ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ - КОД Советский патент 1973 года по МПК H03M1/22 

Изобретеиие относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах уиравления, содержащих цифровые вычислительные машины (ЦВМ).

Известен нреобразователь угол-код, содержащий источник синусоидальных ианряжений, фазовращатель в качестве датчика угла поворота, схему выделения нуля, соединенную через схему «И с первым входом триггера, выход которого соединен со входом другой схемы «И, генератор имнульсов, счетчик импульсов и блок управления.

Недостатком известного преобразователя является недостаточно высокая точность работы, определяемая следующими основными погрешностями; отклонеиие.м формы гармонического колебания от синусоидальной, нестабильностью частоты питающего напряжения, ошибкой схемы выделения нуля, ошибкой, вызванной сдвигом фаз между питающим и выходиым иапряжениями при нулевом положении ротора фазовращателя, задержки сигналов в ;1иииях связи и др. Эти погрешности существеппо меняются в зависимости от температуры старения деталей и пр., поэтому не удается достигнуть высокой точности преобразования.

Целью изобретения является увеличение

точности работы устройства путем исключеиия ряда ошибок преобразоваиия.

Указанная цель достигается введением в устройство доиолнительной схемы «И и иереключателя чередования фаз, один вход которого подключен ко второму выходу блока управлеиия, другие входы - к выходам источника сииусондальпых напряжений, а выходы- ко входам фазовращателя; входы дополнительной схемы «И соединены соответственно с третьим выходом блока уиравлеиия н выходом схемы выделения нуля, а выход - со вторым входом триггера. С помощью переключателя чередования фаз производят измеиеиия направления вращения магнитиого поля фазовращателя. Дополнительная схема «И обеспечивает измеиение сдвига фаз между колебаниями на выходе фазовращателя, иропорциоиальными углу поворота вала, при вращении магиитиого поля в противоположных направлениях. Эквивалент измеренного угла в коде выражается как полуразность двух последовательных преобразований одного и того же угла при различных панравлениях ,епия магнитного поля фазовращателя.

Анализ ошибок, проведенный авторамн, показал, что большинство паиболее существенных ошибок преобразования, таких как ошибка схемы выделения пуля, ощибка, вызванная сдвигом фаз питающим и выходиым

напряжениями при нулевом полол ении ротора, ошибка, обусловленная сдвигом фаз сигнала в лнниях связи, не зависят от направления вращения магнитного поля фазовращателя, они одинаковы по величине и знаку в обоих результатах преобразования и ноэтому нри двойном преобразовании исключаются, а остальные ошибки существенно уменьшаются.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого преобразователя угла поворота вала в код.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные источник 1 синусоидальных напряжений, переключатель 2 чередования фаз и фазовращатель 3, блок управления 4, схему 5 выделения нуля, триггер 6, схему «И 7, подключенную к единичному входу триггера, схему «И 8, подключенную к нулевому входу триггера, генератор импульсов 9, счетчик импульсов 10, схему «И //, включенную в цепь связи генератора импульсов и счетчика импульсов, второй вход которой соединен с выходом триггера.

Управляющий вход переключателя 2 чередования фаз соединен с выходом блока управления 4. Два других выхода блока управления 4 соединены со входами схем «И 7 и 8. К выходу схемы 5 выделения нуля подключены вторые входы схем «И 7 и 8.

Источник синусоидальных напряжений вырабатывает двухфазное напряжение, поступающее на переключатель 2 чередования фаз.

Переключатель 2 в зависимости от управляющего воздействия с выхода блока управления 4 обеспечивает различные сочетания фаз синусоидальных напряжений, подаваемых на входы - статорные обмотки фазовращателя 3. В соответствии с изменением питающих напряжений меняется направление вращения магнитного поля фазовращателя 3. Блок управления 4 по запросу, поступающему из ЦВМ (на чертеже не показана), устанавливает моменты переключения напряжений на статоре фазовращателя путем подачи управляющих воздействий на переключатель чередования фаз.

Напряжение с выхода - роторной обмотки фазовращателя 3, фаза которого пропорциональна углу поворота вала, поступает на схему 5 выделения нуля. Схема 5 формирует сигналы в моменты перехода синусоидального напряжения через нуль. За цикл работы преобразователя схема выделения пуля формирует два различиых по фазе импульса, соответствующих углу поворота вала фазовращателя, причем, фаза первого импульса пропорциональна углу поворота при одном направлени вращения поля, фаза второго - углу поворота при другом направлении вращения.

Со схемы 5 выделения нуля сигнал иостунает на вход схемы «PI 7 и на вход схемы «И 5, которыми управляет блок управления 4. Блок управления одновременно с подачей управляющего воздействия на установку питаю1цпх напряжен1п 1, создаюпи1Х онрсделешюе

направление вращения магнитного поля фазовращателя 5, разрешает прохождение сигнала со схемы 5 выделения нуля через схему «И 7 на единичный вход триггера 6, и запрещает - на нулевой вход, триггера. При подаче питающих напряжений, создающих противоположное вращение магнитного поля фазовращателя 3, блок управления 4 разрешает прохождение нмпульса со схемы выделения нуля на нулевой вход триггера через схему «И 5, запрещ-ая прохождение его на единичный вход триггера через схему «И 7. Триггер 6 формирует временной интервал, длительность которого пропорциопальна сдвигу фаз между колебаниями на выходе фазовращателя 3 нри вращении его магнитного поля в разные стороны, т. е. удвоенному значению угла поворота вала фазовращателя.

Генератор импульсов 9 вырабатывает высокочастотные импульсы и подает их на схему «И 11, нодключенную к выходу триггера 6. В течение временного интервала, сформированного триггером, высокочастотные импульсы поступают на счетчик импульсов 10. В результате счетчик импульсов фиксирует число импульсов, пропорциональное углу новорота вала фазовращателя 3. Счетчик импульсов передает сформированный двоичный код в цифровую вычислительную машину (ЦВМ).

Введение в схему преобразователя переключателя чередования фаз и дополнительной схемы «И позволяет повысить точность преобразования в 8-16 раз, уменьшив ошибки преобразования примерно на 90%.

Кроме того, при этом можно снизить требования к стабильности и разбросу нараметров схемы выделения нуля, линий связи, фазовращателя и источника питающих напряжений.

Предмет изобретен и я

Преобразователь угол-код, содержащий источник синусоидальных напряжений, датчик угла поворота, вынолненный в виде фазовращателя, к выходу которого подключена схема выделения нуля, соединенная с первым входом одной схемы «И, ко второму входу которой подключен первый выход блока управления, а к выходу - первый вход триггера, выход которого соединен с нервым входом другой схемы «И, ко второму входу которой подключен генератор имп)льсов, а к выходу- счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены дополнительная схема «И и нереключатель чередования фаз, один вход которого подключен ко второму выходу блока управлепия, другие входы - к выходам источника синусоидальных напряжений, а выходы - ко входам источника синусоидальных напряжений, а выходы - ко входам фазовращателя, входы дополнительной схемы «И соединены соответственно с третьим выходом блока унравлеиня и выходом схемы выделения пуля, а выход - со вторым входом триггера.