Устройство для прямого преобразования фазы сигнала в код Советский патент 1979 года по МПК H03K13/02 

1

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и преназначено для построения отсчетных частей фазовращателей и цифровых фазометров.

Известен преобразователь фазакод, содержащий два фазовых детектра, фазосдвигатель, преобразовател напряжение - код, логическую схему преобразователь код-код, в которь1й для расширения зоны преобразования т.е. устранения неоднозначности, дополнительно введены фазосдвигатель, фазовый детектор, преобразователь код-код и логическая схема 1 .

Известный преобразователь требует при реализации осуществления сдвига по фазе одного из сигналов на угол 90° с высокой точностью, что однако не исключает ошибки в определении квадранта (устранение неоднозначности) логической схемой за счет детектирования одного сигнала относительно другого и использования продетектированного сигнала в анализе логической схемой в зонах (вблизи) углов О, 90, 180, 270, 360°; неточности получаемого фазового сдвига в фазосдвигателе;

зон нечувствительности при переходе через ноль сигналов, снимаемых с выходов фазовых детекторов; т.е. имеется ошибка в определении квадрантов в зоне углов О, 90, 180, 270, 360°.

Известно также устройство прямого преобразования фазы сигнала в код, содержащее генератор, делитель час0тоты, фильтр питания фазовращателя, фазовращатель, схему сдвига сигнала с одного из выходов фазовращателя на угол 90, суммирующее и вычитающее устройства, двойную RC-цепочку,

5 нуль-органы пуска и останова,, управляемые триггер и вентиль, счетчик и логическую схему, устраняющую неоднозначность 12.

Однако это устройство сложно в

0 реализации из-за необходимости учета фазовыхсдвигов и наличия узлов с повышенными требованиями по качеству использования и точности настройки.

5

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство для прямого преобразования Фазы сигСнала в код, содержащее последовательно соединенные генератор, делитель частоты, фильтр питания фазовращателя и фазовращатель, а также содержащее двойную КС-цепь, соединенную по входам с фазовращателем, а по выходам - с нуль-органами пуска и останова, которые своими выходами соединены с управляемым триггером, выход которого подключен через вентиль к счетчику и генератору и блок логической обработки сигнала введены две дополнительные цепочки, состоящие из последовательно соединенных фазового детектора и триггера Шмидта каждая, причем один фазовый детектор первым входом соединен с синусной обмоткой фазовращателя, второй фазовый детектор своим первым входом соединен с косинусной об моткой фазовращателя, а вторые их входы подключены к выходу фильтра питания фазовращателя, при этом выходы триггеров Шмидта подсоединены к первому и второму входам блока логической обработки сигнала, один управляющий вход которого соединен со вторым выходом нуль-органа пуска а другой с выходом управляемого триггера. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для прямого преобразования фазы сигнала в код; на фиг, 2 - принципиальная электрическая схема блока логической обработки сигнала. Устройство содержит фазовращател 1, двойную RC-цепочку 2, нуль-орган пуска 3 и останова 4., управляемый триггер 5, вентиль б, счетчик 7, фа зовый детектор 8, триггер 1г1мидта 9, фазовый детектор 10, триггер Шмидту ,11, блок 12 логической обработки си :нала, фильтр питания фазовращателя 13, делитель частоты 14 и генератор 15. Блок логической обработки сигнала, содержит два инвертора 16 и 17, ;три элемента совпадений 18, 19 и 20 ;два триггера 21 и 22 и дваключа,23 :и 24, соединенных так, что выход первого инвертора 16 соединен с пер выми вкодами первого 18 и второго 19 элементов совпадений и первым входом первого триггера 21 Первый входвторого триггера 22 связан с выходом второго 19 элемента совпаде ний,; подключенного вторь м входом к выходу первого триггера 21. Выход первого 18 элемента совпадений соединен со вторыми входами первого 21 и второго 22 триггеров, а выход вто рого триггера 22 инвертор 17 и ключи 23 и 24 - с входами трётьег элемента 20 совпадений, выход которого является выходом всего блока. Причем вторые входы ключей являются первым и вторым входами блока логической обработки сигнала 12, а второй вход первого 18 элемента совпадений и вход первого инвертора 16 являются его управляющими входами. Устройство работает следующим образом . Импульс, пропорциональный по длительности углу поворота ротора фазовращателя 1, формируется на выходе управляемого триггера 5. В теЧение длительности.этого импульса импульсы с генератора 15 поступают на вход счетчика 7. Количество импульсов, подсчитанное за время, пока вентиль 6 открыт импульсом с управляемого триггера 5, пропорционально углу поворота ротора фазовращателя 1 в диапазоне углов от О до 180 и вновь повторяется в диапазоне углов от 180 до Збо. Счетчик 7.преобразует пересчитанные импульсы в параллельный код с количеством разрядов (п - 1). Фазовый детектор 8 детектирует сигнал с синусного выхода фазовращателя 1, триггер Шмидта 9 формирует фронты и уровни и выдает сигнал на один из входов блока 12, т.е. сигнал с уровнем единица поступает на вход этого блока при нахождении ротора фазовращателя 1 в зоне углов 135-315. При нахождении ротора фазовращателя 1 в зоне углов 0-135° и 315-360 поступает на этотвход блока 12 сигнал с уровнем нуль. Фазовый детектор 10 детектирует сигнал с косинусного выхода фазовращателя 1, триггер Шмидта 11 формирует фронты и уровни и выдает сигнал на другой вход блока 12, т.е. сигнал с уровнем единица поступает на этот вход блока 12 при нахождении ротора фазовращателя в зоне углов 0-45 и 225-360 .При нахождении ротора фазовращателя 1 в зоне углов 45-225° на этот вход блока 12 поступает сигнал с уровнем нуль. Нуль-органы пуска 3 и останова 4 из синусоидальных напряжений, поступающих на их входы с выходов двойной RC-цепочки 2, формируют прямоугольные импульсы, длительностью ровной половине периода напряжения питания фазовращателя 1, которые равны длительности импульса с выхода управляемого триггера 5 при развороте ротора фазовращателя на угол 90. Продифференцированньми передними фронтами с нуль-органов пуска 3 и останова 4 производятся пуск и останов управляемого триггера 5. Прямоугольные импульсы, равные половине периода напряжения питания фазовращателя 1, и соответствующие развороты ротора фазовращателя 1 на угол 90 с нуль-органа пуска 3 поступают на один из управляющих входов блока 12. На другой из управ хшющих входов этого блока подается

импульс с выхода управляемого триггера 5, пропорциональный по длительности углу поворота ротора фазовращателя 1. Блок 12 сравнивает по длительности импульсы, поступающие на его управляющие- входы. Если дительность импульса с выхода управляемого триггера 5 меньше длительности импульса с нуль-органа пуска 3, то значит, что ротор фазовращателя 1 находится в зоне углов от О до Q° или в зоне углов от 180 до 270 , и блок 12 подключает на свой выход сигнал, сформированный цепью фазового детектора 8 и триггера Шмидта 9, подключеннь1х к выходу синусной обмотки фазовращателя 1. При этом получается, что на выходе оказываются сигнал с уровнем нуль при положении ротора фазовращателя 1 в зоне углов от О до 90 и сигнал с уровнем единица при положении ротора фазовращателя 1 в зоне углов от 180 до 270.

Если же длительность импульса с Выхода управляемого триггера 5 боль1яе длительности импульса с нуль-органа пуска 3, то значит, что ротор фазовращателя 1 находится в зоне углов от 90 до 180° или в зоне углов от 270 до 360 , и блок 12 подключает на свой выход сигнал сформированный уже цепью фазового детектора 10 и триггера Шмидта 11, подключенных к выходу косинусной обмотки фазовращателя 1, При этом пол чается, что на выходе оказывается сигнал с уровнем нуль при положении ротора фазовращателя 1 в зоне углов от 90 до 180 и сигнал с уровнем единица при положении ротора фазовращателя 1 в зоне углов от 270 до ЗбО .

Таким образом на выходе блока 12 при положении ротора фазовращателя 1 в зоне углов от О до 180° имеется сигнал с уровнем нуль, и при положении ротора фазовращателя 1 в зоне углов от 180 до имеется сигнал с уровнем единица, т.е. получен старший разряд, устраняющий неоднозначность в устройстве прямого преобразования фазы сигнала в код

Изобретение позволяет не предъявлять высоких точностных требований к исполнению фазовых детекторов, просты по исполнению и триггеры Шмидта, а блок логической обработки сигнала имеет минимал1}Ное число элементов, очень прост в настройке. Невысокие точностные требования к фазовым детекторам объясняются тем что подключение их выходов (после дополнительной обработки фронтов и уровней на триггерах ШНидта) на выход блока происходит со сдвигом на угол 45° относительно момента формирования фронтов t В итоге в устройстве устранена неоднозначность.

10

Формула изобретения

Устройство для прямого преобразования фазы сигнала в код, содержа5щее последовательно соединенные генератор, делитель частоты, фильтр питания фазовращателя и фазовращатель, а также содержащее двойную НС-цепь, соединенную по входам с

0 фазовращателем, а по выходам - с нуль-органом пуска и с нуль-органом останова, которые своими выходами соединены с управляемым триггером, выход которого подключен через вен5тиль к счетчику и к генератору, и блок логической обработки сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены две допол0нительные цепочки, состоящие из последовательно соединенных фазового детектора и триггера Шмидта каждая, причем один фазовый детектор первым входом соединен с синусной обмоткой фазовращателя, второй фазо5вый детектор своим первым входом соединен с косинусной обмоткой фазовращателя, а вторые их входы подключены к выходу фильтра питания фазовращателя, при этом выходы тригге0ров Шмидта подсоединены к первому и второму входам блока логической обработки сигнала, один управляющий вход которого соединен со вторым выходе нуль-органа пуска, а другой

5 управляющий вход - с выходом управляемого триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Авторское свидетельство СССР № 336794, кл. Н 03 К, 13/02, 19.74.

2.Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в код,

5 Л., Энергия , 1974, с. 153-159, рис. 79.