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

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. Известны преобразователи угла пов рота вала .в код. Одни из известных преобразователей угла поворота в сдвиг фазы содержат синусно-косинус ный. датчик (СКД) угла, вход которого подключен к блоку питания, а выходы-к фазочувствительйым выпрямителям, другие входы которых подключены к блоку питания, выходы фаэочувствительных выпрямителей подключены к входам модуляторов, другие входы которых соединены с выходом двухфазного источника прямоугольных сигналовj выходы модуляторов подключены к суммирующему и .вычитающему блокам, вырсоды которых через фильтры подключены к выходу преобразователей 1. Недостатком известного преобразователя являются большие габариты и низкая точность, вызванная изменением параметров фил ьтров. Известен также преобразователь угла поворота вала в код, содержащий Синусно-косинусныйГ датчик, каждый из выходов которого через последовательно соединенные фазочувствитель- . ный выпрямитель и модулятор подключены к соответствукяцим входам фазосдвигающего ..элемента, выход которого через один компаратор подключен ; первому входу измерителя временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом другого компаратора, делитель частоты С2. Недостатком этого преобразователя являются большие г абариты, определяемые габаритами фИльтра на входе СКД и низкая точность, вызванная температурой и временной нестабильностью блоков в цепи канала формирования стоп-импульса, особенно фильтров, входящих в состав модул.ятора. Наиболее близким техническим решением к данному является преобразователь, содержсшщй СКД, вход которого соединен с выходом генератора импульсов через последовательно включенные делитель .частоты и фильтр, а выход СКД через блок фазосдвнгающих элементов подключен к двум компара.торам, выходы которых подключены к измерителю временных интервалов

вЮ, третий вход которого соединен с. выходом генератора импульсов И .

Недостатком таких преобразователей являются большие габариты, определяемые габаритами фильтра, установленного на входе СКД и предназйачШногЬ для формирования мощного высоковольтHWb ШйТсоидального сигнала для питания СКД.

Другим недостатком их является

.ограниченная точность, вызванная искажением фсзрмы синусоидальног о сигнаjia при. его передаче через СКД, и ограниченная разрешающая способность, определяемая верхней граничной частотой Генератора импульсов и пёрвыШ каскадами делителя частоты с одной стороны и нижней граничной частотой передачи СКД с другой стороны. . Целью изобретения является уменьшение га баритов преобразователя и повышение его точности.

Поставленная цель достигается

тем, что в преббразователь углй по ворота вала в код йведены BbanpHNffi- ;

fejffi мЬ|Л5Лпятб эы и дополнительна делитель частоты и фавосдвигающий элемент, выход синуСно-косинусного

« Ща е0ёдййёй с п ервыми входами выпрямителей, выходы которйх подаиоЧ еййк пер вьш входам модуляторов, выход кй: сдого из которьях соединен с.соответствующим входом фазосдвигаюе4 О §лёйёнта, выход дОполНйтёлЬйого фазосдвигающего элемента соединен

8 1;Ш|ЩГ1Щ г&гоicoMnSpafSpa; ШШт1лЙ частбШ сЪеДийен сО вторыми входами выпрямителей непосредственнВ 1й Чё§ё§ последовательно соединен Йнё дополнитель ный тёлЁ ШзтОТ а и фильтр со вторыми входами модуляторов. .

Преобразователь содержи генератор 1 импульсов, подключенный через дополнительный делитель 2 чйбтОТЫ к : хЬ Гу синуснО-кОсййусного датчика 3, каждый ИГ йыхОДОй которого через йОСЛёдовательно соединенные фазочувствительный выпрямитель 4 или 5, модулятор 6 или 7 подключены к входам фазосдвигающих элементов 8 и 9. Выходы фазосдвигающих элементов 8 и ,

9iepes соответствующие компараторы

10и11 подключены к двум входам измерителя 12 временных интервалов, тре;гий вход которого соединен с выходом генератора 1 импульсов. Выход делителя 2 частоты через последовательно включенные делитель 13 частоты и фильтр 14 подключен к другим входам модуляторов 6 и 7.

В качестве модуляторов 6 и 7 нбгут быть использованы балансные модуляторы в микромодульном исполнений, например серии 140МА1.

В качестве фазбсдвигаговоих элементов могут быть иСпользованй или пассивные R С-цепочки, или суШшруШие и ййчитаю 1ше операционные усилители.

Преобразователь работает следующим образом.

Генератор 1 формирует импульсы высокой частоты. На выходе делителя, 2 формируются прямоугольные импульсы скважностью два, поступающие в обмотку врзбуххдения синусно-косинусного датчика 3, где они модулируются по амплитуде в-зависимости от измеряемого углс4 поворота. В фазочувствительных выпрямителях 4 и 5 выделяются огибающие выходных сигналов синусно-косинусного датчика 3, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота.

В делителе 13 происходит дополнительное деление частоты выходных сигналов делителя 2. Фильтр 14 из прямоугольного формирует синусоидальный сигнал, который в виде несущей частоты поступает на входы модуляторов 6 и 7. В модуляторах 6 и 7 образуются переменные сигналы с частотой выходных сигналов делителя 13 и модулированные по г1мплитуде в функции . синуса и косинуса угла поворота СКД. Из модулированных по амплитуде сигналов на фазосдвигающем элементе 8 формируется сигнал, сдвинутый по фазе с Опережением на угол, пропорциональны углу поворота СКД, а на фазосдвигающем элементе 9vформируется сигнал, сдвинутый по фазе с отставанием на угол, пропорциональный углу поворота СКД. Компараторы 10 и 11 формируют из синусоидальных сигналов старт- и стоп-импульсы, временной интервал между которыми преобразуется в измерителе 12 в код путем заполнения импулЬсами высокочастотного генератора 1.

В предложенном преобразователе через фильтр 14 передается маломощный низковольтный сигнал. Поэтому здесь можно использовать активный полосовой фильтр в интегральном исполнении, например серии 276ФЕЗ. В известных преобразователях через фильтр, установленный на входе СКД, передается мсэрный высоковольтный сигнал, ДляЧего используется пассивный фильтр, имеющий большие габариты и вес. Все остальные элементы предложенного преобразователя также могут интегральном исполнении Использование изобретения позволит уменьшить габариты преобразователя в 1,7 раза.

Температурная и временная нестабильность параметров фильтра 14 предложенного устройства приводит к одинаковому фазовому сдвигу сигналов несущей частоты в каналах, формирующих старт- и- стоп-импульсы, и не влияет на точность преобразования угла.

Выбором коэффициента- передачи делителя 13 частоты можно в широких пределах регулировать соотношение между частотой старт-, стоп-импульсов и частотой импульсов заполнения временного интервала независимо от амплитудно-частотной характеристики СКД Для расширения области применения целесообразно выполнить делитель 13 с переюйочаемым коэффициентом переда чи и набором параллельно включенных фильтров 14. При этом чем больше коэффициент передачи делителя 13, тем меньше быстродействие и больше разрешающая способность преобразователя Таким образом, предложенный преоб разователь имеет меньшие габариты и большую точность по сравнению с из вестным прео.бразователем. Экономический эффект от использования предложенного преобразователя определяется его техническими преиму ществами. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, соединенный с первым входом измерителя временных интервалов непосредственно и через делитель частоты со входом синусно-косйнусного датчика, фазосдвигающий элемент, соединенный через один из компараторов .с одним ИЗ- входов измерителя времен746656ных интервалов, другой компаратор соединен с другим входом измерителя временных интервалов, и фильтр, о тличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения точности преобразователя, в него введены выпрямители, модуляторы и дополнительные делитель частоты и фазосдвигающий элемент, выход синуснокосинусного датчика соединен с первьши входами выпрямителей, выходы которых подключены к первьо1 входам модуляторов, выход каясдого из которых соединен с соответствующим входом фазосдвигающего элемента, выход дополнительного фазосдвигающёго элемента соединен со входом другого компаратора, выход делителя частоты соединен со вторыми входами выпрямителей непосредственно и через последовательно соединенные дополнительный делитель частоты и фильтр со вторыми йходами модуляторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №404110, кл, G 08 С 9/00-, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР №452027, кл. G 08 С 9/00, 1973. 3.Патент США №3505669, кл. 340-347, опублик. 1970 (прототип),