Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1979 года по МПК G08C9/00 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть иснользовано в устройствах связи контролирующих и управляющих цифровых автоматов с объектами контроля и управления для преобразования угла поворота вала в код.

Известны преобразователи угла поворота вала в код 1, содержащие многофазный датчик угла, компараторы, выходы которых согласно порядку чередования фаз датчика угла подключены к элементам И, элемент ИЛИ, блок выдачи кода, блок аналого-цифрового преобразования.

Иедостаток известного преобразователя состоит в СЛОЖНОСТИ его схемы.

Наиболее близким к изобретению решением ЯВЛЯЮТСЯ преобразователь 2, содержап1,ий многофазный датчик угла, выходы которого подключены к входам амплитудного селектора и детектора, соединенного с входами компараторов, выходы которых согласно их порядковому номеру i, соответствующему порядку чередования фаз датчика угла, соединены с первыми входами элементов И и (i-1)-входами инверторов, выходы которых подключены к вторым входам соответствуюищх элементов И, выходами связанных с входами эломситп ИЛИ.

К его недостатку относится невысокая точность, вызванная недоиспользованием свойств многофазного датчика угла.

Цель изобретения - повыщение точности

преобразователя. Это достигается тем, что в него введены блок аналого-цифрового преобразования, блок выдачи кода и функциональный делитель нанряжения, выходы которого соединены с опорными входами

соответствующих компараторов. Выход максимального сигнала амплитудного селектора соединен с входом функционального делителя напряжения, выходы амплитздного селектора - с входами блока аналого-цифрового преобразования, выходы которого подключены к одному входу блока выдачи кода, к другому входу которого подсоединен выход элемента ИЛИ.

Иа чертеже представлена функциональная схема преобразователя.

Преобразователь содержит многофазный датчик 1 угла, включаюихий, например датчик 2 угла и фазорасщепитель 3, выходы которого подключены к входам амилитудиого селектора 4 и детектора 5, соедииенного с входами компараторов 6. Выходы компараторов согласно их порядковому номеру I, соответствуюи1,ему порядку чередования фаз датчика угла, соед|п)еиы с иервыми входами элементов И 7 и входами (i-1) инверторов 8. При этом выход i компаратора 6 связан с входом (t-1) инвертора 8 и элемента И 7 (, 2, 3, .., л), где п - число фаз. Выход инвертора 8 соединен с вторым входом элемента И 7 соответствующего порядка. Чпсло элементов И 7 и инверторов 8 составляет (т-1), выходы элементов И 7 и первого компаратора 6 являются выходами грубых меток угла. Выходы элементов И 7 соединены с входами элемента ИЛИ 9, выходы амплитудного селектора 4 - с входами блока 10 аналого-цифрового преобразования, выходы которого подключены к одному входу блока 11 выдачи кода, к другому входу которого подсоединен выход элемента ИЛИ 9. Выход максимального сигнала амплитудного селектора 4 соедннен с входом функционального делителя 12 нанряжения, выходы делителя - с опорными входами соответствующих компараторов 6. Число разрядов блока 10 аналого-цифрового нреобразования соответствует числу выходов грубых меток угла, т. е. числу т.

Работает преобразователь следуюн:,им образом.

Сигналы датчика 2 угла постунают на фазорасщенитель 3. Для определенности будем считать, что в качестве датчика 2 угла взят сельсин-датчик (М 3), выходные сигналы которого представлены системой уравнений

Ui sin wif - sin cp, t/2 Sin u)f sin (p + 120°),

,„Sinco sin(cp+240°),

гдеt - время;

Ф - угол поворота;

m, Си - амплитуда и круговая частота сигнала датчика угла. Фазорасщепитель 3 преобразует исходные сигналы в сигналы, нредставленные, например, системой уравнений

i/i - и sin со/ sin f, U - f/ sincu/.sin(p -f 30°), 3 mSinto/-sin(c + 60°),

rr rr г I 360° ,. ,Л i7; r (Уда Sin co sin cp H(г - 1) .

Сигналы фазорасщенителя 3 поступают на амплитудный селектор 4, который выделяет минимальные и максимальные сигналы для данного угла ф таким образом, что минимальный сигнал соответствует минимальному значению огибающих входных сигналов, т. е. представляет треугольное по форме напряжение, составленное из наиболее линейных участков огибающих входных сигналов: от до (середина первого участка). Максимальный сигнал амплитудного селектора 4 соответствует

максимальному значению Um огибающих входных сигналов, который поступает на функциональный делитель 12 нанряжения. Выходной сигнал датчика 1 угла L t/m-sin CL)/-sin ф подается на вход детектора 5. Выходной сигнал детектора 5, соответствующий огибаюн1,ей входного сигнала, нроходит на сигнальные входы линейки компарато)ов 6.

Функциональный делитель 12 напряжения рассчитан таким образом, что нанряжение на первом выходе равно выходному напряжению детектора 5 при , на втором - нри ф 30° и т. д. В результате

нри отклонении датчика 1 угла от нулевого

положения при угле включается

один из комнараторов 6, нри угле ф 30°-

второй комнаратор и т. д.

Сигналы компараторов 6 поступают на

элементы И 7 и инверторы 8. В рез ультате, при отклонении датчика 1 угла от нулевого ноложения ири на выходе первого элемента И появляется метка угла «15. При угле ф 30° соответствующий элемент

И 7 выключает метку «15, а на выход выдается метка «30 и т. д. Так формируются грубые метки угла. Максимальный сигнал амплитудного селектора 4 поступает также в качестве опорного напряжения на блок

10 аналого-цифрового преобразования, на сигнальный вход которого подается минимальный снгнал. Поскольку данный сигнал сформирован из наиболее линейных участков сигналов датчиков, а максимальный

сигнал практически не зависит от угла ф, с достаточной степенью точности можно считать, что блок 10 аналого-цифрового нреобразовання работает с линейной функцией угла ф, причем при отклонении датчика 1 угла от нулевого положения на возрастающих участках сигнала его разряды включаются в порядке старшинства, а на падающих участках выключаются в обратной последовательности.

Л1етки угла «15, «45 и «75 через инверторы 8 унравляют работой элементов И 7. При работе нреобразователя на возрастающих участках минимального сигнала амплитудного селектора 4 выходные сигналы блока 10 аналого-цифрового преобразования ноступают на выход блока И выдачи кода. Па углах , 45, 75° осуществляется инверсия выходных сигналов блока 10 аналого-цифрового нреобразования,

т. е. старший разряд нодается на выход младшего разряда, вход младшего разряда - на выход старшего и т. д. Это равнозначно тому, что после 15, 45 и 75° на выход преобразователя точные метки угла выдаются снова, начиная с младшей метки.

Цена грубой метки угла определяется числом фаз выходного напряжения фазорасщепителя, цена точной метки угла - ценой грубой метки и чиелом разрядов блока 10 аналого-цифрового нреобразования,