Преобразователь угла поворота вала в длительность импульсов Советский патент 1990 года по МПК H03M1/50 

2

315347

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя путем уменьшения влияния изменения частоты питающего напряжения на длительность J выходных импульсов

На фиг, 1 приведена структурная Схема преобразователя; на фиг. 2 - структурная схема блока преобразования сдвига фазы в длительность импуль -1 сов; на фиг. 3 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Преобразователь угла поворота вала в длительность импульсов содержит источник I переменного напряжения, 2 фазовращатель 2, блок 3 преобразова- Йия сдвига фазы в длительность импульсов, ключ 4, блок 5 преобразования частоты в ток, интегрирующий элемент, выполненный на конденсаторе 6, Источник 7 тока, операционный усилитель 8, общую шину 9.

Блок 3 преобразования сдвига фазы в длительность импульсов (фиг.2) со- Держит формирователи 10 и 11 импуль с,ов, триггер 12, ключи 13-18.

Преобразователь работает следующим образом.

Источник 1 предназначен для питания фазовращателя 2 На выходах фазо-3 вращателя 2 формируются два прямоугольных сигнала (фиг.3,а,б), сдвиг По фазе которых относительно друг дру- пропбрционзлен углу «Ј поворота ва- iia фазовращателя 2. На выходе блока 3 4 формируется последовательность импульсов (фиг, 3,в), длительность Ј ЈT которых пропорциональна углуоЈ, В течение длительности Ј импульса на Управляющем входе ключа 4 он раэмыка-4

ТГ

ется, и ток 1Г т с выхода блока 5

(фиг.3,г), пропорциональный частоте Ј направления источника 1, протекает через конденсатор 6 на инвертирующий 5 вход операционного усилителя 8, при этом на его выходе устанавливается такая величина отрицательного напряжения, при которой на его инвертирующем входе напряжение равно нулю (вир-5 туальный ноль)

По мере протекания тока через конденсатор б происходит его заряд. Вели,„ 3

чина напряжения Ut между обкладками конденсатора 6 (фиг.З.д) оказывается прямо пропорциональна длительности импульса с выхода блока 3 и величине

тока If - с выхода блока 5: .,

При этом на верхней обкладке конденсатора 6 появляется положительное напряжение,

По заднему фронту импульса с выхода блока 3 происходит замыкание ключа 4 и верхняя обкладка конденсатора 6 оказывается подсоединенной к общей шне 9, а на нихней обкладке конденсатора 6 формируется отрицательный потенциал относительно „общей пины. Этот отрицательный потенциал прикладывается к инвертирующему входу операционного усилителя 8, который входит в режим насыщения, и на его выходе формируется положительный потенциал (фиг.3,е), при этом на выходе источника 7 тока возникает ток разряда конденсатора 6, который протекает через замкнутый ключ 4, Время разряда конденсатора б прямо пропорционально току 7 источника 7

Таким образом, при отсутствии инструментальных погрешностей время формирования импульса положительной полярности на выходе операционного усилителя 8 (фиг.3,е) и выходе преобразователя прямо пропорционально углу ,&поворота вала независимо от часто- 1

ты Ј т источника 1 .

Влок преобразования сдвига фазы в длительность импульсов (фиг.2) работает следующим образом,

Пусть на входной шине формирователя 10 напряжение прямоугольной формы опережает по фазе напряжение прямоугольной формы на входной шше формирователя 11 н размыкает ключи 13 и 14, По переднему фронту входного импульса формирователь 10 формирует короткий импульс, который через ключ 16 устанавливает триггер 12 в единичное состояние и на одном выходе блока 3 формируется знак угла поворота в виде единичного сигнала.) Ключ 17 размыкается. Входное напряжение формирователя 10 поступает чераз замкнутые ключи 15 и 18 на другой выход блока 3.

В момент формирования переднего фронта входного напряжения формирователя I1 происходит размыкание ключей 15 и 16 и формируется задний фронт выходного импульса блока 3. Дпитель- ности выходного импульса блока 3 равна времени между передними фронтами входных импульсов блока 3,.

В следующий момент прихода перед- него фронта входного импульса формирователя 10 его выходной импульс подтверждает предыдущее состояние триггера 12, а выходной импульс блока 3 формируется аналогично рассмотрение- му.

В тех случаях, когда входное напряжение формирователя 11 опережает входное напряжение формирователя 10, импульсы с формирователя 11 через ключ 13 устанавливают триггер 12 в нулевое состояние. Ключ 18 размыкается и .импульсы формируются на выходе блока 3 ключами 14 и 17, работающими аналогично рассмотренным.

Точность работы преобразователя повышается также за счет того, что в блоке 3 в формировании выходных импульсов не участвует триггер 12, обладающий нерегламентированными време- нами задержки. Триггер 12 работает только в моменты переключения фазового сдвига между входными импульсами блока 3 через нулевое положение.

Формула изобретения

I. Преобразователь угла поворота вала в длительность импульсов, содержащий источник переменного напряже- ния, выход которого соединен с входом фазовращателя,.первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока преобразования сдвига фазы в длительность .импульсов, один выход которого является первым выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразо

Q $

0

0

0

5

вателя, в него введены ключ, блок преобразования частоты в ток, интегрирующий элемент, источник тока и операционный усилитель, выход которого является вторым выходом преоб- разовател и через источник тока соединен с собственным инвертирующим входом, первый выход фазовращателя через блок преобразования частоты в ток соединен с одним выводом ключа, который через интегрирующий элемент соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого и другой вывод ключа соединены с общей шиной, а другой выход блока преобразования сдвига фазы в длительность импульсов соединен с управляющим входом ключа.

2. Преобразователь по п. отличающийся тем, что блок преобразования сдвига фазы в длительность импульсов содержит два формирователя импульсов, шесть ключей и триггер, вход первого формирователя импульсов является первым входом блока и соединен с управляющими входами первого и второго ключей и информационным входом третьего ключа, вход второго формирователя импульсов является вторым входом блока и соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей и информационным входом второго ключа, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с информационными входами соответственно четвертого и первого ключей, выходы которых соединены с входами триггера, прямой и инверсный выходы триггера соединены соответственно с управляющими входами пятого и шестого ключей, прямой выход триггера является одним выходом блока, выходы второго и третьего ключей соединены с информационными входами соответственно пятого и шестого ключей, выход пятого ключа является другим выходом блока и соединен с выходом шестого ключа.

Фиг.2

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. С целью повышения точности путем уменьшения влияния изменения частоты питающего напряжения на длительность выходных импульсов в преобразователь угла поворота вала в длительность импульсов, содержащий источник 1 переменного напряжения, фазовращатель 2, блок 3 преобразования сдвига фазы в длительность импульсов, введены ключ 4, блок 5 преобразования частоты в ток, интегрирующий элемент 6, источник 7 тока, операционный усилитель 8. Фазовращатель 2 формирует два прямоугольных сигнала, сдвинутых по фазе относительно друг друга на угол, пропорциональный углу α поворота вала фазовращателя. Блок 3 формирует временной интервал, длительность которого пропорциональна произведению угла α поворота вала на длительность периода T переменного напряжения источника 1. Блок 5 формирует постоянный ток, величина которого пропорциональна частоте K/T источника 1. Этот ток в течение длительности выходного импульса α T блока 3 интегрируется элементом 6. После окончания выходного импульса блока 3 производится интегрирование в обратном направлении элементом 6 тока источника 7. В результате на выходе операционного усилителя 8 формируется импульс, длительность которого зависит только от угла α и не зависит от частоты напряжения источника 1. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.