Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1990 года по МПК H03M1/48 H03M1/64 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровой вычислительной машиной.

Цель изобретения - повышение точности преобразования путем уменьшения погрешности коррекции ухода нулевого положения.

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

Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор 1 импульсов, блок 2 автоподстройки опорной частоты, блок 3 автоподстройки частоты информационного сигнала, реверсивный счетчик 4, блок 5 питания, фазовращатель 6, элементы ИЛИ 7 и 8, блок 9 формирования выходного кода, блок 10 управления, переключатели 11 и 12, . второй реверсивный счетчик 13, элементы И 14, 15, фазовый детектор 16, сумматор 17, блок 18 преобразования

ГЧ5

напряжения в частоту и блок 19 преобразования кода в напряжение.

Блок 2 автоподстройки опорной ча- стоты образуют реверсивный счетчик 20, фазовый детектор 21 и блок 22 преобразования напряжения в частоту. Блок 3 автоподстройки частоты информационного сигнала состоит из реверсивного счетчика 23, фазового детектора 24 и блока 25 преобразования напряжения в частоту.

Блок 18 преобразования напряжения в частоту содержит интегратор 26, компараторы 27 и 28, источникч29 опорных напряжений, элемент ИЛИ 30 и одновибратор 31.

Преобразователь работает следующим образом.

Импульсы с выхода генератора 1 импульсов через блок 5 питания поступают на вход фазовращателя 6. Фазовый сдвиг между выходными напряжениями Uon и U фазовращателя 6 пропорционален углу ol поворота его входного вала. Блоки 2 и 3 автоподстройки частоты отслеживают фазы опорного Uon и сдвинутого по фазе ии„ф сигналов фазовращателя 6 путем добавления или вычитания импульсов блоков 22 и 25 к импульсам генератора 1, формирования из суммарной последовательности сигналов обратной связи и сравнения фаз этих сигналов с фазами сигналов Uon и , фазовращателя 6. В установившемся состоянии импульсы на выходах блоков 22 и 25 отсутствуют.

В рабочем режиме блок 10 управления коммутирует переключатели 1 1 и 12 так, что на входы фазового детектора 16 поступают сдвинутое по фазе напряжение иинф фазовращателя и импульсы с выхода реверсивного счетчика 4, элементы И 14 и 15 открыты, а входы счетчика 13 закрыты. Выходное напряжение детектора 16 складывается в сумматоре 17 с напряжением блока 19 и поступает на вход блока 18 преобразования напряжения в частоту. Выходное напряжение сумматора 17 интегрируется интегратором 26 до тех пор, пока выходное напряжение интегратора

26

+Uft или -U

не достигнет уровня т„0 ,„.„„с

опорных напряжений, поступающихс источника 29.

При достижении уровней +11 0или

Ьр срабатывает один из компараторов 27 или 28, который через элемент ИЛИ 30 запускает одновибратор 31,

5

0

5

0

5

0

5

возвращающий интегратор 26 в исходное состояние. Импульсы компаратора 27 или 28 через элементы И 14, 15 и ИЛИ 7 и 8 поступают на вход вычитания (или суммирования) счетчика 4, добавляются (или вычитаются) к последовательности импульсов генератора I и смещают фазу импульсов на выходе счетчика 4 в сторону уменьшения напряжения на входе блока 18. в установившемся состоянии импульсы на выходе блока 18 отсутствуют, а разность кодов счетчиков 4 и 20 соответствует угловому положению d входного вала фазовращателя 6. В момент переполнения счетчика 20 его выходной импульс переписывает код реверсивного счетчика 4 в блок 9.

Установившееся состояние обеспечивается ограничением коэффициента усиления интегратора 2b на уровне, мень- рШем 2 ио/ЪтЛо (где UAO - изменение напряжения детектора 1Ь при изменении кода на единицу младшего разряда).

При выполнении интегратора 26 на операционном усилителе с таким коэффициентом усиления напряжение на его выходе при некотором коде счетчика 4 устанавливается между значениями и -Up, не срабатьюает ни один из компараторов 27 и 28, выработка импульсов прекращается и достигается

установившееся состояние, i

В режиме коррекции под действием сигналов блока 10 управления переключатели 11 и 12 коммутируются таким . образом, что на входы фазового детектора 16 поступают импульсы с выхода реверсивного счетчика 20 в опорное напряжение U00 от фазовращателя 6, элементы И 14 и 15 закрыты, входы суммирования и вычитания реверсивного счетчика 13 открыты, а опорные напряжения блока 29 устанавливаются равны0

5

ми +и„ и , причем Ъ Ј и„/К; К 71.

При таком включении на входы фазовых детекторов 2 к 16 поступают одни и те же сигналы. Поскольку блок 2 находится в согласованном положении, импульсы на выходе блока 24 отсутствуют. Если параметры последовательно включенных фазового детектора 21 и блока 22 идентичны параметрам фазового детектора 16 и блока 18 (за исключением U|J ), импульсы на выходе блока 18 также отсутствуют. При неиндентичности характеристик упомянутых пар блоков

на выходе блока 18 вырабатываются импульсы, изменяющие код счетчика 13 и .соответственно напряжение на выходе блока 19, поступающее на,второй вход сумматора 17. Изменения кода и напряжения происходят до тех пор, пока напряжение на выходе блока 19 не скомпенсирует напряжение смещения нут.е. в контуре аЕторегугирслания, об разованном блоками 17, 18, 13, 19, где дискрет q определяется блоком 19 преобразования кода в напряжение.

В данном преобразователе ширина зоны нечувствительности в режиме кор рекции уменьшается в К раз за счет управления величиной опорных напряже

ля. После окончания коррекции восста-10 ний источника 29, причем величина К

может быть достаточно большой, учиты вая разрядность современных цифроана логовых преобразователей (т.е. В результате компенсация смещения ну ля производится с точностью, в К раз большей.

навливается первоначальная коммутация переключателей 11 и 12, полученное- напряжение компенсации на выходе блока 19 сохраняется до следующего импульса коррекции.

При изменении углового положения вала изменяется фаза выходного напряжения ЬТНН(.. Блок 3 отслеживает это изменение и на выходе блока 25 выра- . батывак тся импульсы отработки, которые поступают на управляющие входы реверсивного счетчика 4 через элементы ИЛИ 7 и 8. Под действием этих импульсов изменяется фаза сигнала на

15

20

может быть достаточно большой, учиты вая разрядность современных цифроана логовых преобразователей (т.е. В результате компенсация смещения ну ля производится с точностью, в К раз большей.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вал в код по авт. св. № 913427. о т - личающийс я тем; что, с це лью повышения точности преобразования, первый выход блока управления

выходе реверсивного счетчика 4, кото- 25 подключен к второму входу блока прерая сравнивается с фазой напряжения 1jTwH B Фазовом детекторе 16. Лри наличии ошибки слежения блок 18 вырабатывает импульсы, которые через элементы 14, 15 и 7, В поступают на входы реверсивного счетчика 4.

При изменении углового положения вала фазовращателя в режиме коррекции на входы счетчика 4 поступают импульсы с блока 25, т.е. код на выходе преобразователя и в режиме коррекции отслеживает изменение положения вала.

Коррекция ухода нулевого положения осуществляется с большой точностью. Коррекция смещения нуля в известном преобразователе ограничивается зоной нечувствительности, ширина которой не менее +0,5 }0; значение единицы младшего разряда qc (величина дискрета) определяется соотношением частот F и f сигналов фазовращателя 6 и генератора 1 (q 0 2 1Г F/f ) и не может быть произвольно уменьшено. Ширина зоны нечувствительности сохраняет свое значение и в режиме коррекции,

т.е. в контуре аЕторегугирслания, образованном блоками 17, 18, 13, 19, где дискрет q определяется блоком 19 преобразования кода в напряжение.

В данном преобразователе ширина зоны нечувствительности в режиме коррекции уменьшается в К раз за счет управления величиной опорных напряже

может быть достаточно большой, учитывая разрядность современных цифроана- логовых преобразователей (т.е. )- В результате компенсация смещения нуля производится с точностью, в К раз большей.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код по авт. св. № 913427. о т - личающийс я тем; что, с целью повышения точности преобразования, первый выход блока управления

образования напряжения в частоту, который выполнен содержащим интегратор, (первый и второй компараторы, элемент ИЛИ, одновибратор и источник опорного напряжения, первый вход интегратора является первым входом блока прег- образования напряжения в частоту9 а выход интегратора подключен к первым входам первого и второго компараторов, второй вход первого компаратора соединен с первым выходом источника опорного напряжения, второй выход которого подключен к второму входу второго компаратора, выходы первого

и второго компараторов подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу од- новибратора, выход которого подключен к второму входу интегратора, вход источника опорного напряжения является вторым входом блока преобразования напряжения в частоту, выходы первого и второго компараторов являются первым и вторым выходами блока преобразования напряжения в частоту соответственно.

Ј

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для связи аналоговых источников информации с ВМ. ЦЕЛЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПУТЕМ УМЕНЬШЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ УХОДА НУЛЕВОГО ПОЛОЖЕНИЯ. ПОСТАВЛЕННАЯ ЦЕЛЬ ДОСТИГАЕТСЯ ТЕМ, ЧТО В ИЗВЕСТНОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, СОДЕРЖАЩЕМ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, БЛОКИ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ, РЕВЕРСИВНЫЙ СЧЕТЧИК, БЛОК ПИТАНИЯ, ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ, ЭЛЕМЕНТЫ ИЛИ, блок формирования выходного кода, блок управления, переключатели, второй реверсивный счетчик, элементы И, фазовый детектор, сумматор, блок преобразования напряжения в частоту, блок преобразования кода в напряжение, причем блоки автоподстройки частоты содержат реверсивные счетчики, фазовые детекторы, блоки преобразования напряжения в частоту, блок преобразования напряжения в частоту выполнен в виде совокупности блоков - интегратора, компараторов, источника опорных напряжений, элемента ИЛИ, одновибратора, а второй вход блока преобразования напряжения в частоту соединен с первым выходом блока управления. Подобное выполнение блока преобразования напряжения в частоту позволило осуществить компенсацию смещения нуля с точностью до K-й части единицы младшего разряда кода угла, что обеспечивается уменьшением в K раз опорных напряжений при переходе в режим коррекции. 1 ил.

Составитель М. Сидорова Редактор Л. Пчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор М.Кучерявая

Заказ 231

Тираж 653

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное