Преобразователь угла поворота в код Советский патент 1976 года по МПК G08C9/04 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, а именно к устройствам, преобразующим угол поворота вала в цифровой код, и может найти применение в цифровых автоматических системах управления и телеметрических системах, работающих при относительно невысоких скоростях движения вала при считывании кода.

Известны преобразователи угол-код, содержащие фазовращатель, синхронизированный источник многофазного напряжения для питания фазовращателя, генератор импульсов, делитель частоты, формирователь фазового импульса и счетчик импульсов 1.

Однако такие преобразователи имеют невысокую точность работы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь многофазного напряжения с фазовращателем, и блок счета импульсов 2.

В таком преобразователе при существующих зависимостях параметров элементов формирователей фазового импульса от времени и от изменеиий условий эксплуатации происходит смещение временного положения фазовых импульсов, ухудщающее точность его работы.

Цель изобретения - повышение точности работы преобразователя.

Это достигается тем, что в предлагаемый преобразователь угла поворота вала в код введены дополнительный блок счета импульсов, сумматор и усилитель-ограничитель, вход

которого соединен с фазовращателем, а выход - с первыми входами сумматора и блоков счета импульсов, вторые входы которых соединены с выходом генератора, а третьи - с выходом делителя частоты. Выходы основного

и дополнительного блоков счета импульсов связаны с входами сумматора, который соединен с делителем частоты.

При этом компенсируется ощибка, вызванная смещением фазы из-за нестабильности

элементов.

На фиг. 1 показана схема преобразователя угол-код; на фиг. 2 и 3, а-д представлены временные диаграммы, поясняющие работу устройства (на фиг. 2 - , при котором

фазовый сдвиг а менее угла л, на фиг. 3 - то же, с фазовым сдвигом а менее угла я, где,: а-выходной сигнал старщего разряда делителя частоты 2, б - выходной сигна фазовращателя 4, 0 - выходной сигнал усилителя-ограничителя 5, г - интервал счета блока 6 счета импульсов Q, д - интервал счета дополнительного блока 7 счета импульсов); на фиг. 4, а, б - диаграммы выходного напряжения фазовращателя, соответствующие различным углам поворота его ротора (а - случай , б - случай ). Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор импульсов 1, подключенный через последовательно соединенные делитель частоты 2 II формирователь 3 многофазного напряжения с входами фазовращателя 4, выход которого соединен с усилителем-ограничителем 5. Выход усилителя-ограничителя соединен с первыми входами блока 6 счета импульсов, дополпительного блока 7 счета импульсов и сумматора 8. Вторые входы блока 6 счета импульсов и дополнительного блока 7 счета импульсов соединены с генератором импульсов 1, а третьи - с выходом делителя частоты 2. Выходы блока счета импульсов и дополнительного блока счета импульсов соединены с входами сумматора 8, который соединен с делителем частоты 2. Устройство работает следующим образом. Импульсы генератора 1 поступают на вход делителя частоты. В процессе работы делителя частоты на выходе его разрядов образуются последовательности прямоугольных импульсов со скважностью, равной двум. Последовательности прямоугольных импульсов поступают на входы формирователя многофазпого напряжения, который формирует напряжение для питания фазовращателя 4. Выходной гармонический сигнал фазовращателя 4 поступает на вход усилителя-ограничителя 5, который усиливает и ограничивает по амплитуде сигнал с фазовращателя, превращая его в последовательность прямоугольных импульсов. Фазовый сдвиг а (фиг. 2, 3) этой последовательности относительно последовательности прямоугольных импульсов с выхода старшего разряда делителя частоты 2 пропорционален углу а поворота ротора фазовращателя 4. Блок 6 счета импульсов, получая сигнал делителя частоты от старшего разряда делителя частоты (фиг. 2, За и сигнал усилителяограничителя (фиг. 2, Зв), формирует интервал (см. фиг. 2, Зг), и, заполняя его счетными импульсами от генератора импульсов 1, фиксирует число, пропорциональное фазовому сдвигу а. Дополнительный блок 7 счета импульсов, получая сигнал от старшего разряда делителя частоты (фиг. 2, 3, а) и сигнал в (фиг. 2, 3) от усилителя-ограничителя 5 (фиг. 2, 3, е) формирует интервал (фиг. 2, 3, (3) и, заполняя его счетными импульсами от генератора импульсов 1, фиксирует число, пропорциональное фазовому сдвигу р (в идеальном случае р отличается от ее на величину я). Числа аир поступают с блоков счета импульсов 6 и 7 на сумматор 8. Сумматор 8, анализируя сигналы а, поступающие от старшего разряда делителя частоты 2, и сигналы в (фиг. 2, 3), поступающие от усилителя-ограничителя 5, определяет момент окончания счета чисел я и р и производит вычисление суммы если , или вычисление суммы а + + г. 2 если . Из фиг. 26 видно, что если , то р а+ . Подставим значение р в выражение (1) а л - т.1 а. + г. - Z 7.. 22 Из фиг. 36 видно, что если , то р а- -я; подставим значение р в выражение (2) ±1±J t + «-- +д /4.Л 2 -2Таким образом сумматор вырабатывает число, пронорциональное фазовому сдвигу а, который является углом поворота вала фазовращателя 4. Повыщение точности работы устройства можно пояснить с помощью диаграмм выходного напряжения фазовращателя 4 (фиг. 4, а, б). Пусть из-за изменения условий эксплуатации уровень срабатывания усилителя-ограничителя 5 изменяется на некоторую величину. Этому случаю соответствует смещение точки а в точку а . Для известных устройств это равносильно фазовой ошибке, равной Да а-а. В предлагаемом устройстве для формирования моментов, соответствующих точкам а и р, используется одна и та же схема усилнтеля-ограничителя 5, поэтому смещение точки а в точку а сопутствует смещение точки р в точку р , равное Др р-р. При отсутствии смещения (фиг. 4, а). я + р - 2 Подставим значение и Р Р/-Др я -г S -г. а - Да -f В - ДЗ - л а - --- L-L1 22 Если Да -Др, что в нреобразователях гол - код высокой точности может быть релизовано с отклонением второго порядка маости, то - Да - ДЗ - Дя + Да О, а, следовательно а 4- Р - а -f S - г. а г 1 . 22 Из выражения (5) следует, что в предлагамом устройстве при использовании смещеных значений а и р получаем точное значеие угла а. Аналогично для случая (фиг. 4,6). ее + 3 + г.а + р + тс Таким образом, предлагаемое устройство вободно от ошибок, вызываемых уходом пааметров элементов схем формирователей азовых импульсов в известных устройствах.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь многофазного напряжения с фазовращателем, и блок счета импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, в него введены дополнительный блок счета импульсов, сумматор и усилитель-ограничитель, вход которого соединен с фазовращателем, а выход - с первыми входами сумматора и блоков счета импульсов, вторые входы которых соединены с выходом генератора, а третьи - с выходом делителя частоты, выходы основного и дополнительного блоков счета импульсов соединены с входами сумматора, который соединен с делителем частоты.

Источники информации, принятые во вни10 мание при экспертизе:

1. Авт. св. № 256396, G 08С 9/00, 18.12.67.

(ji)t

- CiHt

- ClUt

- e)-tфиг. 3

a)

6i}C