воначапьных состояний.

Пусть при включении схемы Q17- Q19 1, Q23 Q24 0«

При этом S23 Q17 + НЕ27 1 - S24 Q18 + Qi9 1 + 1 R23 R24 1.

Согласно таблице открыт выход VT. дешифраторНу VI О, Из°-за действия потенциалов Q23, Q24 , VI, равных О, R17 О, R18 О, R19 О, 519 О.

Из -за действия этих потенциалов триггеры 17-19 установятся в состоя - нии Qi7 О; Q19 1; Q19 1; Q18 0; HR27 0.

При этом S23 Q17 + НВ27 О 4- + 0 0 S24 QI8 + ()9 О + 1 . Триггер 23 опрокидывается в состо- - яние Q23 , ри этом 024 0; R19 0; R18 0; u Потенциалы на выходах триггеров О; Q19 0; Qi8- 0; КЕ27 Q19 1; S23 Q17 НЕ27 О + ; S24

0 Q18 + 019 О - О О, Триггер 24 опрокидывается в состояние Q24 О, Таким образом, устанавливается следующий режим устройства: Q23 Q24 1; Q17 0: Q19 0; Q18 - О, т.е

5 устройство принимает первоначальное

состояние 1 (таблица),

. Таким образомм элемент НЕ 27 осу- ш.ествляет функцию переворота фазы выходного напряжения триггера 19

0 формирует напрязкение .019. Это не5

0

5

0

0

5

обходимо для случая, если при первоначальном включении или в результате сбоя на входы R и S триггера 19 одновременно поступают два нулевых сигнала, формирующих - 019 1,, что при некоторых состояниях триггеров 17 и 18 может привести к потере ра ботоспособности устройства.

Предположим другое начальное состояние; Qi7 0| Q19 0; Q18 1. При этом XI 0; Х2 0; ХЗ 1; У1 У4 1; по входам R и S триггеров 23 и 24 потенциалы равны 1, с учетом проведенного анализа, потенциалы Q23 1, 024 1, На выходах элементов И 2 и 22 потенциалы также равны 1 о

С приходом первого импульса U (эпюры, фиг. 2) триггер 18 опрокидьша- ется в состояние Q18 0. Согласно таблице при X О, Х2 О, ХЗ О, У1 - У4 1„ При этом S24 О, подтверждается состояние Q24 1.

.С приходом второго импульса U(( триггер 17 опрокидывается в состояние. К При X , Х2 О, ХЗ О на выходе У4 формируется нотенциал, соответствующий 0. При этом на вход R триггера 23 поступает сигнал с потен циалом О, который на выходе триггера 23 формирует потенциал Q23 0. Через промежуток времени , ределяемый постоянной времени тригге ра 19, последний опрокидывается в состояние Q19 1. На выходах дешифратора XI 1, Х2 1, ХЗ О, по выходам У1 - У4 , по выходам геров 23 и 24 R23 R24 S23 S24

3

1, триггеры 23 и 24 остаются в состоянии 1 по выходам 0. Через промжуток времени trj, ) , определяемый постоянными времени элемен- та И 21 и триггера 17, триггер 17 . опрокидьшается в состояние О, По вхо дам дешифратора XI 0, Х2 1, ХЗ О, по выходам У1 - У4 . По вход S триггера 23 S23 QI7 + QI9 О + , триггер 23 опрокидывается в состояние Q23 1.

Таким образом, элемент ИЛИ 25 и триггер 23 осуществляют функциональную задержку состояния О по входу R триггера 17 и входу S триггера 19 до тех пор, пока триггер J7 не установится в состояние Q17 О и тригге 19 не установится в состояние Q19 1. Лишь после переключения обоих триггеров сигналы с их выходов перебрасывают триггер 23 в состояние Q23 1 и снимают управляющие сигнал с потенциалом О с входов R17 и S19 триггеров 17 и 19. Потенциал по вхо ду S триггера 24 S24 Q18 + QI9 О -ь 1 1, триггер 24 остается

в состоянии Q24 1. Потенциал по

входу S триггера 23 S23 Q17 + Q19 , триггер 23 остается в состоянии Q23 1.

С приходом третьего импульса триггер 18 остается в прежнем состоянии Q18 О, состояния остальных элементов тоже не меняются.

С приходом четвертого импульса U(ui /триггер 17 опрокидьшается в состояние Q17 1, При XI 1, Х2 1, ХЗ О на выходе дешифраторов У1 - У4 1. По входу S триггера 23 S23 Q17 + ОТ9 1 , потенциал на выходе Q триггера 23 равен 1.

С приходом подряд пятого импульса UK.I на выходе D триггера 17 потенциал равен О, триггер 17 опро- кидывается в состояние 017 0. При XI 0, Х2 1, ХЗ О потенциалы на выходах дешифратора У1 - У4 I, S23 О, на выходе О триггера 23 под тверждается потенциал Q23 I.

С приходом шестого импульса UKIO на входе D триггера 18 потенциал равен 1, триггер 18 опрокидывается в состояние Q18 I, S24 1.

При XI О, Х2 1, ХЗ 1 откры- вается выход УЗ дешифратора, УЗ 0. Триггер 24 опрокидывается в состояние Q24 О. Через промежуток времени , определяемый постоянной вре

ег- у ш

15р 20 ы -25

30

. 35

40

45 - 50

55 -

439739

ме ни

Q18 О.

П, Х2 У1 - У4 R24

триггера 19, триггер 19 опрокидывается в состояние QI9 0. По входам дешифратора XI О, Х2 О, ХЗ I, по выходам У1 - У4 1. По входам тр иггера 24 R24 1, S24 1, триггер 24 остается в состоянии Q24 0. Через промежуток времени + + 52 , определяемый постоянными времени триггера 18 и элемента И 22, триггер 18 опрокидьшается в состояние , По входам дешифратора X1 О, ХЗ О, по выходам I, по входам триггера 24 , S24 Q18 + qi9 О + О О, триггер 24 опрокидывается в состояние Q24 1.

Таким образом, триггер 24 и элемент ИЛИ 26 осуществляют функциональную задержку состояния О на входах R триггеров 18 и 19 до тех пор, пока триггеры 18 и 19 не установятся в состояние О по выходам Q. Лишь после переключения обоих триггеров сигналы с их выходов перебрасывают триггер 24 в состояние Q24 , 1. Потенциал S23 Q17 + Q19 , триггер 23 остается в .состоянии Q23 1, Потенциал S24 Q18 + Q19 О + О 0.

С приходом седьмого импульса потенциал по входу D триггера 17 равен О, триггер 17 остается в состоянии Q17 О, потенциалы на выходах остальных элементов остаются прежними.

С приходом восьмого импульса триггер 18 перебрасьшается в состояние Q18 1, по выходам дешифратора XI О, Х2 О, ХЗ 1, по выходам У1 - У4 1. Потенциал S24 Q18 + + Q19 1 + О 1, триггер 24 остается в состоянии Q24 1.

И так вплоть до 24-го импульса потенциалы на выходах триггеров оста ются неизменными, потому что не меняются фазовые соотношения на выходах схем формирователей прямоугольных импульсов.

С приходом 25-го импульса триггер 18 опрокидьшается в состояние Q18 0. При этом по входам дешифратора XI - ХЗ О, по выходам У1 - У4 1, S24 QI8 + Q19 О + + ,триггер 24 остается в состоянии Q24 1.

С приходом 26-го импульса U ( у триггер 17 опрокидывается в состояние Q17 1. При XI 1, Х2 О, ХЗ О открывается выход У4 дешифратора.

повторяется ситуация, аналогичная после прихода второго импульса. , которая, оканчивается состояниями Q17 0; Q18 О; S24 1; S23 0; Q23 Q24 1.

И так вплоть до 44-го импульса потенциалы на выходах триттеров оста ются неизменными, потому что не меняются фазовые соотношения на выхода схем формирователей прямоугольных импульсов.

С приходом импульса UK-K триггер 17 опрокидывается в состояни Q17 0. При XI О, :Х2 1, ХЗ О на выходах дешифратора У - У4 1.

С приходом 46-го импульса UMO триггер 18 опрокидывается в состояни Q18 1. При XI О, Х2 1, ХЗ 1 открывается выход УЗ дешифратора УЗ 0, Повторяется ситуация, аналогич ная после прихода шестого импульса Uj(.jO , которая оканчивается состояниями Q17 0; Q19 О; Q18 О; S23 « 1; S24 0; q23 Q24 1,

С приходом импульса UK- триггер 17 остается в состоянии Q17 « О, потенциалы остальных элементов схемы также остаются прежними.

С приходом 48-го импульса триггер 18 опрокидывается в состояние Q18 I. При XI О, XI О, ХЗ 1 на выходах дешифратора У1 - У4 1, S24 Q18+Q19 , триггер 24 остается в состоянии Q24 1.

-

И так вплоть до 54-го импульса потенциалы на выходах триггеров остаются неизменными, потому что не ме няются фазовые соотношения на выходах схе м формирования прямоугольных импульсов.

Анализ эпюр (фиг.2) показьшает, что переключение выходного триггера 19 осуществляется после замены взаимного положения импульсов Uhio и U(,, не позднее, чем через один период высокочастотного синусоидального напряжения U5 которым запитьшаются фазовращатели.

ф ц

о

5

0 5

0

5

0

5

0

рмула изобретения

Устройство для определения углового положения вала, содержащее первый и второй фазовращатели, входы которых подключены к источнику переменного синусоидального напряжения, а выходы к входам первого и второго формирователей последовательностей прямоугольных импульсов соответственно, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения надежности, в него введены с первого по пятый триггеры, дешифратор, два элемента И и два элемента ИЛИ, элемент НЕ, выход первого формирователя последовательности прямоугольных импульсов соединен с D-ВХОДОМ первого триггера и С-входом второго триггера, выход второго формирователя последовательности прямоугольных импульсов соединен с С-входом первого триггера и с D-входом второго триггера, выход которого подключен К первому входу первого элемента ИЛИ и к первому входу дешифратора, второй вход которого подключен к выходу третьего триггера и через элемент НЕ - к первому входу второго элемента ИЛИ и к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с S-входом четвертого триггера выход которого соединен с первым входом первого элемента И и с R-BXO- дом третьего триггера, выход первого триггера соединен с третьим входом дешифратора и с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к S-ВХОДУ пятого триггера, выход которого соединен с S-входом третьего триггера и с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму входу перво го элемента И и к первому выходу дешифратора, второй выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, выход второго элемента И соединен с R-входом первого триггера, выход первого элемента И соединен с R-входом второго триггера, третий и четвертый выходы дешифратора соединены с R-входами четверти-- го и пятого триггеров соответственно.

« lit

T&I

Редактор Л.Гратилло

Заказ 6089/56

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Составитель М.Сидорова

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Тираж 929

Подписное