Преобразователь угол-код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/04 

Предлагаемое устройство относится к области автоматики и вычислительной техники. Устройство может быть использовано в системах управления для ввода угловы величин в цифровую вычислительную машину, а также в системах автоматическо го регулирования, связанных с угловыми перемещениями. . Б настоящее время широкое распространение получили преобразователи, построенные по принципу: угол-фаза-вре- менной интервал-код, в которьгх в качестве фазовращателя используется си- нусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ). Наиболее существенными характеристиками преобразователей являются точность и быстродействие. Но как в теории так и в практике поаьшаение точности приводит к уменьшению быстродействия, а повышение быстродействия - к уменьшению точности. А отсюда стремление свести к минимуму противоречие между точностью и быстродействием. Известны преобразователи угол-код, отсчетная часть которых построена тайим образом, что принципиально исключается ряд ошибок преобразования fll. Наиболее близким к предложенному преобразователю является преобразователь УГОЛ-код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы которого соединены входными обмотками фазовращателя, выходные обмотки которого соединены с первыми входами переключателей, выходы которых через соответствующие нуль-органы подключены к первым входам первых четырех элементов И, второй выход генератора синусоидального напряжения соединен со вторыми входами переключателей и со входом блока управления, первый выход которого соединен с третьими входами переключателей и вторыми входами первого и третьего элемен372

трв И, выходы-Которых соединены с первыми входами соответствующих триггеров, выходы второго и четвертого элемен тов И соединены со вторыми входами соответствующих триггеров, второй выход блока управления соединен с первым входом п -разрядного счетчика и с третьими входами триггеров, выходы которых соединены с первыми входами пятого н шестого элементов И, выходы которых

через элемент ИЛИ соединены со вторым входом а-разрядного счетчика 21.

Указанное устройство, обладая Е;ЫСОкой точностью преобразования угла в коД имеет следующие недостатки.

1, Цикл кодирования занимает четыре периода питающего напряжения, : 2, Нуль-органы дапжны быть досгаточ:но сложными, чтобы на своих выходах обеспечивать импульсные сигналы только при положительном переходе через нуль синусоидальных напряжений, тогда как обычные компараторы, применяемые в качестве нуль-органов, на выходе имеют логический перепад,

Целью настоящего изобретения является устранение указгитпых недостатков, т. е. повышение быстродействия преобразователя. Это достигается тем, что в преобразователь введены формирователи импульсов, лорректор стробирующих импульсов и анализатор квадранта, выход, которого соединен с первым входом кор ректора стробирующих импульсов, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, первый вьход - со вторым входом второго элемента И и четвертым входом первого переключателя второй выход - со вторым входом четвертого элемента И и четвертым входом второго переашючатепя, выход генератора . импульсов соединен со входами формирователей импульсов, выходы которых соединены со вторыми входами пятого и шее того элементов И, выходные обмотки фазовращателя соединены с первым и вторым входами анализатора квадранта, третий вход которого соединен со вторым выходом генератора синусоидального на- пряжения,

На, фиг, 1 предстатукена блок-схема преобразователя, на фиг, 2-5 - временные диаграммы работь преобразователя,

Преобразовател. угол-код содержит

фазовращатель 1, генератор 2 импульсов, генератор 3 синусоидального напря- жения, формирователи 4 (по переднему фронту) и 5 (по заднему фронту) счет64

ных импульсов, анализатор G квадранта, переключатели 7 и 8 (влектроиные), нуль-органы 9 и 10, блок 11 уг.-раапения корректор 12 стробирующих, импульсов, элементы 13-18 И, триггеры 19 и 20, элемент 21 ИЛИ, а - разрядный счетчик 22.

Фазовращатель 1 предназначен для преобразования углового перемещения в изменение фазы выходного напряжения и представляет собой вращающийся трансформатор тина CKEiTj две входные обмотки вращающегося трансформатора возбуждаются двумя синусоицальными напрякениями, сдвинутыми относительно друг друга на постоянный угол - .

С двух выходных обмсгтск (г,яяусной и косинусной) снимаются два напряжения, фазы KOTOpbiTi изменяются пропорционально углу поворота ротора СКВТ. Ге- нератор 2 импульсов предназначен плк получени прямоугольных импульсе, -.

Генератор 3 синусондальгюго -двухфазного напряжени5 предназначен для по- лучйния напряжения питания обмоток вращающегося трансформатора и состоит из формирователя синусоидального напряжения, фазорасщепителя и двух усилителей.

Формирователи 4, 5 счетных импульсов предпазначены для получения импульсов, соотьетствующих переднему и заднему фронтам импульсов от генератора 2,

Электроиные переключатели 7 и 8 нредназкзчены для подключения вторичных обмоток фазовращателя 1 и второго выхода генератора 3 ко входам нуль-орга- .нов 9 и 10.

Аналлзатор С квадранта предназначен для определен, квадранта, 1де в текущий момент находится измеряемый угол.

.Нуль-срг-апы О и 1О предназначены для фиксации момента положительного перехода синусоидального напряжения через нуль. Блок 11 управления предназ- начен для выработки упрашшющих сигналов, подаваемых на электронные переключатели 7 и 8, на элементы 13 н 15 И, на корректор 12 стробнрующих импульсов а также для подачи сигнала сброса на триггеры 19 и 20 и п„-разрядный счетчик 22. Элементы 13 - 16 И предназначены цля определения очередности прохомс дения onopKbix сигналов н сигналов от си нусной и косинус11Ой obNiOTOK. Кэрректор 12 стррбирующих импульсов предназначен для корректировки по длительности и сдвигу во времени управляющих импульсов, поааваемых на электронные персключате- 57 ли 7 и 8 н элементы 13 - 16И. Tptir , геры 19 и 20 П.1едназт ачены для выработки временных интервалов, пропорциональных фазовым сдвигам. Элементы 17, 18 И и элемент 21 ИЛИ предназначены ОЛЯ пропускания счетных импульсов от формирователей 4 и 5 импульсов П, - разрядный счетчик 22 предназначон для подсчета импульсов, число которых пропорционально углу поворота рото ра С КВТ. Работа предлагаемого устройства про исходит следующим образом. Две входные обмотки фазовращателя 1 возбужпаются двуг-ля синусоидальными напряжениями, сдвинутыми относительно друг друга на 90 . Эти два напряжения получены в генераторе 3 синусоидадьного двухфазного напряжения. Фазы нап- ряжений .ыходных обмоток вращающегося трансформатора фазовращателя 1 зависят от угла поворота ротора. Работа предлагаемого преобразователя поясняется временными диаграммами, представленными на фиг. , Каждая из представленнь х диаграмм соответствует од ному из четырех квадрантов, в которых производится измерение угла поворота ротора фазовращателя 1. Одно КЗ выходных напряжений тренера- тора 3, .принятое за опорное на диаграммах обозначено И, . Напряжении, снимае мые с синусной и косинусной обмоток фазовращателя 1 - И я Ид соответственн Блок управления 11 вырабатывает стро- бкрующий импульс Hg для включения опор ных с;-;гналов, перекрывающий по длитель ности момент положительного перехода через нуль опорного напряжения И д в начале первого периода. Кроьле того, этот же импульс Иц, подается на первые входы первого 13 и третьего 15 элеме;1тов И. Стробирующий импульс Кр ,. вырабатываемый блоком 11 управления, подается на вход корректора 12 стробирующих импульсов, с выхода которого стробирующие импульсы Ид и И (фиг. 2-.5) подаются на электронные переключатели 7, 8 и второй 14 и четвертый 16 элементы И. Коррекдия строби- рующих импульсов Ид и ИЕ осуществляется в соответствии с сигналами, поступаю щими в корректор 12 стробирующих .импульсов из анализатора 6 квадранта,- навхоаы которого подаются напряжения вы- хосных обмоток фазовращателя 1-Ил , И,, а также опорное напряжение Ид . С6 На фиг. 2 изобр-ажеиа временная пяпг™ ... : П рамма .№ 1 для G iepяe oгo yivia Когда электронные переключатели 7 и 8 находятся в положен ; , определяемым стробирующим сигналом Ид, па вход нуль-оргйнов 9 и 10 подается опорное напряжение Яд, и в момент его положительного перехода через нуль на выходах нуль-оргапов 9 и 10 возникают перепады, которые при совпадении со стробом Иц создают на выходах элементов 13, 15 И ло1кческне уровни, устанавливающие триггеры 19, 20 в состоя- ние Т . Элементы 17, 18 И открываются, и импульсы 5- и uj через элемент 21 ИЛИ нычипают г.ос упать в п.- разрядный счетчик 22. Во втором периоде опорного напряжения Ид на выходе блока 11 упраЕгленпя поямяется ст-робирующий импульс lljf (фиг. 2), который после коррекц;.п iio длительности в виде двух идентичных (для случая, хогде fX), - .) пмпульсоз Ид .; И поступает на атектропныо переключатели 7, 8 и устанав/ишает х в положение 2. 3 положении 2 входы нуль-органов 9 и 10 ПОДКЛЮЧИОТ-СЯ к ВЫХОДКЬ-М ОбМОТ- кам фазоврашатс/1 1: к нуль-органу 9 г;од;слючается синусная обмотка, а к ну;1Ь-ч)ргану 10 косинусная обмотка. В моменты положительного перехода черзз нуль CHiycHoro к кос.ИнчС)юго напряжения И д ; |1 ,vi на вы5содах нуль- органоз возкчк:1;ог перепады, которые при совпадепм.,{ со стробами Ид и И созйеют на Е1ыходах элементов 14 и 16 И импульсЫ;, устанавливающие триггеры 19 и 20 Б сэстояняе О. Элементы 17 и 18 ; закрываются и прохождение импульсов 1 н И ц прекращаются Очевидно, что суммарный код счетчика будет пропорц1юналок: 4.VT где Ц - угол, 1:зт1о;;-1Э) синусной об- моткой, (.) угол, измеренный косинусной обмоткой. Аналогично происходит иоморенио угов в других квадрантах (временные диаграммы 2, 3, 4). Отлично заключается ишь в том, что для разных углов по азному располагаются стиобирухэщио импульсы Ид ii ИЕ . Как tiHuHo из вромепых диаграмм 1, 2, 3, 4 максимальиск; время кодиропаяия состаЕУшет Т)И гюрноа опорного i;-TnpH)i;cHi H, 7720 Предлагаемый преобразователь yroji-i код обладает следующими положительными качествами по сравнению с прототипом. 1. Повышено быстродействие устройства: в прототипе цикл кодирования составляет четыре периода опорного напряжения, а в предлагаемом устройстве - три периода опорного напряжения. 2. Упрощено схемное решение нуль-юрганов: в прототипе необходимо иметь сложные схемы нуль-органов, формирующих, импульсные сигналы, тогда как в предлагаемом устройстве, благодаря введённым в преобразователь угод-код анализатору квадранта и корректору стробирующих сигналов, допустимо использова-ние простых компараторов, имеющих н.1 своих выходах обычный логический перепад. При этом внесенные измене.чня не сни жают точности преобразования, о,о :;тигну той в прототипе. Формула и G о б р е т е н а я Преобразователь угол-код, содержащи г енератор импульсов, выход которого под ключен ко входу генератора синусоидаль ного напряжения, первый и второй выходы которого соединены с входными обмо ками фазовращателя, выходные обмотки которого соединены с первыми входами переключателей, выходы которых через соответствующие нуль-органы подключа. ны к первым входам первых четырех элементов И, второй генератора синусоидального напряжения соединен со вторыми входами переключателей и. о входом блока управления, первый выход которого соединен с третьими входами переютючателей и вторыми входами пер6вого и третьего элементов И, вьгходы которых соединены с первыми входами соответствующн:,: триггеров, выходы второго и четвертого элементов И соединены со Бторым:и входами ссогветствутащих триггеров, второй выход блока управления соединен с первым входом и, -разрядного счетчика и с третьими входами триггеров, выходы которых, соединены с первыми входами пятого и шестого элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены со вторым входом г, - разрядного счетчика, отличающийся тем, ЧТО, с целью повышения быстродейстВИЯ преобразователя, в него введены фор- мирсввлели импульсов, корректор стробирующих импульсов и анализатор квадранта, выход которого соединен с первым входом корректора стробирующих импульсов, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, первый выход - со вторым входом второго элемента И и четвертым входом первого переключателя, вгоро.й выход - со вторым входом четвертого элемента И и четвертым входом второго переключателя, выход генератора импульсов соединен со входами формирователей импульсов, выходы кото- соединены со вторыми входами пятого и шестого элементов И, выходные обмотки фазовращателя соединены с первым и вторым входами анализатора квадранта, третий вход которого соединен со вторым выходом генератора синусоидального напрялсения. Источники информции, принятые зо внимание при экспертизе 1.Авторсксю свидетельство СССР № 4О7370, кл. Q О8 С 9/04, 21.1.1.73. 2.Авторское свидетельство СССР № 48634О, кл. G 08 С 9/04, 30,09.75 (прототип).

На

t

X-

У

f

Я,

л

i.

t

-s

Не

%/

гж:

сиг

.1

t -...2

4-L4

LM

ill