Преобразователь углового положения вала в код Советский патент 1977 года по МПК H03M1/64 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования угла поворота первичных датчиков в цифровой код.

Известны преобразователи угол-код, в которых выпрямленное выходное напряжение сельсинного датчика сравнивается по амплитуде с его напряжением питания. Оба сравниваемых напряжения изменяются по синусоидальному закону. Время от момента перехода через нуль напряжения питания сельсина до момента равенства сравниваемых напряжений оказывается пропорциональным углу поворота ротора сельсина 1. Иаиболее близким к изобретению техническим решением является преобразователь углового положения вала в код, содержащий сельсин, первичная обмотка которого подключена к источнику напряжения питания, а вторичные обмотки через последовательно соединенные выпрямитель и переключатель - к одному из входов первого компаратора, один из выходов которого соединен с одним из входов триггера, блок грубого измерения, один из входов которого подключен к источнику напряжения питания, другие входы соединены со вторичными обмотками сельсина, первый выход блока грубого измерения соединен с другим входом переключателя, а второй выход соединен с одним из входов счетчика, генератор импульсов, выход которого соединен со входом блока управления, первый выход которого соединен с первым входом вентиля, а другие выходы блока управления - с соответствующими входами считывания и установки нуля счетчика, другой вход которого соединен с выходом вентиля, входы второго и третьего компараторов подключены к источнику напряжения питания 2J. Работа блока управления в режиме калибратора измерительного времени в подобных устройствах обеспечивает независимость показаний счетчика от колебаний частоты источника напряжения питания и генератора имлульсов, однако при этом быстродействие преобразователя получается сравнительно невысоким.

Целью изобретения является повышение быстродействия. В предложенном преобразователе это достигается тем, что в него введены элементы ИЛИ, дополнительный триггер и двухполуиериодный выпрямитель, вход которого соединен с источником напряжения питания, а выход соединен с другим входом первого компаратора, второй выход которого соединен с первым входом дополнительного триггера, выходы второго и третьего компараторов через первый и второй элементы ИЛИ соедннены со вторыми входами триггеров, выходы

которых через третий элемент ИЛИ соединены с управляющим входом вентиля.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного преобразователя.

Он содержит сельсин 1, первичная обмотка которого подключена к источнику 2 напрял :ения питания, а вторичные обмотки через выпрямитель 3 и переключатель - 4 к одному из входов первого компаратора 5, другой вход которого через двухполупериодный выпрямитель 6 связан с источником напряжения питания, а выходы - с соответствующими входами триггера 7 и дополнительного триггера 8; блок 9 грубого измерения, входы которого соединены со вторичными обмотками сельсина и источником напряжения питания, а выходы - с переключателем и счетчиком 10; второй и третий компараторы 11 и 12, входы которых подключены к источнику напряжения питания, а выходы через логические элементы ИЛИ 13 и 14 - к другим входам триггеров 7 и 8; логический элемент ИЛИ 15, соединяющий выходы обоих триггеров с управляющим входом вентиля 16, генератор 17 импульсов и блок 18 управления, в состав которого входят вентиль 19, делитель 20 частоты и триггер 21.

Цикл измерения начинается с момента подачи импульса на вход «Запуск триггера 21 и установочный вход (Уст. «О) счетчика 10. При этом счетчик 10 сбрасывается в нуль, а триггер 21 устанавливается в такое полол ение, при котором вентиль 19 оказывается открытым для импульсов генератора 17. Момент запуска должен быть засинхронизирован с напряжением t/n питания, в противном случае возникает погрешность, обусловленная возможностью потери в течение времени измерения пачки или доли пачки счетных импульсов.

Напряжение выходных обмоток сельсина 1 и .напряжение t/n источника 2 питания поступают на блок 9 грубого измерения. Этот блок в зависимости от фазовых соотношений между указанными напряжениями формирует код NI грубого отсчета угла поворота ротора сельсина, который соответствует углам 6 60°/ (где , 2, 3, ...) и заносится непосредственно в старшие декады счетчика 10, и сигнал управления переключателем 4, который подключает на вход компаратора 5 одно из трех выпрямленных в выпрямителе 3 фазных напряжений сельсина. Напряжение L/n питания детектируется двухполупериодным выпрямителем 6 (без элемента сглаживания) и подается на другой вход компаратора 5.

При переходе напряжения Un питания через нуль из отрицательной области в положительную компаратор И формирует импульс, который проходит через элемент ИЛИ 13 и устанавливает триггер 7 в положение «1, при котором импульсы от генератора 17 через вентиль 19, открытый управляющим потенциалом с выхода триггера 21 блока 18 управления в течение всего времени измерения, и вентиль 16, открытый управляющим потенциалом с выхода триггера 7 через элемент ИЛИ 15,

проходят на счетчик 10. Этот импульс устанавливает триггер 8 в положение «О, пройдя через элемент ИЛИ 14. В момент времени, соответствующий равенству напряжений t/n и t/B, компаратор 5, выполненный по схеме с потенциальными выходами, изменяет свое состояние, в результате чего триггер 7 перебрасывается в исходное положение, вентиль 16 закрывается и поступление импульсов с генератора 17 на счетчик 10 прекращается.

Состояние компаратора 5 в дальнейшем не изменяется до тех пор, пока вторично в рассматриваемом полупериоде напряжение Un не станет равным UE- В этот момент времени

триггер 8 устанавливается в положение «1, открывается вентиль 16 и импульсы от генератора 17 поступают на счетчик 10. При переходе напряжения f/n питания через нуль из положительной области в отрицательную компаратор 12 формирует импульс, который проходит через элемент ИЛИ 14 и устанавливает триггер 8 в исходное состояние. В результате разрешающий потенциал, поданный с выхода триггера 8 на управляющий вход вентиля 16

через элемент ИЛИ 15, снимается, но поступление импульсов от генератора 17 на счетчик 10 не прекращается, так как одновременно импульс с выхода компаратора 12 проходит через элемент ИЛИ 13 и устанавливает триггер 7 в положение «1, при котором счетные импульсы через открытые вентили 19 и 16 (вентиль 16 теперь открыт управляющим потенциалом с выхода триггера 7 через элемент ИЛИ 15) продолжают поступать на счетчик 10.

В дальнейшем процесс аналого-цифрового преобразования происходит в последовательности, описанной выше. После прохождения заранее заданного чиела счетных импульсов, обычно кратного 360, делитель 20 частоты выдает сигнал, который перебрасывает триггер 21, в результате чего вентиль 19 закрывается, и поступление счетных импульсов от генератора 17 прекрашается. Одновременно этот же сигнал поступает на счетчик 10, разрешая считывание его содержимого.

Интервал времени между импульсом, соответствующим моменту запуска триггера 21, и

импульсом считывания оказывается равным времени измерения.

Общее количество импульсов, прошедших на счетчик 10 в течение интервала измерительного времени, пропорционально углу 6 поворота ротора сельсина и не зависит от колебаний частоты источника напряжения питания и генератора импульсов.

Схема предложенного преобразователя с постоянным временем измерения, уменьшенным до минимально возможного значения, за исключением самого датчика -и выпрямителей, состоит из дискретных функциональных узлов, входящих в состав ЦВМ, - триггеров, компараторов, логических схем и т. д. Это позволяет использовать при его проектировании наиболее перспективные эле.мепты - микросхемы, обеспечить высокую надежность н минимальные габаритные размеры.

Формула изобретения

Преобразователь углового положения вала в код, содержавший сельсин, первичная обмотка ;(оторого подключена к источнику напряжения питания, а вторичные обмотки через последовательно соединенные выпрямитель и переключатель - к одному из входов первого компаратора, один из выходов которого соединен с из входов триггера, блок грубого измерения, один из входов которого подключен к источнику напряжения питания, другие входы соединены со вторичными обмотками сельсина, нервый выход блока грубого измерения соединен с другим входом переключателя, а второй выход соединен с одним из входов счетчика, генератор импульсов, выход которого соединен со входом блока унравления, нервый выход которого соединен с первым входом вентиля, а другие выходы блока управления - с соответствуюииши входами

считывания н установки нуля счетчика, другой вход которого соединен с выходом вентиля, входы второго и третьего компараторов подключены к источнику напряжения питания, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены элементы ИЛИ, дополнительный триггер и двухполунериодный выпрямитель, вход которого соединен с неточником напряжения питания, а выход соединен с другим входом первого компаратора, второй выход которого соединен с первым входом дополнительного триггера, выходы второго и третьего компараторов через первый и второй элементы ИЛИ соединены со вторыми входами триггеров, выходы которых через третий элемент ИЛИ соединены с управляющим входом венгиля. Иеточм хп инфор: 1ан;:и, принятые во внпманне прн экспертизе:

1.Авторское свидетельство Л 414615, кл. G С8С 9/04, 1972.

2.Авторское сви.1ете.1ьство Л 428427, кл. G 08С 9/04, 1972