Многоканальный преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1976 года по МПК G08C9/04 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматического управления и измерения.I

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатели, нулевые дете сторы, триггеры, вентили управления, счетчики грубого и точного отсчетов, генератор СЕшхронизнрующих импульсов 1.

В этом преобразователе заполнение счетчиков грубого и точного отсчетов происходит независимо друг от друга, причем цепь для передачи единицы переноса между младщим разрядом счетчика грубого отсчета и старшим разрядом счетчика точного отсчета отсутствует.

Недостаток этого преобразователя - невысокая точность работы.

Наиболее близким по технической сущности к рассматриваемому устройству является многоканальный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатели грубого и точного отсчета, выходы которых подключены к входам группы нулевых детекторов, генератор импульсов, подсоединенный к первому входу первого вентиля, второй вход которого связан с выходом первого триггера, а первый выход счетчика точного отсчета - с первым входом регистра, счетчик грубого отсчета и щифратор 2.

Указанное устройство также не обеспечивает достаточной точности работы.

Цель изобретения - повыщение точности работы преобразователя.

Это достигается тем, что в преобразователь введены коммутаторы, блок коррекции ощибки и дополнительный счетчик. Выход последнего непосредственно подключен к одним входам первого и второго коммутаторов, другие

входы которых соединены соответственно с выходами группы нулевых детекторов, и через щифратор к первым входам второго вентиля, третьего коммутатора и блока коорекции ощибки, а выходы первого и второго коммутаторов - соответственно к первым входам первого и второго триггеров. Второй вход первого триггера соединен с выходом третьего вентиля, с первым входом третьего триггера и с вторым входом второго вентиля, выход второго вентиля - с вторым входом второго триггера, а выход второго триггера - с первым входом четвертого вентиля, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к первому

входу счетчика точного отсчета. Второй выход последнего связан с вторыми входами блока коррекции ощибки и третьего коммутатора, выход которого подключен к второму входу регистра, а третий вход - к третьему входу

блока коррекции ощибки и к первому выходу счетчика грубого отсчета, второй выход кото рого соединен чС третьим входом регистра, а первый и второй входы - соответственно с выходами первого вентиля и блока коррекции ошибки. Выход блока питания через нулевой детектор подключен к первому входу пятого вентиля, второй вход которого связан с выхо дом четвертого триггера, а выход - с первыми входами третьего и шестого вентилей, вторые входы которых подключены соответственно к выходам третьего триггера. Второй вход третьего триггера соединен с выходом шестого вентиля,с четвертым входом блока коррекции ошибки и с первым входом четвертого триггера, второй вход последнего - с управляюш,ими входами каждого счетчика. Функциональная схема преобразователя представлена на чертеже. Устройство содержит фазовращатели грубого 1 и точного 2 отсчета, нулевые детекторы 3, 4, коммутаторы 5, 6, 7, шифратор 8, дополнительный счетчик 9, триггеры 10-13, генератор 14 импульсов, вентили 15-20, блок 21 коррекции ошибки, блок 22 питания, счетчики грубого 23 и точного 24 отсчета, регистр 25. Выходы фазовращателей грубого 1 и точного 2 отсчета связаны с нулевыми детекторами 3, вход нулевого детектора 4 - с блоком 22 питания вместе со статорными обмотками фазовращателей грубого и точного отсчетов. Выходы нулевых детекторов 3, связанных с фазовращателями грубого отсчета, подключены к входам коммутатора 6, а выходы нулевых детекторов 3, связанных с фазовращателями точного отсчета, - к входам .коммутатора 7. Другие входы коммутаторов 6, 7 вместе с входом шифратора 8 подсоединены к выходу дополнительного счетчика 9, выход коммутатора 6 - к первому входу триггера 10, а выход коммутатора 7 - к первому входу триггера И. Выход триггера 10 соединен с вторым входом вентиля 16, выход триггера 11 -с первым входом вентиля 19, а первый и второй входы вентилей 16 и 19 - с выходом генератора 14 импульсов. Выход нулевого детектора 4 подключен к первому входу вентиля 15, второй вход которого связан с выходом триггера 13, выход вентиля 15 - к первым входам вентилей 17 и 18, а вторые входы вентилей 17 и 18 - к выходам триггера 12. Выход вентиля 17 связан с первым входом триггера 12, с вторым входом триггера 10 и с вторым входом вентиля 20, выход которого подключен к второму входу триггера И. Выход вентиля 18 соединен с вторым входом триггера 12, с четвертым входом блока 21 коррекции ошибки и с первым входом триггера 13, выход щифратора 8 - с первыми входами коммутатора 5, блока 21 коррекции ошибки и вентиля 20. Третьи и вторые входы блока коррекции ошибки и коммутатора 5 соединены между собой, а также с первым выходом счетчика 23 грубого отсчета и с вторым выходом счетчика 24 точного отсчета. Выход блока 21 кор- 6 6 рекции ошибки подключен к второму входу счетчика 23 грубого отсчета, первый выход счетчика 24 точного отсчета, выход коммутатора 5, второй выход счетчика грубого отсчета - к первому, второму и третьему входам регистра 25. Второй вход триггера 13 связан с управляюшими входами счетчиков грубого и точного отсчетов. Выходы вентилей 16, 19 соответственно подключены к первым входам счетчиков грубого и точного отсчетов. Коммутатор 5 коммутирует коды согласующих разрядов счетчика грубого и точного отсчетов на определенных входах регистра в зависимости от отсчетности данного канала. Коммутаторы 6 и 7 в соответствии с номером канала преобразования осуществляют коммутацию сигналов, поступающих соответственно с нулевых детекторов, связанных с фазовращателями грубого отсчета, и с нулевых детекторов, связанных с фазовращателями точного отсчета. Блок коррекции ощибки обеспечивает согласование отсчетов после анализа состояний согласующих разрядов счетчиков грубого и точного отсчетов путем изменения состояния корректируемого разряда счетчика грубого отсчета. Дополнительный счетчик определяет номер канала преобразования и управляет работой коммутаторов 6 и 7, а через шифратор определяет отсчетность данного канала. Работает преобразователь следующим образом. На выходе блока 22 питания имеется два напряжения, сдвинутые относительно друг друга на 90°. Эти напряжения подаются на статорные обмотки фазовращателей 1, 2. Одно из них (опорное напряжение) поступает на вход нулевого детектора 4. С ротором каждого фазовращателя связан входной вал, угол поворота которого надо преобразовать в двоичный код. На чертеже а-ц, a,z, . .. аьу - углы поворота фазовращателей грзбого отсчета; «-21, а22, . . ссалг - углы поворота фазовращателей точного отсчета, где N н М - число фазовращателей, причем N может быть больше или равном. Фаза напряжения, снимаемого с обмотки ротора любого фазовращателя, сдвигается относительно фазы опорного напряжения на величину, пропорциональную углу поворот-, ротора, а следовательно, и входного вала В момент перехода синусоиды напряжения через нуль от отрицательной полуволны-к поожительнои полуволне на выходе нулевых етекторов 3 появляются управляющие иму-ьсы, поступающие на коммутаторы 6, 7. Преобразование начинается с приходом нешних сигналов «Начало преобразования а вход дополнительного счетчика 9, на втоой вход триггера 13 и а управляющие вхоы счетчиков грубого 23 и точного 24 отсчета. ти сигналы меняют содержимое счетчика 9. иксирующего номер канала преобразования, на единицу, устанавливают триггер 13 в положение, когда вентиль 15 открыт и сбрасывают счетчики грубого и точного отсчетов. Если содержимое счетчика 9 соответствует номеру двухотсчетного канала, то с выхода шифратора поступает разрешающий потенциал на вентиль 20, блок 21 коррекции опибки и коммутатор 5. При этом управляю--,г1Й импульс (старт-импульс) с выхода нулевого детектора 4 через вентили 15 и 17 перебрасывает триггер 12 и устанавливает триггер 10 и через вентиль 20 триггер 11 так, что импульсы генератора 14 через вентили 16, 19 соответственно начинают поступать на первые счетные входы счетчиков грубого и точного отсчетов. Заполнение их заканчивается с момента переброса триггеров 10, 11 другими управляющими импульсами (стоп-импульсами), поступившими на первые входы этих триггеров с соответствующих нулевых детекторов через коммутаторы 6, 7. Выходы триггеров 10, 11 блокируют вентили 16, 19. Таким образом, в счетчиках фиксируется число, пропорциональное временному интервалу между старт-импульсом и стоп-импульсами. В свою очередь временной интервал пропорционален сдвигу фаз напряжений опорного и с выхода фазовращателей 1, 2 данного канала, а значит, и углу поворота входного вала. В соответствии с содержимым дополнительного счетчика 9 коммутаторы 6, 7 выбирают стоп-импульс, поступающий с выхода нулевого детектора соответствующего канала, а щифратор 8 фиксирует отсчетность этого канала преобразования. В блоке 21 коррекции ошибки постоянно проводится анализ состояний согласующих разрядов счетчиков грубого и точного отсчетов. В результате этого анализа на второй вход счетчика грубого отсчета поступает ИМПУЛЬС, который либо прибавляет единицу к содержимому счетчика грубого отсчета, либо вычитает единицу. Следующий ИМПУЛЬС с выхода нулевого детектора 4 перебрасывает триггер 12. устанавливает триггер 13 в нулевое положение, при этом выход его блокирует вентиль 15. По этому импульсу на выходе блока 21 коррекции ошибки в результате анализа согласующих разрядов счетчиков грубого и точного отсчетов вырабатывается импульс коррекции. Информация с второго выхода счетчика грубого отсчета, с первого выхода счетчика точного отсчета и с выхода коммутатора 5 заносится в регистр 25. С выхода коммутатора 5 в регистр 25 записывается состояние согласующих (старщих) разрядов счетчика точного отсчета, а выходы согласующих разрядов счетчика грубого отсчета заблокированы. После записи информации со счетчиков 23, 24 ц из коммутатора 5 в регистр 25 цикл преобразования по данному каналу заканчивается, преобразование по следующему каналу начинается с приходом очередных сигналов «Начало преобразования. Аналогично происходит работа преобразователя по одноотсчетному каналу с той разницей, что выход шифратора 8 блокирует второй вентиль 20 и выход блока 21 коррекции ошибки, а в регистр 25 записывается содержимое информационных (старщих) разрядов счетчика грубого отсчета и через коммутатор 5 содержимое согласующих (младщих) разрядов счетчика грубого отсчета. В двухотсчетных каналах фазовращатели связаны между собой механической передачей, передаточное число которой равно числу информационных разрядов счетчика грубого отсчета, не считая числа согласующих (младщих) разрядов. Отсчетность в предлагаемом преобразователе жестко закреплена за каждым номером канала. Как видно из описания работы преобразователя, в двухотсчетном канале измерения vrлового положения фазовращателей по грубому и ТОЧНОМУ каналу происходят независимо друг от друга. Младщий разряд счетчика грубого отсчета и старший разряд счетчика точного отсчета изменяются в резко отличающихся границах тппусков. Поэтому изменение значения гтяпHiero разряда счетчика точного отсчета (перенос единицы не всегда происходит с изменением значения младщего разряда счетчика грубого отсчета. Эта ошибка измерения равна «весу младщего разряда грубого отсчета. Для того, чтобы уменьщить эту погрешность и сделать ее равной величине «веса младитето разряда точного отсчета в предлагаемом преобра.чователе введено согласование отсчетов, которое осуществляется блоком 21 коррекции ошибки. Согласование отсчетов сводится к анализу по логическим функциям содержимого согласующих разрядов грубого и точного отсчетов и корректировке кода в сиртчике грубого отсчета. Coглac ющиe разряды грубого отсчета позволяют измерить остаток от деления значения измеряемой величины в канале грубого отсчета на максимальный «вес точного отсчета. «Веса согласующих разрядов грубого отсчета должны совпадать с соответствующими «весами старших разрядов счетчика точHoio отсчета. Согласование отсчетов сводится к анализу состояний согласующих разрядов грубого и точнот-о отсчета и сравнению величины их разности с половиной максимального «веса точного отсчета по следующим логическим функциям Рц.. F-, которые получены, если число согласующих разрятов грубого отсчета равно трем, а число информационных разрядов в счетчиках грубого отсчета - пяти, в счетчиках точного отсчета девяти Р - 1.6-(2-7 + 2-3-8 + 3-7.8); .6.(2-7+2.3-8+ 3.7-8), где 1, 2, 3, 6, 7, 8 - единичные состояния триггеров 1, 2, 3-го разрядов (старших) счетчика точного отсчета и б, 7, 8-го разрядов (младших) счетчика грубого отсчета;

Т, 2, 3, 6, 7, 8 - нулевые состояния указанных триггеров.

Если при анализе состояний согласующих разрядов удовлетворяются условия функции F+, то прибавляется «1 к корректируемому разряду счетчика грубого отсчета, а если условия функции F-, то вычитается «1 из корректируемого разряда.

Анализ состояний согласующих разрядов грубого и точного отсчетов по приведенным выражениям и выработку сигналов на коррекцию содержимого информационных разрядов счетчика грубого отсчета осуществляет блок коррекции ощибки.

Погрешность в предлагаемом преобразователе не превышает «веса младшего разряда точного отсчета, так как корректировка содержимого счетчика грубого отсчета осуществляется. ио содержимому счетчика точного отсчета.

Использование в многоканальном преобразователе угла поворота вала в код коммутаторов, блока коррекции ошибки, дополнительного счетчика и соответствующих связей между блоками повышает точность работы устройства по сравнению с аналогичными устройствами, решающими ту же задачу.

Формула изобретения

Многоканальный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатели грубого и точного отсчетов, выходы которых подключены к входам группы нулевых детекторов, генератор импульсов, подключенный к первому входу первого вентиля, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, первый выход счетчика точного отсчета подключен к первому входу регистра, счетчик грубого отсчета и шифратор, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены коммутаторы, блок коррекции ошибки и дополнительный счетчик, выход которого непосредственно подключен к одним

входам первого и второго коммутаторов, другие входы которых соединены соответственна с выходами группы нулевых детекторов, и через шифратор соединен с первыми входами второго вентиля, третьего коммутатора и блока коррекции ощибки, а выходы ттервого и второго коммутаторов подключены соответственно к первым входам первого и второго триггеров, второй вход первого триггера соединен с выходом третьего вентиля, с первым входом третьего триггера и с вторым входом второго вентиля, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выход которого соединен с первым входом четвертого вентиля, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к первому входу счетчика точного отсчета, второй выход которого соединен с вторыми входами блока коррекции ощибки и третьего коммутатора, выход которого подключен к второму входу регистра, а третий вход - к третьему ВХОДУ блока коррекции ошибки и к первому выходу счетчика грубого отсчета, второй выход которого соединен с третьим входам регистра, а первый и второй входы - подключены соответственно к выходам первого вентиля и блока коррекции ошибки, выход блока питания через нулевой детектор подключен к первому входу пятого вентиля, второй вход которого соединен с выходом четвертого триггера, а выход - с первыми входами третьего и шестого вентилей, вторые входы которых подключены соответственно к выходам третьего триггера, второй вход которого соединен с выходом шестого вентиля, с четвертым входом блока коррекции ошибки и с первым входом четвертого триггера, второй вход которого соединен с управляющими входами каждого счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Дроздов Е. А. и др. Автоматическое преобразование и кодирование информации. - «Советское радио, М, 1964, с. 200

2.Авт. св. № 437120, кл. G 08С 9/04, 1973 (прототип).