Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным уст.ройством. Известен преобразователь угла поворота, реа лизующий поразрядный принцип кодирования сигналов скнусно-косйнусного датчика угла (СКДУ). Преобразователь содержит несколько последовательно соединенных блоков (по числу разрядов кода), каждый из которых состои из элемента вычитания, четырех умножителей, двух сумматоров напряжений, блоков для хра нения эталонных напряжений и логических блоков для формирования кода угла 1. Недостатком такого преобразователя является его сложность. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь угол-код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, соединенный с селектором октанта, выходы которого, один непосредственно, а другой через блок масштабирования, подключены ко входам вычитателя, выход которого соединен с сигнальным входом фазового дискриминатора, опорный вход которого соединен с выходом источника гштания, один выход фазового дискриминатора подключен к счетчику, блок управления, входы которого соединены с выходами счетчика, а выходы подключены к управляющим входам блока масштабирования 2. В этом устройстве используется комбинированный метод преобразования, суть которого заключается в последовательном линейном делении в пределах октанта одного из выходных напряжений СКДУ, вычитании его из другого выходного напряжения, сравнения по фазе результирующего напряжения с напряжением источника питания обмоток датчика до получения напряжения, линейно зависящего с заданной точностью от угла поворота, с последующим делением к кодированием этого напряжения одним из методов аналого-цифрового преобразования. Недостатком такого преобразователя является низкое быстродействие. 3 Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, подключенный к селектору октантов, один выход которого подключен к вычитателю непо средственно, а другой - через блок масштаби рования, выход вычитателя и выход источника питания подключены к фазовому дискри минатору, один выход которого подключен к счетчику, блок управления, входь которого соединены с выходами счетчика, а выходы подключены к управляющим входам блока масштабирования, введены элементы ИЛИ, эле мент задержки, распределитель импульсов, бло элементов И и регистр, а счетчик выполнен реверсивным, другой вход реверсивного счетчика соединен с другим выходом фазового дискриминатора, оба выхода фазового дискриминатора через элемент ИЛИ подключены к распределителю импульсов, выходы которого подключены к установочным входам реверсив ного счетчика и к блоку элементов И, управляющие входы блока элементов И через элемент задержки соединены с одним выходом фазового дискриминатора, а выходит подключены к регистру. Структурная схема преобразователя предста лена на чертеже. Преобразователь содержит синусно-косинусн датчик 1 угла, подключенный к селектору 2 октантов, один выход которого подключен к вычитателю 3 непосредственно, а другой - через блок 4 масштабирования, состоящий из делителей 5 напряжения и ключей 6. Выходы вычитателя 3 и источника 7 питания подключены к фазовому дискриминатору 8, выходы которого подключены к входам реверсивного Счетчика 9 и через элемент ИЛИ 10 - к распр делителю 11 импульсов. Выходы распределител 11импульсов подключены к установочным входам реверсивного счетчика 9 и через блок 12элементов И, управляющий вход которого через элемент 13 задержки соединен с одним выходом фазового дискриминатора 8, подключены к регистру 14. Выходы реверсивного счетчика 9 подключены к блоку 15 управлени выходы которого подключены к управлшощим входам блока 4 масштабирования, в частности к управляющим входам ключей 6. Выход источника 7 напряжения подключен ко входу датчика 1. Преобразователь работает следующим образом Напряжения на синусном и косинусном выходах СКДУ 1 определяется выражениями U , где U,.p -- максимальное выходное напряжение СКДУ; Э - УГОЛ поворота ротора СКДУ. Выходы датчика 1 подключены к селектору 2 октанта, который формирует три старших разряда кода, определяющих искомый октант, и производит подключение выходных напряжений датчика 1 ко входу вычитателя 3 и входу блока 4 масштабирования. Работу преобразователя удобно проследить на примере первого октанта. Коэффициенты деления Kj делителей в блоке 4 масщтабирования соответствуют значениям где 1 -номер формируе-мого разряда в пределах октанта. При этом на вход вычитателя 3 с селектора 2 октантов поступает напряжение О , а .на вход блока4 поступает напряжение U2 На выходе вычитателя 3 образуется напряжение 45Sin( ) Подключение делителей 5 производится посредством ключей 6, управляемых блоком 15. Этот блок представляет собой дешифратор, подсоединенный к выходам реверсивного счетчика 9. Шины направления счета сложение и вычитание реверсивного счетчика 9 в зависимости от порядка выбора делителей 5 прямой или обратный, соединены с единичным и нулевым выходами или нулевым и единичным выходами соответственно фазового дискриминатора 8. В начале цикла преобразования первый, старший разряд реверсивного счетчика 9 устанавливается в единичное состояние. При этом блок 15 замыкает ключ 6 с первым номером, и на выходе вычитателя 3 образуется напряжениеU3rV mS46-22,5r. Напряжение Uj- поступает на сигнальный вход фазового детектора 8, на опорном входе которого действует напряжение источника 7 питания. В секторе (04-22,5°) указанные напряжения противофазны (0 22,5°), а в секторе (22,) синфазны (в 22,5°). При этом соответственно на нулевом или единичном выходах фазового детектора 8 возникает сигнал. Любой из этих сигналов, проодя через элемент ИЛИ 10, изменяет состояние аспределителя 11, который вырабатывает на ервом выходе разрешцюший импульс. При аличии сигнала на единичном выходе фазового искриминатора 8 через элемент 13 задержки блок 12 элементов И в старшем разряде егистра 14 устанавливается 1. При отсут5ствии сигнала на единичном выходе фазового дискриминатора 8 старший разряд регистра 14 сохраняет нулевое состояние. Разрешающий импульс с первого выхода распределителя 11 поступает на вход второго триггера реверсивного счетчика 9 и изменяет его состояние так, что на выходе блока 15 управления возникает потенциал, замыкающий следующий ключ 6. В зависимости от того, в каком секторе находится искомый угол, в секторе (0-22,5°) или (22,5-45°) блок 15 управления подключает делитель 5 напряжения коэффициент деления которого соответствует углу 11,25° или 33,75°. При этом на выходе вычитателя 3 вырабатывается результирующее напряжение V,(,5 t 11,25) По результату сравнения фаз напряжений на фазовом дискриминаторе 8 формируется аналогично предыдущему второй разряд кода в пределах октанта. При этом распределитель 11 вырабатывает разрешающий импульс на втором своем выходе, подключенном к входу третьего триггера реверсивного счетчика 9 для формирования третьего разряда кода и т.д. по числу разрядов в коде. По результатам формирования разрядов кода определяют в регистре 14 двоичный код, соответствующий преобразуемому углу поборо та в пределах октанта ,5 +П211,25 ,625 и т.д., где коэффищ1енты h принимают значения О или 1. В предложенном устройстве используется поразрядный принцип кодирования, что опреде ляет большее быстродействие предложенного устройства по сравнению с прототипом, и .обеспечивает постоянство цикла преобразовани 7 Экономический эффект от использования устройства определяется его техническим преимуществом. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-ко синусный датчик угла, подключенный к селектору октантов, один выход которого подключен к вычитателю непосредственно, а другой через блок масштабирования, выход вычитателя и выход источника питания подключены к фазовому дискриминатору, один выход которого подключен к счетчику, блок управления, входы которого соединены с выходами счетчика, а выходы подключены к управляющим входам блока маститабирования, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены элемент ИЛИ, .элемент задержки, распределитель импульсов, блок элементов И и регистр, а счетчик выполнен реверсивным, другой вход реверсивного счетчика соединен с другим выходом фазового дискриминатора, оба выхода фазового дискриминатора через элемент ИЛИ подключены к распределителю импульсов, выходы которого подключены к установочным входам реверсивного счетчика и к блоку элементов И, управляющие входы блока элементов И через элемент задержки соединены с одним выходом фазового дискриминатора, а выходы подключены к регистру. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3480946, кл. 340-347, опублик. 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 537370, кл. G 08 С 9/00, 1976 (прототип).

HSflOKys

KSnoKys