Двухотсчетный преобразователь кода в угол Советский патент 1977 года по МПК G08C11/00 

геры строба, выходы которых подключены к первому II второму входам блока переключения импульсов, третий и четвертый входы которого подключены к выходам триггера уп равления. Пятый вход блока переключения импульсов управления соединен с выходом четвертого формирователя нмпульсов, шестой и седьмой входы - с выходами первого и второго формирователей импульсов, а выходы - с входами усилителя. Первые входы многовходовых элементов И объединены и подключены к первому разряду счетчика грубого отсчета. Вторые входы первого и четвертого многовходовых элементов И объединены н соединены со вторым разрядом счетчика грубого отсчета. Третьи входы первого и второго многовходовых элементов И соединены с третьим разрядом счетчика грубого отсчета. Четвертые, пятые и шестые входы первого, второго и четвертого многовходовых элементов И объединены и иодключены к одноименным разрядам счетчика грубого отсчета. Вторые входы второго и третьего многовходовых элемептов И объединены и подключены ко второму разряду счетчика грубого отсчета. Третьи входы третьего и четвертого многовходовых элементов И объединены и подключены к третьему разряду счетчика грубого отсчета. Четвертый, пятый и шестой входы третьего многовходового элемента И подключены к соответствуюшему разряду счетчика грубого отсчета, шестой разряд которого соединен со входом третьего формирователя импульса.

Поставленная нель достигается еше и тек. что блок переключения импульсов управления выполнен на элементах И и ИЛИ. Первые Входы трехвходовых элементов И соединен, с первой н второй входными клеммами блока. Вторые входы этих элементов И объединены и соединены с четвертой входной клеммой блока. Третьи входы трехвходовых элементов И объединены и соединены с шестой входной клеммой , а выходы этих элементов И подключены к первым входам элементов ИЛИ, выходы которых соединены с выходами блока. Вторые входы элементов ИЛИ подключены к выходам двухвходовых элементов И, первые входы которых объединены и соединены с третьей входной клеммой блока, а вторые входы соединены с пятой и седьмой входными клеммами блока.

На фпг. 1 -13ображена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2-5 - временные диаграммы, поясня ош,ие его работу.

Двухотсчетный преобразователь код - угол содержит генератор 1 импульсов, выход которого подключен к входам счетчиков точного 2 и грубого 3 отсчетов и пересчетный блок 4, соединенный с блоком формирования напряжения питания 5, соединенным с фазовраш,ателем грубого 6 и точного 7 отсчетов, связанных между собой через редуктор 8. К выходам фазовраш,ателей подключены формирователи импульсов 9 и 10. Выходы разрядов счетчи а 3 грубого отсчета соединены с

входами многовходовых элементов И //-14. Выход последнего разряда этого счетчика через формирователь /5 нмпульсов от перепада потенциала соединен с первыми входами триггера строба 16 врашения двигателя влево и триггера строба 17 врашення двигателя вправо. Выход элемента И // соединен с вторыми входами триггера строба 16 и триггера строба 18 точного преобразования, первый вхоа.

которого соединен со вторым входом триггера 17 и выходом элемента И 12. Выход элемента И 13 соединен с первым входом триггера строба 19 грубого преобразования, второй вход которого соединен с выходом элемента Р1 14.

Выходы триг еров 18 и 19 через элементы И 20 н 21 подключены ко входам триггера 22 унравлення нереключеннем. Вторые входы элементов И 20 и 2/ соединены с выходом

формирователя 10 грубого отсчета.

Триггер 22 управляет блоком 23 переключения нмпульсов управления усилителем 24. Последний управляет двигателем 25, который кинематически связан с валом фазовраш,ателя 7 точного отсчета.

Блок 23 переключения импульсов состоит из первой группы элементов И 26 на два входа, элементов И 27 на три входа, элементов ИЛИ 28 на два входа н второй группы элементов И 29 на два входа, элементов И 30 на три входа н элементов ИЛИ 31 на два входа. Первые входы элементов VI 26 v( 29 соединены с первым выходом триггера 22 управления переключением, второй выход которого соединен с первыми входами элементов И 27 и 30. Второй вход элемента И 26 соединен с выходом формирователя 9 импульсов точного отсчета, а второй вход элемента И 29 подключе 1 к выходу последнего разряда счетчика 2 точного отсчета через формирователь 32 имнульсов от нерепада потенциала. Вторые входы элементов И 27 и 30 соединены с выходом формирователя 10 импульсов грубого отсчета. Третьи входы элементов И 30 н 27 соединены с выходами триггеров 16 н 17. Выходы элементов И. 29 и 30 через элемент ИЛИ 31 под лючены к первому входу усилителя 24, а выходы элементов И 26 и 27 через элемент ИЛИ 28 подключены ко второму входу этого

усилителя.

На входы усилителя 24 управляюшие сигналы поступают в виде двух серий периодически повторяющихся имгтульсов (см. фиг. 2). Величина временного интервала между импульсами двух серий определяет значение выходного сигнала усилителя.

Если импульсы на втором входе усилителя 24 расноложены в середине между импульсамн на первом входе усилителя 24, то положительный временной строб, формируемый входным каскадом усилителя, равен отрицательному н на выходе усилителя сигнал, управляющий двигателем, отсутствует. Отклонение положения импульсов от середины приводит к изменению соотношения длительноетей положительного и отрицательного стробов. На выходе усилителя появляется сигнал вращающий двигатель в одну либо другую сторону, причем величина сигнала и соответственно скорость вращения двигателя, меняются от изменения соотношения стробов. Наличие импульсов только на первом входе усилителя 24 приводит к формированию положительного строба длительностью, равной периоду импульсов, т. е. к постоянному положительному потенциалу. Отрицательный строб отсутствует. В этом случае на выходе усилителя появляется максимальный сигнал, вращающий двигатель, например, влево.

Наличие импульсов только на втором входе усилителя 24 соответственно приводит к формированию на выходе усилителя максимального сигнала, вращающего двигатель вправо.

Предлагаемый преобразователь код - угол работает следующим образом.

Генератор импульсов / вырабатывает импульсы частоты /, которые поступают на входы счетчиков точного 2 и грубого 3 отсчетез и пересчетного блока 4. Последний делит входную частоту / на 2, где п - число разрядов пересчетного блока. Блок формирования напряжения питания 5 вырабатывает синусоидальное напряжение частоты //2, фаза которого синхронизирована с фазой импульсов генератора 1. Фазы могут совпадать или не совпадать, что зависит от конкретного исполнения блока 5 и не сказывается на работе преобразователя (на фиг. 3 синусоидальное напряжение и колебаиие напряжения на единичном выходе последнего разряда пересчетного блока 4 изображены совпадающими по фазе). Частоты колебаний напряжений на выходах последнего разряда счетчиков 2 и 5 равны частоте колебаний напряжения на выходе блока 4. Если число разрядов в счетчиках 2 и 5 меньше, чем в блоке 4, то для достижения равенства частот колебаний с выходов блоков 2, 3 w 4 на входы счетчиков импульсы подаются с выходов соответствующих разрядов блока 4.

Если начальные состояния счетчиков одинаковы, то фазы колебаний напряжений совпадают. Введение кода в счетчики .2 и 5, например, при нулевом состоянии блока 4, сдвигает фазы колебаний напряжений на выходах счетчиков 2 VI 3 относительно колебаний напряжения на выходе блока 4 соответственно и относительно синусоидального напряжения питания (на фиг. 3 колебания, обозначенные «1 вых. 2 или 3, сответствуют различным начальным кодам на счетчиках 2 или 3).

Фазы выходных напряжений фазовращателей грубого 6 и точного 7 отсчетов пропорциональны углу поворота выходного вала. При записи в счетчиках 2 и 5 определенных кодов и совпадении фаз колебаний напряжений с выходов счетчика 2 и фазовращателя 7 и с выходов счетчика 3 и фазовращателя 6

угловые положения валов фазовращателей равны кодам, записанным в счетчиках.

Код, подлежащий преобразованию в угол поворота, по частям записывается в счетчики

2 и 3. Вначале грубое преобразование происходит при максимальной скорости вращения двигателя, а затем точное. Зона точного преобразования занимает угол 2n/i по OTHomeHHKj к выходному валу (где / - коэффициент редукции редуктора 8). На фиг. 4 изображены временные диаграммы сигналов при точном преобразовании, которое определяется наличием разрешающего потенциала на элементах И 26 и 29 блока 23 от триггера 22 («1 2 -

5 колебание напряжения на единичном выходе последнего разряда счетчика 2). Формирователь 32 формирует импульсы от отрицательного перепада потенциала на выходе счетчика 2. Этот импульс через элементы И 29 и

ИЛИ 3J блока 23 поступает на первый вход усилителя 24. Формирователь 9 формируе-т импульсы из выходного напряжения фазовращателя 7 при нереходе его через нуль в положительном направлении. Фаза этого напряжения относительно колебания напряжения «} 2 может быть любой. На фиг. 4 изображены два значения фазы 7, 7 и соответственно фазовые импульсы 9 и 9. Задача заключается в совмещении фаз «I 2 и выходного напряжения фазовращателя 7. Фазовые импульсы с выхода формирователя 9 через элементы И 26 и ИЛИ 28 поступают на второй вход усилителя 24. Входной каскад усилителя формирует строб в соответствии с временным

5 расположением импульсов с выходов блоков 32 и 9. Как видно из фиг. 4, расположение фазового импульса по диаграмме 9 приводит к формированшо в усилителе сигнала «Строб. Как уже было сказано, в этом СЛУ0 чае двигатель вращается внраво, причем вращение происходит до совпадения фазы выхолного напряжения с фазовращателя 7 с фазой « 2. В момент совпадения фаз усилитель формирует положительиые п отрицательные

5 стробы равной длительности, что приводит к отсутствию управляющего сигнала на выходе усилителя.

Расположение фазового импульса по диа грамме 9 приводит к формированию сгпна0 ла «Строб и к вращению двигателя влево до устранения сдвига фаз между выходным напряжением и напряжением «1 2.

Устранение рассогласования, т. е. преобразование кода в угол поворота происходят

при вращении вала двигателя в сторону наименьшего рассогласования.

Рассмотрим грубое преобразование. Допустим, что коэффициент редукции редуктора 5 равен 16. В этом случае в счетч п 3 сывается четыре старших разряда заданного кода. Счетчик 3 содержит доиолнительныо разряды со стороны младших разрядов (на фиг. 1 изобрал :ены два младших разряда). В этих разрядах в момент записи кода уста65 навливаются нули. Эти разряды служат для

выделения зон точного или грубого преобразования. На фиг. 5 изображены временные диаграммы сигналов при грубом преобразовании (диаграммы , , , 3 изображают напряжеиия на единичных выходах /-6 разрядов счетчика 3). Выходное напряжение на выходе фазовращателя 6 до начала преобразования может иметь произвольную фазу относительно напряжения 3 (6, 6 и - три произвольных расположения выходного напряжения, 10, 10 и - соответствующие фазовые имг ульсы, формируемые формирователем 10 при переходе через нуль выходного напряжения от отрицательного значения к положительному).

Задача грубого преобразования заключается в приблизительном совмещении фаз Л и выходного напряжения блока 6, до введения фазы последнего в зону А (фиг. 5), где код может быть преобразован по точному отсчету. Так как фазовый импульс rj)y6oro отсчета формируется с большой погрешиостьго, то признаком перехода иа точное преобразование берут в.чожденне фазового импульса з некоторый меньщий интервал внутри зоны /1. При этом необходимо иметь гарантированное попадание угла поворота в зону, где точный отсчет приводит к однозначному преобразованию. Для формирования этого иитервалз служат элементы И // и 12, отрицательные перепады на выходах которых формируются при кодах 111110, 101110 на счетчике 5-.Н.а триггере 18 они формируют строб для установки триггера 22 управления иереключениеы на точное преобразование. Установка происходит через элемент И 20 фазовым нлтульсом с выхода формирователя 10.

Триггер 16 формирует строб от фронта потенциала с выхода элемента И 7/ до импульса с выхода формирователя 15, формирующе го импульс от отрицательного перепада потеициала иа единичном выходе последнего разряда счетчика 3.

Расположение фазового импульса в пределах этого строба, например W, указывает, что вал двигателя должен вращаться влево. Еслн триггер 22 находится на грубом преобразовании, то элемент И 30 блока переключения 23 открыт для импульсов с выхода формирователя 10, которые, пройдя через элемент ИЛИ 31, поступают на первый вход усилителя 24 и вызывают вращение двигателя влево.

Триггер 17 формирует строб от импульси формирователя 15 до фроита потенциала с выхода элемента И 12. Расположение фазового импульса в пределах этого строба, например 10, при наличии грубого преобразования от триггера 22 указывает иа необ.кодимость вращения двигателя вправо. В этом случает элемент И 27 открыт, и фазовые импульсы, пройдя через элемент И 27 и ИЛИ 28. поступают на второй вход усилителя 24. При этом двигатель получает вращение вправо.

Управление двигателем фазовыми импульсами грубого отсчета происходит до тех пор, пока фазовый импульс () не попадет в пределы строба триггера 18. После этого триггер 22 перебрасывается на точное преобразование. Элемеиты И 27 и 30 закрываются, эле.менты И 26 и 29 открываются, и начинается управление двигателем фазовыми имиульсами точиого отсчета, как было описано выще.

В результате преобразования кода по точному отсчету фазовый импульс с выхода формирователя JO может выйти за пределы строба триггера 10 в случае, когда преобразуемый угол находится на краю зоны точного преобразования, поэтому при наличии точиого иреобразования на триггере управления 22 он не должен переключаться на грубое преобразование сразу после выхода фазового импульса грубого отсчета за пределы строба триггера

18. Для иереключення триггера управления 22 иа триггере 19 вырабатывается специальный строб. Фазовый импульс с выхода формирователя 10, появляющийся в пределах этого строба, через элемент И 21 перебрасывает

триггер 22. Строб иачпнается от фронта потенциала с выхода элемента И 13, появляющегося при коде 100001 на счетчике 3, и заканчивается фронтом потенциала с выхода элемеита И М, возникающим при коде 110110

иа счетчике 3. Времеиной иитервал от сигнала с выхода элемеита И М до сигнала с выхода И 13 должен быть больше суммарного интервала из зоны А точного преобразования, и интервала, соответствующего максимально

возможной погрещности грубого отсчета. Каждый импульс с выхода формирователя 10, появляющийся во времени в пределах строба триггера 19, через элемент И 21 поступает на установку триггера 22 на грубое преобразование. В промежутке между стробами триггеров 8 и 19 устаиовочиые импульсы через элементы И 20, И 21 отсутствуют. Триггер 22 сохраняет ранее установленное значение.

На фиг. 5 числовые обозначения изображают потенциалы на выходах соответствующих узлов.

Предложенный преобразователь, как и прототип, уменьшение рассогласования до нулевого значения вначале производит на

большой скорости, а в зоне малых рассогласований ведет плавно и с высокой точностью, используя точный отсчет.

В предложенном преобразователе, по сравнению с прототипом, отсутствуют второй

двигатель и муфта с блоком переключения. Переключение управляющих импульсов на входе усилителя дает возможность избежать переключения сигнала на выходе усилителя. Переключение на выходе сложнее, чем переключение импульсов, которое осуществляется н логических элементах И и ИЛИ.

Следовательно, предложенный иреобразо сатель проще, чем известный и позволяет уменьшить объем оборудования в устройстве

преобразования кода в угол поворота вала.

Формула изобретения

1. Двухотсчетный преобразователь кода в угол, содержащий фазовращатели грубого и точного ОТсчетов, соединенные кинематически между собой и с валом двигателя, вход которого соединен с выходом усилителя, выход генератора импульсов соединен со входами счетчиков точного и грубого отсчетов и пересчетного блока, выход которого через блок фор мирования напряжеиия питания подключен ко входам фазовращателей точного и грубого отсчетов, выходы которых соединены со входами первого и второго формирователей имиульсОВ, выход второго формирователя импульсов соединен со входами элементов И, входы третьего и четвертого формирователей импульсов соединены с выходами соответствующих счетчиков грубого и точного отсчетов, триггеры строба, выходы которых через соответствующие элементы И соединены со входами триггера управлеиия, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, в него введены блок переключения импульсов управления, многовходовые элементы И и дополнительные триггеры строба, выходы которых подключены к первому и второму входам блока переключения импульсов, третий и четвертый входы которого подключены к выходам триггера управления; пятый вход блока переключения импульсов управления соединен с выходом четвертого формирователя импульсов, щестой и седьмой входы - с выходами первого и второго формирователей импульсов; выходы блока переключения импульсов управления подключены к входам усилителя; первые входы многовходовых элементов PI объединены и подключены к первому разряду счетчика грубого отсчета; вторые входы первого и четвертого многовходовых элементов И объединены и соединены со вторым разрядом счетчика грубого отсчета; третьи входы иервого и второго многовходовых элементов И соединены с третьим разрядом счетчика грубого отсчета; четвертые, пятые и щестые входы первого, второго и четвертого многовходовых элементов И объединены и подключены к одноименным разрядам счетчика грзбого отсчета; вторые входы второго и третьего многовходовых элементов И объединены и подключены ко второму разряду счетчика грубого отсчета; третьи входы третьего и четвертого мпоговходовых элементов И объединены и подключены к третьему разряду счетчика грубого отсчета, четвертый, пятый и шестой входы третьего многовходового элемента И подключены к соответствую щему разряду счетчика грубого отсчета, щестой разряд которого соединен со входом третьего формирователя импульса.

2. Преобразователь по п. 1, отличающ и и с я тем, что в нем блок переключения импульсов управления выполнен на элементах И и ИЛИ; первые входы трехвходовьтх элементов И соединены с первой и второй входными клеммами блока, вторые входы этих же элементов И объединены и соединены с четвертой входной клеммой блока, третьи входы И объединены и соединены с щестой входной клеммой блока; выходы этих элементов И подключены к первым входам элементов ИЛИ, выходы которых соединены с выходами блока; вторые входы элементов 1--1ЛР1 подключены к выходам двухвходСВых элементов И, первые входы которых объединены и соединены с третьей входной клеммой блока, а вторые входы соединеиы с пятой и седьмой входными клеммами блока.

Источники илформации, принятые во DHI;мание при экспертизе:

1.Авт. свид. СССР Л 410-133, кл. G 08с 900 от 29.05.72.

2.AST. свид. СССР № 408353. кл. G 08с 9/00 от 14.02.72.

. J L

CmpaS

Bi,ix 5 ,x4„t /M2 L

u/ru }