Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/04 

Это достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содерж,ащий фазовращ1атель, ротор которого жестко связан с входным валом и соединен с первым нулевым детектором, обмотка возбуждения фазовращателя размещена в пазах статора и соединена с выходом фильтра, выходы нулевых детекторов через триггер соединены с одним из входов блока совпадения, другой ВХ01Д которого соединен с выходом генератора импульсов, который через делитель частоты соединен с входом фильтра, выход блока совпадения подключен к счетчику, фазовращатель снабжен обмоткой опорного сигнала, которая уложена в пазы статора с обмоткой возбуждения, выход обмотки опорного сигнала соединен с входом второго нулевого детектора.

На чертеже дана структурная схема предлагаемого преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь содержит фазовращатель 1, жестко соединенный с входным валом 2, обмотку 3 опорного сигнала, нулевые детекторы 4 и 5, триггер 6, блок совпадения 7, счетчик 8, генератор 9 импульсов, делитель Ч1астоты 10, фильтр 11, выходные клеммы 12.

Предлагаемый преобразователь угла поворота вала в код содержит фазовращатель 2, ротор которого жестко связан с входным валом 1, обмотка возбуждения фазовращателя подключена к выходу фильтра 11, обмотка 3 опорного сигнала уложена в те же пазы магнитопровода, что и обмотка возбуждения, и ее ось совпадает с осью обмотки возбуждения фазовращателя 2. На выходе обмотки 3 опорного сигнала, подключенном к входу второго нулевого детектор,а 5, формируется опорное напряжение, фазовый сдвиг которого относительно напряжения возбуждения равен нулю и не зависит от угла поворота ротора ф:азовращателя 2. Обмотка 3 опорного сигнала находится в одинаковых магнитных условиях с выходными обмотками фазовращателя 2, что обуславливает идентичность источников опорного и сигнального напряжений, формируемых соответственно на выходе обмотки 3 опорного сигнала и выходе фазовращателя 2. Сигнальное напряжение поступает на вход первого нулевого детектора 4. В состав предлагаемого преобразователя у1гла поворота вала в код входят также триггер 6, к входам которого подклк чены выходы нулевых детекторов 4 и 5 блок совпадения 7, один вход которой соединен с выходом триггера 6, а другой - с выходом генератора 9 импульсов, счетчик 8, вход которого связан с выходом блок совпадения 7, а выход - с выходными клеммами 12 преобразователя, последов1ательно соединенные делитель частоты 10 и фильтр 1.1, при этом вход делителя частоты 10 связан с выходом генератора 9 импульсов.

Преобразователь работает следующим образом.

Угол поворота входного вала 1 преобразуется фазовращателем 2 в сигнальное напряжение, фазовый сдвиг которого относительно опорного напряжения линейно изменяется в функции угла поворота вала.

Опорное и сигнальное напряжения поступают на входы соответствующих нулевых детекторов 4 и 5, которые формируют короткие импульсы в момент перехода напряжения через нуль от отрицательной к

полол ительной полуволне. Импульс с выхода нулевого детектора 5 устанавливает тригер б в положение, при котором последний выдает сигнал «разрещение на вход блока совпадения 7, при этом импульсы эталонной частоты поступают с выхода генератора 9 через блок совпадения 7 в очетчик 8. В свою очередь импульс с выхода нулевого детектора 4 ведет к появлению сигнала «запрет на входе блока совпадекия 7, при этом импульсы генератора 9 в счетчик 8 не проходят. Таким образом, фазовый сдвиг меж1ду сигнальным и опорным напряжениями преобразуется во временной интервал, ограниченный импульсами с выхода нулевых детекторов пропорциональный величине фазового сдвига и заполняемый импульсами эталонной частоты с выхода генератора 9. В счетчике 8 производится подсчет импульсов, заполянющих

временной интервал, на выходных клеммах 12 преобразователя формируется код, пропорциональный углу поворота входного вала 1. Точность преобразования угла в код определяется жесткой зависимостью количества импульсов, поступивших в счетчик 8, от угла поворота вала 1, которая обеспечивается постоянством величины временного интервала т, а следовательно, и фазового сдвига ф в момент неизменного

во времени угла поворота вала а (т const, ф const при а const). Выполнение данного условия обеспечивается использованием в качестве опорного выходного напряжения обмотки 3 опорного сигнала.

Таким образом, введение в преобразователь угла поворота вала в код обмотки опорного сигнала, связанной с входом второго нулевого детектора, в совокупности с известными признаками повыщает точность преобразования предлагаемого преобразователя при воздействии технологических и эксплуатационных факторов по сравнению с известным. Временной интервал, заполняемый импульсами эталонной частоты, формируется выходными импульсами нулевых детекторов, на входы которых поступают выходные напряжения обмоток фазовращателя, имеющих общую электромагнитную систему, что обуславливает идентичное воздействие на изменение параметров опорного и сигнального напряжения факторов эксплуатационного и технологического характера. Фазов;ая ошибка при этом мала, условие т const, ф const при а const выполняется. Предлагаемый преобразователь позволяет повысить точность преобразования без усложнения схемного решения, так как введение обмотки опорного сигнала не требует значительных изменений в конструкции фазовращателя, а электронные блоки преобразователя строятся на серийных микросхемах.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, ротор которого жестко связан с входным валом и соединен с первыми нулевым детектором, обмотка возбуждения фазовращателя размещена в пазах статора и соединена с выходом фильтра, выходы нулевых детекторов через триггер соединены с пз входов блока совпадения, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, который через делитель частоты соединен с входом фильтра, выход -блока совпадения подключен к счетчику, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, фазовращатель снабжен обмоткой опорного сигнала, которая уложена в пазы статора с обмоткой возбуждения, выход обмотки опорного сигнала соединен с входом второго нуле вого детектора.

Источники информации, принятые во внимание цри экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 404113, кл. G 08 G 9/04, от 20.01.91.

2.Зверев А. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. - Л.; Энергия, 1974, с. 154 (прототип).