Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1979 года по МПК G08C9/04 

сельсин 2, фазочувствительные выпрямители 3 и 4, интеграторы 5 и 6, компараторы 7 и 8. Компараторы представляют собой операционные усилители с двумя входами. На один вход компараторов подключены выходы интеграторов 5 и 6, а на другой - отводы от фазосдвигающей цепи 9,- которая питается от генератора 1. Выходы компараторов через формирователи сигналов 10 и 11 объединены на входе элемента И 12. Выход элемента И 12 управляет триггером 13, который по сигналу запуска на выходе формирует результирующую длительность импульса, пропорциональную преобразуемому углу в пределах от О до 360° с осреднением величины угла в установленио.м интервале времени. Длительность импульса, сформированного триггером, преобразуется затем в цифровой код с помощью блока 14 преобразования длительности импульса в код, нредставляющего собой счетчик тактовых импульсов с ключевой схемой на входе. Цифровой код может считываться в параллельной или ноеледовательной форме с выходов 15.

Фоточувствительный выпрямитель 3, интегратор 5, компаратор 7 и формирователь 10 образуют один канал преобразоваиия выходных напряжений сельсина 2 в длительность импульса, а фазочувствительный выпрямитель 4, интегратор 6, компаратор 8 и формирователь сигнала 11 - другой канал.

Принцип действия устройства заключается в следующем.

Выходные напрял-сения сельсина 2 с двух его выходов представляют собой напряжение перемсм-июго тока, амплнтуда которых зависит от угла поворота сельсина по закопу спиуса. При переходе амплпт -ды 1 Ыходных сигналов через нулевое значение фаза перемепиого тока с частотой генератора 1 изменяется па 180°. В сельсине 2 с тремя обмотками фаза огибающей выходиых сигналов по отношению к углу поворота сдвинута на 120°. После выпрямления сигналов фазочувствнтельиыми выпрямителями 3 и 4 на их выходе формируется напряжение постоянного тока, уровень которого при повороте сельсина 2 изменяется по закону синуса. Фазовая чувствительность выпрямителей ироявляется в том, что при изменении фазы несущей частоты на 180° полярность выпрямленного сигнала меняет знак. Фаза огибающей выпрямленных нанряжений относительно угла разворота составляет также 120°. Выпрямленные напряжения по двум каналам поступают на интеграторы 5 и 6, в которых происходит осреднение уровня нанряжений во времени при колебаниях угла сельсина. Поскольку выходные напряжения еельсина 2 при колебаниях угла плавно меняются (по закону синуса) и не испытывают скачков, результат интегрирования не содержит ошибки неоднозначности.

Далее проинтегрированные напряжения иоступают на входы компараторов 7 и 8,

иа вторые входы которых подается сигнал переменного тока с с|)азосдвигающей цепи 9. Амплитуда этого сигнала, одинаковая по двум каналам, равняется уровню максимально возможного сигнала постоянного

тока, а фаза одного канала сдвинута на 120° относительно фазы другого.

При подаче на. входы компаратора 7 или 8 си1 усоидального сигнала и сигнала постоянного тока на его выходе возникают

перепады напряжений с крутым фронтом, соответствующие моментам, когда мгновенное значение синусоиды равняется постоянному уровню. За каждый нериод несущей частоты генератора 1 таких перепадов возникает два в моменты, когда синусоида пересекает уровень в одном направлении, а затем в обратном, при этом перепады имеют разную полярность. При этом длительность интервала времени между нулевой

фазой синусоиды и одним из двух скачков уровня на выходе компаратора 7 или 8 пропорциональна углу поворота сельсина 2, поскольку оба сравниваемых сигнала изменяются по закону синуса, но в одном аргументом является угол, а в другом - время.

Из равенства синусов следует равенство их аргументов, но имеет место неоднозначность в пределах ± 180°, поскольку синус - функция периодическая. Для устранения неоднозначности служит второй канал нреобразования. Поскольку огибающая второго канала сдвинута по углу на 120°, то для совпадения фронтов импульса по

обеим каналам требуется, чтобы синусоида, подаваемая на вход второго компаратора, была сдвинута по временной шкале на 120°, что и выполняет фазосдвигающая цепь 9. Совпадение фронтов импульса по

двум каналам позволяет из двух возможных значений искомого интервала выбрать правильное, исключив многозначность.

Момент совпадения фронтов выявляется

элементом И. Формирователи сигналов 10 и 11 для расщирения длительности перепадов на величину, исключающую возможность несовпадения фронтов из-за технологического разброса элементов, а,

кроме того, формируют для элемента И сигнал требуемой полярности независимо от знака перепада на выходе компараторов.

От сигнала с выхода элемента И срабатывает триггер 13, который перед измерением сбрасывается в нуль по входу R импульсом запуска. Сигнал запуска синхронизирован с начальной фазой синусоиды на фазовращателе, поэтому длительность опрокинутого состояния триггера 13 от момента запуска пропорциональна величине преобразуемого угла. Одновременно с запуском триггера 13 открывается вход блока 14 преобразования длительности импульса в код, который начинает считать количество тактовых импульсов, постоянно подаваемых на его вход. С обратным опрокидыванием триггера 13 счет прекращается, а количество сосчитанных импульсов оказывается пропорциональным длительности преобразуемого импульса. Если частота тактовых импульсов в 360 раз превышает частоту питающего генератора 1, то отсчет цифрового кода на выходе преобразователя дает значение угла поворота сельсина, выраженного в градусах. Экономический эффект от использования предложенного преобразователя обусловлен указанными выше его техническими преимуществами. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор переменного тока, подключенный к обмотке возбуждения сельсина, к выходным обмоткам которого подключены первые входы фазочувствительных выпрямителей, вторые входы которых соединены с опорным выходом генератора переменного тока, нормирующий выход которого соединен через фазосдвигающую цепь с первыми входами компараTopoF, выходы компараторов соединены соответственно со входами формирователей сигнала, выходы которых через элемент И подключены к входу триггера, выход которого соединен с блоком преобразования длительности импульса в код, отличаюн ийся тем, что, с целью повышения точпости преобразователя, в него введены два интегратора, входы которых соединены с выходами соответствующих фазочувствительных выпрямителей, а выходы - со вторыми входами компараторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Свечарник Д. В. Дистанционные передачи, 1974, с. 193-207. 2.Патент Англи № 1329968, кл. G08 С 9/04, 1961 (прототин).