Преобразователь угловых перемещений в код Советский патент 1979 года по МПК G08C9/00 

Изобретение.относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в различных быстродействующих фазовых следящих системах, где необходимы .точные преобразования угловых перемещений в цифровой кол.

Известен модуляционный фазовый преобразователь угловых перемещений в код, содержащий кодирующий элемент и считывающие элементы, подключенные к выходу источника переменного напряжения н ко входу логического блока, нуль-орган, соединенный с выходом источника переменного напряжения, реверсивный счетчик, входы которого соединены с выходами элементов И, а выходы - со входами преобразователей 1.

Недостатком указанного, устройства является его СЛОЖНОСТЬ.

Наиболее близким техническим решением является модуляционный фазовый преобразователь угловых перемещений в код, содержащий генератор питающего, напряжения выход которого подключен ко входу -датчика угловых перемещений, к первому входу первого переключателя и через последовательно соединенные первый избирательный

усилитель и первый формирователь импульсов - к первым входам фазочувствительного блока и второго переключателя, выход датчика угловых перемещений подключен ко второму входу первого переключателя и через последовательно соединенные второй избирательный усилитель и второй формирователь импульсов - ко вторым входам фазочувствительного блока и второго переключателя, выход которого соединен с первыми входами первого н второго триггеров, выход первого переключателя через последовательно соединенные третий избирательный усилитель и третий формирователь импульсов соединен со вторым входом первого триггера непосредственно и через инвертор - со вторым входом второго триггера, выходы триггеров подключены ко входам сумматора, выход которого соединен со входом синхронного детектора, выход общего коммутационного генератора соединен с третьими входами переключателей и вторым входом синхронного дет.ектора, и делитель частоты 2.

Недостатками этого устройства являют ся малые точности н быстродействие. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия модуляционного фазового преобразователя угловых перемещений в код. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введены элемент И, счетчик импульсов и регулируемый по частоте генератор счетнЫх импульсов, выход фазочувствительного блока подключен к первому входу элемента И, выход синхронного Детектора подключен ко входу регулируемого по частоте генератора счетных импуль&ОВ, выход которого подключен ко второму входу элемента И, выход элемента И соединен с первым входом счетчика импульсов, выход общего коммутационного генератора через делитель частоты соединен со вторым входом счетчика импульсов. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит генератор питающего напряжения 1, датчик 2 угловых перемещений, первый 3 и второй 4 избирательные усилители, первый 5 и второй 6 формирователи импульсов, фазочувствительный блок 7, общий коммутационный генератор 8, первый 9 и второй 10 переключатели, третий избирательный усилитель 11, третий формирователь 12 импульсов, инвертор 13, первый 14 и второй 15 триггеры, сумматор 16, синхронный детектор 17, регулируемый по частоте генератор 18 счетных импульсов, элемент И 19, счетчик импульсов 20, делитель частоты 21.

Генератор питающего напряжения 1 осущ ствляет питание датчика углового пере мещения 2. К выходу генератора 1 и датчика 2 подключены основные преобразовательные каналы, включающие избирательные усилители 3 и 4, HTacTpOerfHae На ггервую гармонику напряжения генератора 1, формирователи 5 и 6, короткие пусковые импульсы на выходе которых появляются в моменты пе р ёходоё чёрёз нуль первых гармониксрав1ниваемых напряжений. Выходы основных преобразовательных каналов подключены ко входам фазочувствительногр блока 7. Общий коммутационный генератор 8 угфавляет работой переключателей 9 и 10, которые периодически с частотой коммутации подклточатргко входам и выходам основных преобразовательных каналов дополнительный канал коррекции погрешностей, также Включающий избирательный усилитель 11 и формирователь 12. Триггер 14 подключен через инвертор 13, а триггер 15 - непосредственно к выходу дополнительногоканала коррекции погрешностей. В результате непрерывной коммутации на выходе сумматора 16, подключенного к выходам триггеров 14 и 15, появляется переменное напряжение часТОТбГкбммутацйи, прбпОрциОнальноё пОгрещности преобразования основных каналов, которое выпрямляется diiHxpouHHiii детекто

Однако точность преобразования угловых перемещений в код при такой схеме преобразования будет низкой из-за влияния неизбежной фазовой неидентичности А«р каналов преобразования на длительность кодируемых импульсов.

Для исключения фазовой неидентичности Д«р имеется третий коммутируемый канал, . на вход которого при помощи переключателя 9 поочередно воздействуют напряжения с выхода датчика 2 и генератора 1. Короткие запускающие импульсы, сформированные ПОмоментам переходов через нуль входных напряжений, с выхода формирователя

5 12 одно непосредственно, а второе через инвертор 13 воздействуют на раздельные входы три ггё|)о в 14 и 15. На вторые входы триггеров через переключатель 10 поочередно воздействуют импульсы с выхода формирователя 6, когда ко входу дополнительного канала подключено напряжение датчика 2, и с выхода формирователя 5, если ко входу канала подключено напряжение генератора 1.

Таким образом, поочередно с частотой

коммутации дополнительный канал подключается к каждому из основных каналов. Прямоугольные импульсы с триггеров 14 и 15 поступают на сумматор, на выходе фильтром 17. Постоянное напряжение с выхода 17 воздействует на генератор 18, изменяя частоту генерации. Элемент И 19 открыт для счетных импульсов на протяжении временного интервала,- формируемого фазочувствительным блоком 7, и счетчик 20 суммирует импульсы, поступающие с генератора 18. Длительность времени счета определяется делителем частоты 21, который возбуждается коммутационным генератором. Процесс преобразования осуществляется следующим образом. Генератор 1 питает датчик углового перемещения 2, например индуктосин, с помощью которого угловое перемещение , образуется в фазовый сдвиг . Одно из напряжений питания, принимаемое за опорное, и выходное напряжение датчика 2 воздействуют через избирательные усилители 3 и 4 на входы формирователей 5 и 6 преобразовательных каналов. По моментам переходов через нуль этих напряжений формируются короткие пусковые импульсы, поступающие на входы фазочувствительной схемы 7, вырабатывающей импульсы, длительность которых пропорциональна фазовому сдвигу Чр между опорным напряжением и выходным напряжением датчика 2. Полученный временный интервал может быть преобразован в цифровой код N путем заполнения егЪ счетными импульсами фиксированной частоты и суммированием их в счетчике. pa которого выделяется среднее значение импульсного напряжения. Если временные задержки, вносимые основными каналами преобразователя, равны, то среднее значение пакетов и 1пульсного напряжения в смежные такты коммутации равно, и на выходе фильтра сумматора напряжение- огибающей частоты коммутации отсутствует. Постоянное напряжение на выходе синхронного детектора 17 в этом случае равно нулю. Поскольку сигнал на управля10ше 1 входе генератора 18 отсутствует, то частота заполняющих импульсов на его выходе равна начальной частоте генератора fo. Если же каналы вносят различные временные задержки, что является следствием фазовой неидентичности Дф. между ними, то среднее значение пакетов импульсного напря}кения в смежные такты коммутации на выходе 16 различно. В результате этого появл-яется перемеиное напряжение частоты коммутации, которое выпрямляется синхронным детектором 17 и воздействует на управляющий вход генератора 18. При этом величина постоянного налряжения пропорциональна фазовой неидентичности Д«р. Появление постоянного напряжения на управляюпХем входе генератора 18 приводит к изменению частоты генерируемых импульсов на величину А f, которая пропорциональна . В зависимости от знака постоянного напряжения частота уменьшается, либо увеличивается на Д f. Изменение частоты заполняющих импульсов приводит к изменению количества импульсов, суммируемых счетчиком 20 за заданный промежуток времени, определяемый д елителем частоты 21 и периодом колебаний коммутационного генератора 8. Изменение количества импульсов в счетчике эквивалентно изменению временного интервала на выходе фазочувствительного блока 7, а значит изменению фазового сдвига, причем это изменение обусловлено фазовой неидентичностью преобразовательных каналов. Поскольку изменение частоты Д пропорционально величине фазовой неидентичности , то изменение Д f корректируется погрешностью бт фазовой неидентичности Дф. Таким образом, в предлагаемом устройстве коррекция фазовой неидентичности производится без введения в преобразовательные каналы дополнительного инерционного регулируемого звена, которым в прототипе является дополнительный сельсинфазовращатель, а исключение из цеци регулирований исполнительного двигателя позволяет значительно повысить быстродействие системы коррекции. Кроме того, отсутСтвие инерционного звена в основных преобразовательных каналах уменьшает дли693410тельность переходных процессов при вращении вала датчика 2, что повыщает точность преобразования угла поворота в код в переходных режимах. Экономический эффект от использования данного устройства определяется указанным выше ,его техническим преимуществом. Формула изобретения Преобразователь угловых перемещений в код, содержащий генератор питающего напряжения, выход которого подключен ко входу датчика угловых перемещений, к первому входу первого переключателя и через последовательно соединенные первый избирательный усилитель и первый формирователь импульсов - к первым входам фазочувствительного блока и второго переключателя, выход датчика угловых перемещений подключен ко второму входу первого переключателя и. через последовательно соединенные второй избирательный усилитель и второй формирователь импульсов - ко вторым входам фазочувст1вительнбгб блока и второго переключателя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго триггеров, выход первого переключателя через последовательно соединенные третий избирательный усилитель и третий формирователь импульсов соединен со вторым входом первого триггера непосредственно и через инвертор - со вторым входом второго триггера, выходы триггеров подключены ко входам сумматора, выход которого соединен со входом синхронного детектора, выход коммутационного генератора соединен с третьими входами переключателей и вторым входом синхронного детектора, и делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и бьютродействия устройства, в него введены элемент И, счетчик импульсов и регулируемый по частоте генератор счетнь1х импульсов, выход фазочувствительного блока подключен к первому ходу элемента И, выход синхронного детектора подключен ко входу регулируемого по частрте генератора счетных импульсов, выход которого подключен ко второму входу элемента И, выход элемента И соединен с первым входом счетчика импульсов, выход коммутационного генератора через делитель частоты соединен со вторым входом счетчика импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 369836, кл. G 05 В 11/12, 28.07.69. 2.Авторское свидетельство СССР № 424207, кл. G 08 С 9/04, 30.10.72. (претотип).