Преобразователь фазового сдвига в цифровой код Советский патент 1974 года по МПК H03K13/20 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах цифрового позиционного регулирования электроприводов, использующих в качестве датчиков фазовращающие устройства.

Известны преобразователи фазового сдвига в цифровой код, содержащие формирователи управляющих имлульсов опорного и измеряемого сигналов, генератор квантующих импульсов, соединенный со входом делителя частоты, ключи, счетчик и схему управления. Основным недостатком таких .преобразователей является низкое быстродействие, связанное с необходимостью увеличения периода измерения для уменьшения погрешности, возникающей при изменении частоты сравниваемых напряжений, что снижает динамические характеристики электропривода.

Для повышения быстродействия при сохранении высокой точности .в предлагаемый преобразователь введены блок 1изме|рения периода входного напряжения, регистр и узел задания коэффициента усиления, а делитель частоты выполнен управляемым с дробным оеременным коэффициентом деления. Выходы генератора квантующих импульсов и формирователя управляющих импульсов опорного сигнала .подключены ко входам блока измерения периода входного напряжения, выход котого соединен с первым управляющим входом

делителя частоты. Второй улравляющ1ий вход делителя частоты подключен -к выходу узла задания коэффициента усиления, а выход делителя частоты подсоединен через ключ и счетчик к регистру.

На чертеже представлена блок-схема описываемого преобразователя.

Преобразователь содержит генератО|р 1

квантующих импульсов, формирователи 2 и 3 управляющих импульсов опорного и измерительного сигналов, соответственно, блок 4 измерения периода входного на.пряжения, делитель 5 частоты с дробным переменным коэффициентом деления, узел 6 задания коэффициента усиления, ключ 7, счетчик 8, регистр 9 и схему 10 управления. Блок 4 измерения периода входного напряжения состоит из счетчика 11, регистра 12, ключа 13 и логической схемы 14. Делитель 5 частоты включает в себя накапливающий сумматор 15, формирователь 16 и две группы ключей 17 и 18. Счетчик 8 работает на сложение импульсов и в зависимости от

требований к выходному коду может быть выполнен либо двоичным, либо двоично-дескТ1ИЧНЫМ. Узел 6 задания коэффициента зсиления представляет собой коммутационное устройство, .выполненное, например, на ту.мблеpax. Счетчик 11 блока 4 .выполнен неревероквным двоичным и работает на вычитание импульсов.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходиом положении счетчики 8 и 11 находятся в нулевом состоянии. В момент перехода опорного напряжения UQ через нуль на выходе формирователя 2 возникает сигва,:, поступающий на вход логической схемы 14. В результате этого на управляющий вход ключа 13 из логической схемы 14 подается 1разрещающ:ий сигнал и импульсы частоты /г с выхода генератора 1 иачинают постунать на вход счетчика 11. В момент второго лерехода напряжения t/o через нуль на управляющ ий вход ключа 13 подается сигнал, запрещающий прохождение импульсов на вход счетч«ка 11. В этот же момент на управляющий вход регистра 12 с выхода логической схемы 14 поступает импульс, записывающий в регистр 12 число Nh, зафиксированное в счетчике 11, а затем на управляющий -вход счетчика 11 подается им пульс, устанавливающий счетчик в нулевое состояние. Так как счетчик 11 работает на вычитание, в нем фиксируется и передается в регистр 12 дополнительный код числа Nil.

Описанный процесс, протекающий в блоке измерения периода входного напряжения, циклически .повторяется.

Импульсы с Выхода генератора 1 подаются также на управляющий вход группы ключей

17,в результате чего на вход сумматора 15 с выхода узла 6 задания коэффициента усиления с частотой /г поступает число соответствующее нариоду Го входных сигналов. В момен лереполнения сумматора 15 на выходе формирователя 16 возникает имиульс, поступающий на управляющий 1вход фуппы ключей

18.В результате этого с выхода регистра 12 через лруппу ключей 18На вход сумматора 15 поступает число , что соответствует вычитанию из содержимого сумматора числа Nk.

Переполнения сумматора 15 возникают циклически с частотой

f Wo /д - -::-

Имнульсы переполнения с выхода сумматора 15 подаются на вход ключа 7. В момент перехода Напряжения Но через нуль ва первый вход схемы. 10 управления с выхода формирователя 2 поступает импульс. При этом на первом выходе схемы управления возникает разрещающий сигнал и импульсы пе|реполнения с выхода сумматора 15 через ключ 7 поступают на вход счетчика 8. Через промежуток (Времени ф, соответствующий фазовому сдвигу измеряемого напряжения ф относительно опорного напряжения Uu, т. е. в момент перехода напряжения (Уф через нуль, на выходе формирователя 3 возникает импульс, поступающий на второй вход схемы 10 управления. При этом на лретьем выходе схемы управления, подключенном к управляющему входу регистра 9, возникает им-пульс, При помоЩН которого число

Л/ -- i i - i ° -- Ф/д - Ф

J о

зафиксированное в счетчике 8, заиисьивается в регистр 9.

Далее на втором выходе схемы упра1влен,ия, подключенном к управляющему входу счетчика 8, образуется импульс, уста навливающ:Ий последний ш нулевое состояние.

Процесс измерения фазового сдвига происходит циклически с частотой, равной частоте входных напряжений (/о и Пф.

Частоту гене|ратора квантующих импульсов |выбирают так, чтобы (в рабочем диапазоне изменения частоты входных напряжений (7о и Оф выполнялось соотношение

. N, Таким образом, поскольку цифровой код на выходе регистра 9 ирямо пропорционален

промежутку времени /ф между переходами напряжений UQ п Уф через нуль и обратно пpOiПO|pциoнaлeн периоду Го входного напряжения, предлагаемый преобразователь действительно дает показания фазового сдвига

входного напряжения 6ф по отношению к опорному напряжению Uo. При этом инерционность Преобразователя не превышает периода входного напряжения, что позволяет выполнять на его основе быстродействующие

цифровые позиционные регуляторы. Настройку динамических параметров регуляторов удобно осуществлять, изменяя коэффициент усиления преобразователя, т. е. устанавливая значение величины NQ.

Предмет изобретения

Преобразователь фазового сдвига -в цифровой код, содержащий формирователи управляющих импульсов опорного и измеряемого

сигналов, генератор квантующих импульсов, соединенный со входом делителя частоты, ключи, Счетчик и схему управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при сохранении высокой точности,

в него введены блок измерения пе|риода входного напряжения, регистр и узел задания коэффициента усиления, а делитель частоты выполнен управляемым с дробным переменным коэффициентом деления, причем выходы генератора квантующих импульсов и формирователя управляющих импульсов опорного сигнала подключены ко в содам блока измерения периода входного напряжения, выход которого соединен с первым управляющим входом

делителя частоты, второй управляющий вход которого подключен к выходу узла задания коэффициента усиления, а выход делителя частоты /подключен через ключ и счетчик к регистру.