ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ-КОД Советский патент 1972 года по МПК H03M1/64 

Изобретение относится к циклическим преобразователям угол-код, в которых угол поворота вала п зеобразуется в фазовый сдвиг между двумя напряжениями, преобразуемый при помощи геператора высокой частоты и счетчика имиульсов в цифровой код.

В известных циклических преобразователях такого типа угол поворота входного вала преобразуется в фазовый сдвиг между двумя напряжениями преобразователем угол - фазовый сдвиг, который может быть выполнен или на фазовращателе или с помощью вспомогательного двигателя, вращающего ротор двух механических генераторов частоты, один из статоров которых неподвижен, а другой закреплен иа входном валу преобразователя. Пространственный сдвиг статоров приводит к фазовому сдвигу напряжений, снимаемых с обмоток механических генераторов.

Известные циклические преобразователи угол-код преобразуют угол поворота вала в цифровой код в пределах от 0° до 360° без выдачи знака направления иоворота из нулевого положеиия или преобразуют угол поворота вала в цифровой код в пределах от 0° до ±180 с выдачей знака иаправлеиия поворота.

чении угла иоворота вала в каком-либо направлении и его вхождение в область углов 180°-360°, нреобразователь продолжает выдавать знак угла поворота, который существовал до превышения 180°, и ирн этом продолжает выдавать код, соответствующий абсолютному увеличению угла, т. е. ,в таком прео1бразователе при увеличении угла от 0° до 360° происходит соответствующее увеличение кода и одновременно указывается знак угла поворота. Для достижения этой цели к счетчику имиульеов и коммутатору подключается схема памяти, выход которой соединен со схемой определения знака фазы.

Принцип работы такого нреобразователл заключается в том, что ирн начальных углах новорота фо ;180° (сдвиг фаз также меньше 180°) его работа не отличается от работы известных преобразователей е диапазоном ±180°, но при Т1ревын епии угла поворота некоторого значения |а| ;180° (эта информация ноступает со счетчика импульсов) схема памяти отключает схему определеппя знака

фазы от преобразователя угол-фазовый сдвиг и выдает в коммутатор через указаиную схему определения знака сигнал, соответствующий знаку фазы, а следовательно, и знаку угла поворота до превыгнения а°. Таугол или не превысит 360°, или вновь не станет меньше угла а.

На чертеже изображена функциональная схема преобразователя угол-код.

Преобразователь угол-код состонт из преобразователя «угол-фазовый сдвиг 1, генератора импульсов 2, счетчика импульсов 3, схемы определения знака фазы 4, коммутатора 5 и схемы памяти 6.

Выходы преобразователя, «угол-фазовый сдвиг / соединены со входом схемы определения знака фазы 4 и выходом коммутатора 5, входы которого также соедц11е1И11 с выходом схемы определения фазы 4. енератор нмнульсов высокой частоты 2 через коммутатор 5 соедпиен со счетчиком импульсов 3. Вход схели, палшти 6 соедипен с выходами коммутатора 5 н счетчика нмиульсов 3. Выход схемы иамятн 6 соединен со схемой определения знака фазы 4.

Схема определеиия знака 4 состоит нз днфференцнрующнх цеиочек 7 и 8, ключей 9 и 10, схем «ИЛИ 11 н 12 и триггера знака 13. Через дифференцирующие цепочки 7 н 8 на ключ 9 и 10 нериодическн поступают отрицательпые импульсы, соотвегствующие моментам перехода через «О папряженнй LJ и Uz, вырабатываемых преобразователем «угол-фазовый сдвиг, при смеие положительного полупериода на отрицательный нолунернод. Ключи 9 и 10 закрываются соответственно отрицательнымн иолу пер мода ми напряжений Uz и Ui. Если напряжение (7i(t/2) опережает по фазе папряжение UzlUiJ на угол меньше, чем 180°, то на триггер знака J3 будут нроходнть имиульсы через ключ 9 (10) н триггер зиака 13 иеребросится в положение, соответствуюш,ее знаку нанравлення поворота (-).

Коммутатор 5 иредиазначен для выбора в зависимости от зиака нанравления новорота нз двух напряжений Ui и U онориого нанряжения н для иреобразовання фазового сдвига между этими напряжениями в цифровой код. При этом фаза опорного иаиряжеиия принимается за начальную.

Коммутатор 5 состоит из инвертора 14 и 15, дифференцируюш.их цепочек 16 и 17, ключей 18, 19, 20, 21 н 22, схем «ИЛИ 23 н 24, делителя- частот| 1 25, имеющего три выхода (выходы I, И и HI) н триггеры унравления 26. Ггсли знак иаиравлеиия новорота + (-) нрн этом на выходе а (Ь) имеется отрицательный иотенцнал, то открыты ключи 18 и 19 (20 и 21), а ключи 20 и 21 (18 и 19} заиерты. OтpIИ aтeльныe нмпульсы, формнруемые иивертором 14 (15) и днфференцируюнлей цепочкой 16 (17) и соответствуюн1,ие момепту перехода папряженпя U(Uz) через «О при смеие отрпцате ьпого полу периода и а положительный, через ключ /6 (21) и схему «ИЛИ 23 поступают на делитель частоты 25, а отрицательные нмнульсы, формнруемые ппвертором 15 (14) н днфференцируюи;ей цепочкой 17 (16) и соответствующие моменту перехода напряженрш 62(t/i) через «О при смене отрицательного полунернода на ноложительный, через ключ 19 (20) н схему «ИЛИ 24 постунают на триггер уиравлення 26.

Делитель частоты 25 имеет коэффициеит делеиия, равный трем. При этом нмиульсы со П-го и 111-го выходов сдвинуты но фазе относительио имнульсов с 1-го выхода, соответственно на Г н 27, где Г - период наиряжений Ui или и. Имнульс с 1-го выхода устанавлпвает счетчик 3 и триггер управлеиия 26 в исходное состояние (счетчик обнуляется, а

триггер управления 26 заппрает ключ 22). Импульс с выхода И, следуюп1,нй за нмнульсом с выхода 1 через время Т, неребрасывает триггер управлепня 26 в такое состояние, ири когором открывается ключ 22 и имнульсы генератора 2 начнут иостунать на счетчик 3. Через промежуток времепи, равный сдвигу фаз между напряжениями Ui(Uz) и U2(Ui) через ключ 19 (20) и схему «ИЛИ 24 на триггер унравлення 26 иостуиает имнульс н

устанавлнвает его в исходиое состояние. Ключ 22 запирается и счет импульсов прекратится.

На счетчике импульсов будет ци(1)ровой код, соответствуюнд,ий угловому повороту вала. Импульс с выхода ill, следующий за импульсом с выхода И через время Т, иодает комаиду через выход с в виде отрицательного импульса о том, что преобразование угла в код закоичепо п код молсет быть считан.

Через время 7 после этой комапды на выходе 1 сиова возникает импульс и цикл преобразования угла в код повторится.

Без схемы памяти 6 такой преобразователь угол-код имел бы максимальный угол 180° и

выдавал бы знак нанравлення новорота из нулевого положения. Для того, чтобы максимальный измеряемый угол новорота был 360° н в то же время нреобразователь выдавал ннформацню о знаке нанравления новорота

из нулевого положения, иримеияется схема памяти 6.

Схема памяти 6 состоит из кппп-реле 27, ключа 28, триггеров 29 и 30 н схемы «ИЛИ 31. Имиульс «заиуск, нодающий комаиду из

внешней ценп в преобразователь угол-код о начале функциоипроваиия, запускает иреобразователь «угол-фазовый сдвиг /, обнуляет счетчик и устаиавливает триггеры 26 и 30 в исходное состояние. При этом иа выходе

триггера 30 потеицнал отсутствует, а следовательпо, на работу ключей 9 и 10 схемы оиределеиия знака 4 ие влияет.

Триггер 30 будет паходиться в таком иоложенин до тех иор, иока со счетчика имнульсов 3 не иридет сигнал, указываюи1.ий, что угол новорота больн1е или равен а. С ириходом такого сигнала триггер 30 выйдет из исходиого состояния, иа его выходе иоявится иотеициал, который закроет ключи 9 10

этот же импульс со счетчика через триггер 29 закроет ключ 28. Триггер знака Л будет оставаться в том положении, какое он занимал при угле поворота меньше а. За один цикл преобразования угла в код с выхода I делителя часготы 25 на вход ключа 28 и кнпп-реле 27 проходит только один импульс. Если в предц1ест1 уюн1,ем цикле угол поворота был больн1е а, то триггер 29 имнульсом со счетчика перейдет в такое положение, при котором ключ 28 заперт.

Поэтому импульс с выхода 1 делителя частоты 25 в новом цикле преобразования ие пройдет через ключ 28 на триггер 30, а, пройдя через кинп-реле 22 переведет триггер 29 в ноложенне, при котором откроется ключ 28. Если в новом цикле преобразования числа на счетчике 3 будет соответствовать углу меньше а, то следующий имиульс с 1-го выхода, пройдя через открытый ключ 28, перебросит триггер 30 в исходное состоянне, и схема определения знака начнет функционировать нормально. Если же в новом цикле преобразования число на счетчике 3 но-прежнему будет соответствовать углу поворота больше а, то импульс со счетчика установиттриггер 29 в такое состояние, при котором ключ 28 будет заперт, а, постунив на триггер 30, подтвердит его состояние, при котором ключи 9 и 10 схемы определения знака заперты. Поскольку при этом в коммутатор подается прежний сигнал знака направления поворота, то и опорным напряжением будет то иапряжение, которое было при угле меньшем а. Следовательно, фаза между двумя напряжениями и и :t/2 при увеличении угла поворота от а до 360° будет так же изменяться от а до 360 эл. град., а вместе с пей и число на счетчике 3.

На чертеже ноказана также цель для подачи сигнала «запуск. Так как импульс «запуск и импульс с первого выхода делителя 25 должны обнулять счетчик нмпульсов 3, то два эти сигнала подаются на указанный

счетчик через схему «ИЛИ 32.

Выходными сигналами преобразователя являются цифровой код, снимаемый со счетчика импульсов 3 и выдаюн,1,ий ип()ормацию об абсолютном значении угла поворота, сигналы с

выходов а н b схемы определения знака фазы 4, выдаюнше информацию о знаке направления угла поворота, и снгпал с выхода с коммутатора 5, выдающий информацию о том, что нреобразование угла закончено и

можно производить съем кода.

Пред iM е т изобретен и я

Преобразователь угол-код, содержащий преобразователь угол-фазовый сдвиг, к выходам которого подключены схема определения знака фазы н соедииеиный с ней коммутатор, и счетчик импульсов, соединенный через коммутатор с генератором импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазопа измерения углов и определения знака угла поворота в устройство введепа схема памяти, входы которой подключены к счетчпку импульсов и коммутатору, а выход подключей к схеме определения знака фазы.

Ч