Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1975 года по МПК G08C9/04 

1

Изобретение относится к области автоматики, а частности к устройствам для автоматического управления и контроля.

Известен преобразователь угол-код, содержаш,ий генератор импульсов, многоразрядную пересчетную двоичную схему, синхронизироBain biii источник многофазного напряжения, фазовращатель, формирователь фазового импульса и схемы совпадения.

Недостатками известного преобразователя являются малые надежность и точность.

С целью устранения этих недостатков в предложенный преобразователь введены умножитель частоты, блоки выделения положительных и отрицательных отсчетных импульсов. Фазовращатель и умножитель частоты подключены непосредственно к источнику питания переменного напряжения. Первый вход делителя частоты подключен к выходу блока выделения положительных отсчетных импульсов, второй - к выходу умножителя частоты, третий - к выходу блока выделения отрицательных отсчетных импульсов, четвертый - к выходу блока выделения нуля и к одним из входов блока выделения отсчетных импульсов. Первый выход делителя частоты соединен с другим входом блока выделения поло:кительных отсчетиых импульсов, а второй - с другим входом блока выделения отрицаюльных отсчетных импульсов.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит умножитель частоты 1, делитель частоты 2 с дискретно изменяющимся на +1 коэффициентом деления, блок выделения положительных отсчетных импульсов 3, блок выделения отрицательных отсчетных импульсов 4, фазовращатель 5 и блок выделения нуля 6.

На фиг. 2 представлены выходные временные диаграммы работы элементов преобразователя для коэффициента умножения частоты т -8.

На фиг. 2, а обозначена временная диаграмма работы умножителя частоты; 2,6 - источника нитания с частотой со; 2, в - фазовращателя; 2, г - блока выделения нуля; 2,д - выхода I делителя частоты (первая масштабная сетка); 2,е - выхода II делителя частоты (вторая масщтабная сетка); 2,ж - блока выделения отрицательных отсчетных импульсов; 2,3 - блока выделения положительных отсчетных импульсов.

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжение питания вида t/osin () (фиг. 2, б) подается на входы умножителя частоты 1 и фазовращателя 5. С выхода умножителя частоты тактовые импульсы с частотой fn-fn поступают на вход II делителя частоты 2.

Напряжение вида /151п со/+ф1 (/) с выхода фазовращателя (фиг. 2, в) подается на блок выделения пуля 6, с выхода которого следуют импульсы с частотой частотно-модулировапного напряжения (фиг. 2,г). С выхода этого блока импульсы поступают па вторые входы блоков выделения отсчетных импульсов 3, 4 и па вход IV делителя частоты

2,причем первый импульс включает делитель частоты.

С выходов I и II делителя частоты 2 идут импульсы первой и второй масштабных сеток, сдвинутые один относительно другого па 2т,

где период тактовой частоты

/„да

(фиг. 2, с и 2, е).

Импульсы масштабных сеток подаются соответствепно на входы I блоков выделения положительных и отрицательных отсчетных импульсов 3, 4. Причем при включении делителя частоты 2 импульсы масштабных сеток занимают такое положение, что импульсы блока выделения нуля 6 попадают в интервал 2, обусловлеппый сдвигом между импульсами сеток (фиг. 2, г, 2,д и 2, е).

Очевидпо, что при этом импульсы блока выделениянуля 6 чередуются на входах блоков выделения отсчетных импульсов 3, 4 с импульсами масштабных сеток, и на выходах блоков 3, 4 отсчетные .импульсы отсутствуют.

Каждый блок 3, 4 выполнен таким образом, что отсчетные импульсы на входе появляются только в том случае, если по одному из входов (любому) два импульса поступают подряд, один за другим, причем второй импульс вызывает появление выходного импульса.

Если фазовраш,атель неподвижен, то частота поступления импульсов с выхода блока выделения нуля и масштабных сеток с выходов делителя 2 равны и импульсы неподвижны одни относительно другого.

Предположим, что ротор фазовраш,ателя 5 вращается в направлении, при котором частота поступления импульсов на входы II блоков

3,4 с выхода блока выделения нуля 6 уменьшается, т. е. импульсы с выхода блока 6 смещаются вправо относительно импульсов масштабных сеток с делителя частоты 2, поступающих ка входы I схем 3, 4 (фиг. 2, г, 2, д и 2,е).

только ротор фазовращателя поверпется на такой угол, что импульсы с выхода блока 6 сдвинутся вправо настолько, что нарушится их чередование с импульсами второй масщтабной сетки, и на входах блока 4 так, что два импульса 3 и 4 (5 и 6) второй масштабной сетки (фиг. 2,е) поступят подряд на вход I блока 4, то второй из этих импульсов 4 (6) вызовет появление на выходе этого блока (на выходе преобразователя) отсчетного импульса, содержащего информацию о величине угла поворота вала (с|)иг. 2,ж,, моменты времени ti (/2).

Кроме того, с выхода блока 4 этот импульс поступает на вход III делителя частоты 2, после чего последний выдает следующие импульсы масштабных сеток не через период, равный т-т, а через период (m-j-l)t. При этом импульсы блока 6 вновь чередуются с импульсами масштабных сеток на входах блоков 3, 4.

После отработки одного удлиненного периода делитель частоты 2 продолжает выдавать нмпульсы масштабных сеток с периодом, равным тт:.

При вращении ротора фазовращателя 5 в противоположном направлении частота поступления импульсов на входы П блоков 3, 4 с выхода блока выделения нуля 6.увеличивается, т. е. импульсы с выхода блока 6 смещаются влево относительно импульсов масштабных сеток с делителя частоты 2 (фиг. 2, г,

2, д и 2, е).

Как только ротор фазовращателя повернется на такой угол, что импульсы с выхода блока выделепня нуля 6 сдвинутся влево настолько, что нарушится их чередование с импульсами первой масштабной сетки на входах блока 3 так, что два импульса 9 и 10 с выхода блока 6( фиг. 2, г) поступят подряд на вход II блока 3, то второй из этих импульсов 10 вызовет появление на выходе этого блока (на

сыходе преобразователя) отсчетного импульса, содержащего информацию о величине угла поворота вала (фиг. 2, з момент времени t). Кроме того, с выхода блока 3 этот импульс поступает на первый вход делителя частоты 2, после чего последний выдает следующие импульсы масштабных сеток не через период, равный tni, а через период (т-1)т. При этом импульсы блока 6 вновь чередуются с импульсами масштабных сеток на входах

блоков 3, 4.

После отработки одного укороченного периода делитель частоты 2 продолжает выдавать импульсы масштабных сеток с периодом, равным mt.

Таким образом, при появлении отсчетного импульса на одном из выходов преобразователя импульсы масщтабных сеток дискретно сдвигаются в сторону сдвига импульса блока выделения нуля 6 относительно импульсов

масштабных сеток.

Очевидно также, что каждому отсчетному (выходному) импульсу преобразователя соответствует поворот ротора фазовращателя, а значит и вала, на один квант угла К, равный

2т.

/. - ,

р-т

где р - число пар полюсов фазовращателя; ,14.

Из приведенного выше описания и временной диаграммы (на фиг. 2) ясно, что максимальная частота на выходе преобразователя не может превышать половины частоты напряжения питания /п/2, так как только в этом случае может быть осуществлен необходимый сдвиг масштабных сеток. Следовательно, максимально допустимая скорость фазовращателя может быть определена как произведение кванта угла на половину частоты питания /п Д-/П 2 р-т Из формулы (1) видно, что для увеличения сомакс необхоляимо увеличивать частоту питания. Предмет изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, выход которого соединен со входом блока выделения нуля, и делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности и точности работы преобразователя, в него введены умножитель частоты, блоки выделения положительных и отрицательных отсчетных импульсов; причем фазовращатель и умножитель частоты подключены непосредственно к источнику питания переменного напряжения; первый вход делителя частоты подключен к выходу блока выделения положительных оточетных импульсов, второй - к выходу умножителя частоты, третий - к выходу блока выделения отрицательных отсчетных импульсов, четвертый - к выходу блока выделения нуля и к одним из входов блоков выделения отсчетных импульсов; первый выход делителя частоты соединен с другим входом блока выделения положительных отсчетных импульсов, а его второй выход - с другим входом блока выделения отрицательных отсчетных импульсов.

Выход

Выход

Wuz.i

IIIIIIIMIIIIIIflllllllllllillllillllUHIIIIIIIIIIIIllllillllllillilillUnillillllin

О 2 з 5 6|7 8 5 П L 9г -J 5 6 17 9 10 fc Н з МО ly.