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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть испольоовано в системах управления с цифровой обработкой информации. Известны одноотсчетные преобразова-телИ угла поворота вала в код, содержащие датчик, фазовые детекторы-нормализаторы, выпрямитель, схемы совпадения, блок расчета положения, вала, измеритель накопительный регистр и связи 1. Однако такой преобразователь имеет низкую точность, так как разовые детекторы-нормализаторы обладают существенным недостатком - дрейфом нуля, умен шение которого вызьюает значительные трудности и услохшяет значительно схему., ИvЭ известных преобразователей наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразова- t тель угла поворота вала в код, содержащий сельсин-датчик, демодуляторы, компараторы, соединенные через дешифратор с одним из входов ключей и преобра.зо- вателя напряжение-«Ьд, выход которого через последовательно соединенные вычитающий блок и бдок: умножения соединен со входом оевеосйвного счетчика 2 . Сельсин-датчик преобразует механи-. ческий УГОЛ в трехфазное напряжение, фа зы которого модулированы по закону синуса угла поворота. Демодуляторами выделяются огибающие, пропорциональнью синусу угла поворота. Определение мЬмен-. тов пересечения огибающих между собой и с нулевым уровнем осуществляется ком параторами, управляющими через дешифратор ключами, и преобразователем на- пряжение-жод. Изменение кода угла в реверсивном счетчике производится единичными приращениями, поступающими с вычитающего устройства через блок умножения на коэффициент. Демодуляторы, выделяющие огибающие фазных направпе- НИИ, имеют Дрейф нуля, уменьшенвё которого вызывает технические зaтpyянвii ния и усложняет устройство. Соогветст- венно дрейф нуля влияет на точность фиксации границ 30 «чных секторов и точность вычисления кода угла. Подобна с ганизация преобразователя не рациональна. Целью изобретения является повышение точности н упрощение преобразователя. Это дортигается тем, что в преобраз вателе угла поЕорота вала в код вьгеоды сельскна-датчика соединены с соответст вующими входами компараторов и другими входами ключей, выходы, которых через демодулятор соединены с другим вх дом преобразователя напряжение-код. На фиг. 1 дана структурная схеМа преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 представлена в менная диаграмма работы компараторов. Устройство содержит сельсин-датчик 1, компараторы 2, ключи 3, демодулято 4,,деши4 атор 5, преобразователь б на пряжениёнкод, вычитающий блок 7, блок 8 умножения, реверсивный счетчик 9. Обл1аста существования импульсных последовательностей, совпадающих по фазе с напряжением возбуждения и противоположных при сравнении: а - фазы А с нулевым уровнем, б - фазы С с фазой А, в - фазы С с нулевым уровнем, г - фазы В с фазой С, . д - фазы В с нулевым уровнем, -е - фазы А с фазой В, ж, 3 - области существования импуль сов, совпадающих по фазе с напряжением возбуждения и противоположных, и - о - с тробы, полученные из им пульсных последовательностей и несущие информацию и тридцатиградусных секторах. Напряжения, снимаемые с фазных обм Ток сельсин-датчика 1, описьгоаются сле дующими уравнениями: f ,slnajt-sinoCj Sin(o - 1207 Н: Ц s-inwt sinfot- -120; где и. , I/. DC - мгновенные значения напряжений фазных обмоток сельсин oL - угоп поворота ротора сельсина; А b f С амплитудные значения резного напряже ния, соответствующие моменту совпадения осей обмоток статора и ротора сельсина; Ю - частота питающей сети. . . Огибающие фазных напряжений сельсиа описываются следующими уравненияи:..SindL U rUjj-ainf -JZO), (. sin(ot4i20°), lf.ir t/c Амплитуды фазных напряжений сельсина в зависимости от угла ot. изменяются по синусоидальному закону. Мгновенные значения напряжений фазных обмоток сельсина 1 Л) Ос О поступают на входы компараторов 2 и электронных ключей 3. На компараторах 2 напряжения U , 1/л Lc сравниваются попарно между собой и с нулевым уровнем. В этих точйах сравнения (см. фиг. 2) рбаюдие фазных напряжений имеют наибольшую крутизну, поэтому на углах с. 30° К (где К О, 1, 2... 11) Получается наибольшая точность фиксации угловых положений ротора, т. е. выделяются 12 секторов с большой точностью фиксации их гранщ, в пределах, которых определяется внутрисекторное значение кода угла с помощью преобразователя 6 апряжениечкод. Сравнением мгновенных значений фазныхНапряжений получают импульсные последовательности. Например, бравне- нием мгновенного значения напряжения фазы Л с фазой С формируется импульсная последовательность б, совпадающая по фазе с напряжением возбуждения в секторе от 30 до 210 и противоположная в секторе от 210 до 30 . Полученный из данной последобательности строб к несет информацию о передних границах ЗО -«ых секторов от 30 до 6О и от 210 до 240 . Передний фронт строба к точно соответствует передней границе 30 -«ого сектора, а задний- передней границе другого ЗО -ного сектора, так как сравнение происходит мгно венных значений фазных напряжений. В компараторах 2 можно использо- §ать операционные усилители, включенные по схеме дифференциальных, с довольно большим коэффициентом усиления (так, для 1УТ401Б - от 4000 до 8000). БОЛЬШОЙ коэффициент усиления необходим для формирования прямоуголь ных импульсов последовательностей, сле дующих с частотой питающей сети, фаза которых несет информацию о моментах сравнения. Стробы с выхода компараторов 2 поступают на вход дешифратора 5 с выхода которого формируется сигнал управления электронными ключами 3 и знаком биполярного напряжения преобразователя 6 напряжение-код. Электронными ключами 3 выбирается соответствую- щая пара фазных напряжений в зависимости от сигнала С дешифратора 5. Элек ргронные ключи 3 могут быть построены нэ базе полевых транзи..торов или на других малогабаритных элементах. Демодулятором 4 из выбранной пары напряжений выделяется огибающая, из которых преобразователь 6 напряжениекод формирует код угла в пределах 30 - ных секторов. Знак входного биполярного напряжения преобразователя 6 напряжение-код определяется сигналом с дешифратора 5. В пределах 30 -«ых секторов огибающая соответствующих напря жений близка к линейному закону ( ошибку отклонения синусоидального нап- ряжения можно компенсировать соответствующим выбором сетки резисторов). Напряжение на входе преобразователя 6 напряжение-код изменится по пилообразному закону в пределах от О до 360 (полного оборота вала). Код амплитудногоЗначения пилообразного напряжения с выхода преобразователя 6 напряжение-код поступает на вход вычитающего блока 7, который формируат единичные приращения вычитание двух преобразовательных во времени кодов. Единичные приращения поступавэт на вход блока 8 умножения на коэффициент, который служит для преобразования единичных приращений умножением на определенный коэффициент их последовательности для получения двоичного кода на выходе реверсивного счетчика 9. За счет оперирования с информацией, .получаемой их амплитуды мгновенных значений фазных напряжений преобразователь угла поворота вала в код имеет гфостое устройство, высокую точность фиксации 30 секторов и, следовательно, более высокую точность формирования двоичного кода угла поворОт19 вала. По сравнению с известным устройством, вместо трёх демодуляторов используется один, то есть значительна упро- йается устройство.. Кроме того, в предложенном преобразователе обеспечивается точная фиксация границ ЗО -«ых сектороЬ приболее простом устройстве преобразователя. ЗЬачительно уменьшено количество св:язей между элементами. Это достигается сравнением мгновенных значений амплитуд фазных напряхсен сй, а не огибающих, демодулятор используется только для формирования огибающей определенных фазных напряжений для последующего преобразования в двоичный код угла поворота вала. В результате расширяется сфера использования устройства и функциональные возможности его. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сельсин.ч1атчик, демодулятор, компараторы, соединенные через дешифратор с одним из входов ключей и преобразователя напряжения-кси, выход которого через последовательно соединенные вычитающий блок и блок умножения соединен со входом реверсивного счетчика, отличающийс я тем, Что, с целью повышения точности и упрощения, выходы сельсин-датчика соединены с соответствующими входами компараторов и другими входами ключей, выходы которых через демодулятор соединены с другим входом преобразователя напряжение-код. Источники .информации, принятые во вникгание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 364957, кл. G 08. С Й/04, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР М« 495689, кл. С5 Q8 С 9/О4, 1974 (прототип).