Преобразователь угловых перемещений в код Советский патент 1977 года по МПК G08C9/04 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД

1

Изобретение относится к области автоматики и вьиислительной техники и может быть использовано для автоматического ввода информации об углйвых перемещениях вала в ЦВМ.

Известен преобразователь угла в код с индукционными фазовращателями, имеющими две выходные обмотки, в которых суммируются фазовые сдвиги двух выходных напряжений 1. .

Недостатком этого преобразователя является сравнительно малое быстродействие, так как время преобразования складьшается из времени измерения фазового сдвига l/i между питающим напряжением и напряже1шем первой обмотки ротора и времени измере1шя фазового сдвига между напряжениями роторных обмоток.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь угловых перемещений в код, содержащий фазовращатель, выходы которою соединены со входами первого и второго нуль-органов, делитель частоты и счетчик. Выход первого нуль-органа подключен к S-входу первого триггера, выход которого соединен с первым входом первою элемента И. Выход третьего нуль-органа подключен к S-входу ьторого триггеfa, выход которого с-оединен с первым входом

второго элемента И. Выход генератора импульсов подключен к первому входу третьего элеменна И и ко второму входу второго элемента И 2 ,

Этот преобразователь также имеет невысокое , быстродействие.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенньЕЙ преобразователь введены третий триггер, ф элементы ИЛИ и элемент НЕ, вход которого соединен с выходом второго нуль-органа, а выход - со вторым входом первого элемента И. Выход последнего подключен к одному входу счетчика, другой вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ. Входы первого элемента ИЛИ подключены непосредственно к выходу третьего элемента И и через делитель частоты к выходу второго элемента И, третий вход которого соединен с одним выходом третьего триггера. Другие выходы последнего подключены соответственно ко второму входу третьеQго элемента И и к R-входу второго триггера, выход которого соединен с третьим входом третьего злеN«HTa И. Входы второго элемента ИЛИ подключены к выходам первого и второго ну ль-органов, а выход - к С--ВХОДУ третьего триггера. S- вхоц этого триггера соединен с выходом третьего нульоргана, который подключен к R-входу первого триггера. При этом в преобразователе измеряется фазовый сдвиг между питакяцим напряжением и напряжезшем той из роторных обмоток, фазовый сдвиг напряжения которой яо отношению к питающему напряжению меньше, а затем измеряется фазовый сдвиг между напряжениями роторных обмоток. На чертеже представлена структурная схема преобразователя. Преобразователь содержит индукционный фазовращатель 1, нуль-органы 2-4, элементы ИЛИ 5, 6, элемент НЕ 7, триггер 8 со счетным входом, импульсными и потенциальными выходами R-S-триггеры 9, 10, элементы И 11-13, генератор импульсов 14, делитель частоты 15 и двоичный счетшк 16. Выходы счетчика 16 являются выходом преобразователя. Преобразователь работает следуюдшм образом. На статорные обмотки фазовращателя подается двухфазное синусоидальное напряжение Ui Umsinurt,(1) 2 - Um cos cot (2) где Um амплитуда выходных напряжений. . Выходные напряжения, снимаемые с ротора фазовращателя, равны ((5f),(Э) (iJ.i.t|-tf- 2) ) где (f - фазовый сдвиг, пропорциональный пробразуемому углу поворота ротора; 6 ч5: - погрешность преобразования угла по ворота в сдвиг фазы; Таким образом, фазы выходных напряже1щй Uj и U4 соответственно равны Vj (-. (З-Ф ,(5) 2 (Ф, ) В преобразователе фазовые сдвиги отсчцтываются относительно напряжения 6Jt. В пределах одного периода напряжения пигания .Ь,(Т) приО° 27Q° при 270° 360 ( . (8) Напряжения Uj, 1)3 и U поступают соответственно на нуль-органы 2-4,iia выходах которых формируются три управляющих импульса в моА«ент изменения знака напряжения Ui, Us, U с минуса та плюс. Первый управляквдий импульс фиксирует начало врелкнного интервала, устанавливая триггеры 8 и 10 в единичное состояние, а триггер 9 в нулевое. При этом ш элемент И 12 постутшет разрешающий потенциал с выхода триггера 10 и запрещающий оте1шлал с выхода триггера 8, а на элемент И 13 оступаюг два разрещаннцих потенциала с выходом риггеров 8 и 10. Импульсы с частотой f с выхода генератора мпульсов 14 поступают через элемент И 13 и элемент Him 6 на вход счетчика 16. Д1дльнейшая работа преобразователя зависит от значения фазового сдвига f. При 0° 270° второй управляющий имульс, который вырабатывается раньше третьего управляющего импульса, поступает на С -вход триггера 8 через элемент ИЛИ 5, устанавливая триггер 8 в состояние, при котором с его выхода на вход элемента И 12 поступает разрешающий, а на вход элемента И 13 запрещанвдий потенциалы. Импульсы с выхода генератора импульсов 14 через элемент И12, делитель частоты 15 и элемент ИЛИ 6 поступают с частотой 0,5 f на вход счетчика 16. Одновременного этот управляющий икшульс через элемент НЕ 7 поступает на вход элемента И 11, на второй вход которого поступает запрещающий потенциал с выхода триггера 9. При зтом управляющий импульс через элемент И И не проходит. Третий управляющий импульс возвращает триггер 8 Б исходное состояние, при этом на импульсном выходе этого триггера формируется имлульс, когорьш устанавливает триггер 10 в нулевое состояние. С выхода триггера 10 на входы элементов И 12 и 13 поступает запрещающий потенциал, и подсчет импульсов в счетчике 116 прекращается. Зафнксирюванное в счетчике 16 число пропорционально2 l При 270° ip 360° третий управляюд1ИЙ импульс, который вырабатьшается раньше второго управляющего импульса, устанавливает триггер 9 в единичное состояние, а также через элемент ИЛИ 5 поступает на С-вход триггера 8, устанавливая этот триггер в состояние, при котором с его выхода на вход элемента И 12 поступают разрешающий, а на вход элемента И 13 запрещающий потенциал. Импульсы с вь1хода генератора импульсов 14 через элемент И 12, делитель частоты 15 и элемент ИЛИ 6 поступают с частотой 0,5 f на вход счетчика 16. Второй управляющий импульс возвращает триггер 8 в исходное состояние. При этом на импульсном выходе триггера 8.формируется импульс, которым триггер 10 ганавливается в нулеЬое состояние. С выхода триггера 10 на входы элементов И 12 и 13 поступает запрещающий потенциал, прекращающий поступление импульсов, вырабатьшаемых генератором импульсов 14, в счетчик 16. Одновременно второй управляющий импульс через элеметНЕ 7 поступает на вход элемента И 11, на второй вход которого поступает разрещашиши потенциал с выхода триггера 9. На выходе элемента И 11 фор5

мируется импульс, поступающий яа вход старшего разряда счетчика 16. Эго равносильно увеличению числа, зафиксированного в счетчике 16, на величину, пропорциональную фазовому сдвигу, равному 180° С. этом в счетчике 16 фиксируется число, пропорциональное

v-v.V Таким образом, в устройстве подсчет к суммирование фазовых сдвигов i и приО° ( 270° производится согласно выражению

,(,,(t,(9)

.g.,, ,

2 а при 270° 360° - согласно выр&Щ1Щ о

i tj; t- +i80° 45+Vv, (10)

причем время, необходимое для подсчета и суммировання фазовых сдвигов в соответствии с вьфажениями (9) и (10) и вьздачи результатов преобразования, не превышает одного периода питающего напряжения. Постоянный сданг по фазе, равный 45°, можно устранить, развернув ротор относительно исходного положения на угол i) -45°, или записав в счетчик при его установе в исходное состояние код, соответствующий фазовому сдвигу 315°,

Таким образом, предложенньш преобразователь благодаря введению новых элементов и имеет более высокое быстродействие по сравцению с известными преобразователями.

Формула изобретения

Преобразователь утловых перемещений в код, содержащий фазовращатель, выходы которого

6

соединены со входами первого и второго яуяь-opi анов, выход первого нуль-органа подключен к S-входу первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход третьего нуль-органа подключен к 5--входу второго триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход генератора импульсов подключен к первому входу третьего элемента И и ко второму входу второго элемента И, делитель частоты и счетчик, аглнчающийся тем, что, с целью повыпйния бь стродействия преобразователя, в него введены третий триггер, элементы ИЛИ и элемент НЕ, вход которого соедидан с выходом второго нуль-органа, а выход - со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к одному входу счетчика, другой вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого подключены непосредственно к выходу третьего элемента И и через делитель частоты - к выходу второго элемента И, третий вход которого соединен с одним выходом третьего триггера, другие выходы которого подключены соответственно ко второму входу третьего элемента Ник R-входу второго триггера, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, входы второго элемента ИЛИ подключены к выходам первого и второго нуль-органов, а выход - к С - входу третьего григгера, S-вход которого соединен с выходом третьего нуль-органа, который подключен к R-входу первого триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2.Ахметжанов А.А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств, М., ЭнергияМ975 г., стр.210.