Преобразователь угла поворота и скорости вращения вала в код Советский патент 1992 года по МПК H03M1/50 G01P3/484 

о

10 :0

Ю

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

Цель изобретения - повышение точности преобразователя по скорости.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, блок 3. питания, фазовращатель 4, нуль-орган 5, регистр 6, .ключ 7, счетчик 8, регистр 9, элемент 10 задержки, триггер 11, фазовый контур 12, нуль-орган 13, элемент 14 задержки, триг- rep 15, ключ 16, счетчики 17 и 18, регистры 19 и 20; элемент 21 задержки, сумматор 22, накапливающий сумматор 23, счетчик 24.

Выходные,импульсы генератора 1 по- ступают на счетчик 2с коэффициентом пересчета NL/Блок 3 вырабатывает синусоидальное напряжение питания фазовращателя 4. Выходное напряжение фазовращателя 4 сдвинуто по фазе по отношению к выхбдному напряжению блока 3 на угол, пропорциональный углу поворота ротора фазовращателя 4. Нуль-орган 5 формирует из выходных синусоидаль- . ных сигналов фазовращателя 4 прямо- угольные периодические сигналы, по фронту которых осуществляется запись в регистр 6 кода счетчика 2, соответствующего текущему угловому положению вала фазовращателя 4.

При единичном состоянии триггера 11 ключ 7 открыт и выходные импульсы генератора 1 через ключ 7 поступают на счетный вход счетчика 8. По фронту выходного сигнала нуль-органа 5, прошедшего через счетчик 24 с коэфффициентом передачи N2, триггер 11 устанавливается в О. На выходах элемента 10 задержки формируется последовательность импульсов, по которым производится запись кода из счетчика 8 в регистр 9,, в счетчик 8 по входам предустановки записывается начальный код, соответствующий интервалу нахождения триггера 11 в нулевом состоянии, триггер 11 устанавливается в единич- ное состояние. Ключ 7 открывается и импульсы генератора 1 вновь поступают на счетный вход счетчика 8. В результате в регистре 9 вырабатывается код разности п периодов выходного сигнала фазовра- щателя 4, по сравнению с п периодами опорного напряжения на входе фазовращателя 4. Старший разряд счетчика 8 несет информацию о направлении вращения, поскольку разрядность счетчика 8 на единицу больше суммарной разрядности счетчиков 2 и 24.

С выхода фазовращателя 4 гармонический сигнал поступает на фазовый контур 12, фазочастотная характеристика которого в диапазоне рабочих частот близка к линейной, а амплитудно-частотная характеристика близка к постоянной. Фаза колебаний на выходе фазового контура 12 несет информацию о частоте напряжения на выходе фазовращателя 4 и, следовательно, о скорости вращения вала фазовращателя 4. В нуль-органе 13 формируются прямоугольные периодические сигналы которые задерживаются в элементе 14 на величину, пропорциональную выходному коду накапливающего сумматора 23. По фронту выходного сигнала элемента 14 триггер 15 устанавливается в единичное состояние, .ключ 16 открывается и выходные импульсы генератора 1 поступают на счетные входы счетчиков 17 и 18. Выходным сигналом нуль- органа 5 триггер 15 устанавливается в нулевое состояние и ключ 16 закрывается. В счетчике 17 будет зафиксировано количество импульсов, пропорциональное фазовому сдвигу сигнала фазового контура 12 по отношению к сигналу фазовращателя 4. По фронту сигнала с первого выхода элемента 21 выходной код счетчика 17 переписывается в регистр 19, а по фронту сигнала с второго выхода элемента 21 счетчик 17 сбрасывается в О. Выходы регистра 19 являются выходами кода скорости вращения вала. Аналогичным образом выходными импульсами элемента 10 код счетчика 18 переписы- вается в регистр 20 и счетчик 18 сбрасывается в О. Поскольку частота выходных сигналов элемента 10 в N2 раз меньше частоты выходных сигналов элемента 21 и емкость счетчика 18 в N2 раз больше емкости счетчика 17, в регистре 20 вырабатывается информация о среднем значении частоты вращения вала за N2 периодов опорного сигнала. Код с инверсных выходов регистра 20 суммируется с выходным ходом регистра 9 в сумматоре 22. В результате на выходе сумматора 22 будет зафиксирована разность кодов усредненной скорости вращения вала, полученной разными путями. В накапливающем сумматоре 23 формируется код накопленной разности усредненных скоростей вращения вала. В элементе 14 происходит смещение по фазе выходного импульса, пропорционально выходному коду накапливающего сумматора 23, что приводит к компенсации погрешности, обусловленной фазовой нестабильностью контура 12, не связанной с перемещением.

В результате выходной код скорости в регистре 19 вырабатывается с цикличностью, равной периоду выходного сигнала фазовращателя 4. Высокая точность выходного кода скорости перемещения обес- печивается -наличием усреднения по скорости.

Формул а изобретения Преобразователь угла поворота и ско- рости вращения вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом первого включа и входом первого счетчика, выходы которого соединены с входами блока питания и ин- формационными входами первого регистра, выход блока питания соединен с входом фазовращателя, выход фазовращателя через первый нуль-орган соединен с управляющим входом первого регистра, выходы кото- рого являются первой группой выходов преобразователя, первый вход первого триггера соединен с первым входом первого элемента задержки, первый, второй и третий выходы которого соединены соот- ветственно с управляющим входом второго регистра, входом установки второго счетчика и вторым входом первого триггера, выход первого триггера соединен с вторым входом первого ключа, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выходы второго счетчика соединены с информационными входами второго регистра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя по скорости, в него введены фазовый контур, второй нуль- орган, второй триггер, третий, четвертый и пятый счетчики, третий и четвертый регистры, второй и третий элементы задержки, второй ключ, сумматор, накапливающий сумма- трр, выход фазовращателя через последовательно соединенные фазовый контур и второй нуль-орган соединен с одним входом второго элемента задержки, выход первого нуль-органа соединен с входом третьего счетчика, входом третьего элемента задержки и первым входом второго триггера, второй вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, а выход соединен с первым входом второго ключа, второй вход второго ключа подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен со счетными входами четвертого и пятого счетчиков, выходы которых соединены с информационными входами соответственно третьего и четвертого регистров, первый и второй выходы третьего элемента задержки соединены соответственно с управляющим входом третьего регистра и входом установки четвертого счетчика, первый и второй выходы первого элемента задержки соединены соответственно с управляющим входом четвертого регистра и входом установки пятого счетчика, инверсные выходы четвертого регистра соединены с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого подключена к выходам второго регистра, а выходы сумматора соединены с группой входов накапливающего сумматора, управляющий вход которого подключен к четвертому выходу первого элемента задержки, а выходы соединены с управляющими входами второго элемента задержки, выходы третьего регистра являются второй группой выходов преобразователя.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством, С целью повышения точности по скорости, в преобразователь угла поворота и скорости вращения вала в код, содержащий генератор 1 импульсов,, счетчик 2, блок 3 питания, фазовращатель 4, нуль-орган 5, регистр 6, ключ 7,-счетчик 8, регистр 9, элемент 10 задержки, триггер 11, введены фазовый контур 12, нуль-орган 13, элемент 14 задержки, триггер 15, ключ 16, счетчики 17 и 18, регистры 19 и 20, элемент 21 задержки, сумматор 22, накапливающий сумматор 23, счетчик 24. Код угла формируется в регистре 6 путем опроса состояния счетчика 2 фазовым импульсом нуль-органа 5. Код скорости формируется в регистре 19 с периодом, равным периоду выходного сигнала фазовращателя 4. Высокая точность выходного кода скорости обеспечивается наличием усреднения по скорости. 1 ил. Ё