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

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования аналоговой величины в код.

Известен преобразователь угол-код. содержащий синусно-косинусный датчик, выходы которого подключены к блоку фазосдвигаюших элементов, генератор импульсов, подключенный ко входу синусно-косинусного датчика через делитель частоты и фильтр, а ко входу счетчика - через вентиль, другие входы которого соединены с выходами управляющих триггеров и блока пуска, компараторы, входы которых соединены с выходами фазосдвигаю цих элементов, а выходы подключены к трштерам 1

Недостатком указанного преобразователя является погрешность, вносимая изменением параметров фазосдвигающих элементов.

Известен преобразователь, содержащий пара-метрический фазовращатель, подключенный к цифровому фазометру интегрирующего типа 2,

Недостатком такого преобразователя является значительная динамическая погрещность.

Наиболее близок по техническому рещению к предлагаемому преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходы которого подключены к блоку формирования кода, генератор импульсов, подключенный ко входу синусно-косинусного вращающегося трансформатора через делитель частоты и фильтр, а ко входу счетчика - через вентиль, другие входы которого соединены с выходами управляющих триггеров и блока тту-ска, компараторы, выпрямители С фильтрами, дискриминатор уровня, фазоинвертор 3.

Принцип действия известного преобразователя основан на формировании временных интервалов в моменты равенства напряжения запитки синусно-косинусного вращающегося трансформатора постоянному напряжению в функции синуса или косинуса угла поворота вала. Формирювание постоянных напряжений , осуществляется выпрямителями с фильтрами, в которых происходит аналоговое детектирование и сглаживание выходных сигналов синуснокосинусного вращающегося трансформатора. 3 Однако в известном преобразователе из-за применения выпрямителей со сглаживанием в никают динамические погрешности. Кроме тог известный преобразователь достаточно сложен Цель изобретения - уменьшение динамической погреишости преобразователя и его упрощение. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сииусно-косинусный датчик, вход которого соединен с генератором импульсов через последовательно включенные делитель частоты и фильтр, а один выход подключен к блоку формирования кода, два выпрямителя, вход одного из которых соединен с одним выходом скнусно-косинусного датчика, компаратор, выходы которого подключены к триггеру, и блок пуска, другой вход которого соединен с источником команды пуск, выхо ды генератора импульсов, блока пуска и триг гера подключены к элементу И, выход которого подключен к счетчику, введен фазосдвигающий элемент, вход которого соединен с другим выходом CHHycHo-KocHkycHoro датчика а выход подключен к другому выпрямителю, выходы обоих выпрямителей подключены к входам компаратора. На фиг. 1 представлена схема предлагаемог преобразователя; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. Преобразователь содержит синусно-косинусный датчик 1 угла, подключенный к блоку 2 формирования кода, через выпрямитель 3 - к одному входу компаратора 4, а через фазосдвигающий элемент 5 и выпрямитель 6 - к другому входу компаратора 4. Вход датчика угла соединен с генератором 7 импульсов через делитель 8 частоты и фильтр 9. Выходы компаратора 4 подключены к установочным входам триггера 10. Один из выходов компаратора 4 подключен к блоку 11 пуска, другой вход которого соединен с источником 12 команды Пуск. Выходы блока 11 пуска генератора 7 импульсов и триггера 10 подключены ко входам элемента И 13, выход которого подключен к счетчику 14 импульсов. Выходы счетчика 14 импульсов образуют младшие раз ряды кода, а выходы блока 2 формирования кода старшие разряды кода. На фиг. 2 приняты следуюаше обозначения: А- выходные сигналы датчика 1 угла, В выходной сигнал фазосдвигающего элемента 5 С - входные сигналы компаратора 4, D сигнал источника 12 команды ПУСК, Е - выходной сигнал триггера 10, F - сигнал на входе счетчика 13 импульсов. Преобразователь работает следующим образом. 3 Выходные импульсы генератора 7 через делитель 8 частоты подаются на фильтп 9, где формируется синусоидальный сигаал запитки синуено-косинусного датчика 1 угла. Датчик 1 угла работает в режиме однофазного фазовращателя. На его выходах формируются модулированные по амплитуде в функции cmryca и косинуса угла поворота входного вала датчика 1 утла синусоидальные сигналы. Путем сравне1гая фаз выходных сигналов датчика 1 угла в блоке 2 формирования кода образуются два старших разряда выходного кода, фазосдвигаюгций элемент 5, выполненный, например, в виде интегратора, осуществляет сдвиг по фазе одного из выходных сигналов датчика 1 угла на четверть периода. Выпрямители 3 и 6 осуществляют независимо друг от друга детектирование выходного сигнала элемента 5 и другого выходного сигнала датчика I. Компаратор 4 формирует импульсы в моменты равенства выходных на1фяжений выпрямителей 3 и 6. Из первом из выходов компаратора 4 формируются импульсы, соответствующие положительному градиенту выходного напряжения выпрямителя 3, на втором - положительному гр-лдиенту выходного напряжения выпрямителя 6. Выходные импульсы компаратора 4 поступают на установочные входы триггера 10, на выходе которого формируется импульс длительностью, пропорциональной углу поворота входного вала датчика угла. Выходные импульсы генератора 7 поступают на вход счетчика 14 импульсов через элемент И 13, когда на другие входы этого элемента поданы единичный сигнал от триггера 10 и разрешаюццш сигнал с блока 11 пуска. Принцип работы преобразователя основан на формировании кода младших разрядов по временному интервалу, пропорциональному измеряемому углу. Компаратор 4 формирует импульсы в моменты выполнения равенства UrpSinescostut|- )t, откуда ltgd.Mt(x)tl ИЛИ . При этом на установочный в состояние О вход триггера 10 поступают импульсы в моменты)Г-П, (n-0,Z....), а на установочный в состояние 1 вход триггера 10 - в моменты (п-ОД,г.,,) Длительность временного интервала на выходе триггера 10 определяется соотношением bJvT ZcA. Временной интервал Тг на выходе триггера 10 преобразуется в код пугем подсчета числа импульсов от генератора 7 на счетчике 14 импульсов, заполняющих указанный времен ной интервал. Максимальная длительность временного интервала на выходе триггера 10 составляет половину периода Т напряжения запитки 1/2. Минимальное время между двумя соседними случайно сформированными опросами преобразователя составляет Т. Максимальное число импульсов на входе счетчика 14 импульсов N - гй max-zf, где f|. - частота импульсов генератора 1,, f -ф - Частота напряжения запитки датчика 1 угла. Число соответствует повороту входного вала датчика 1 утла на угол fA - 90 (точный отсчет). Измерение начинается по команде Пуск, поступающей на вход блока 11 от источника При этом блок 11 пуска может работать по программе определения кода угла по одному или нескольким временным интервалам. При увеличении угла код младших разрядов нечетных октантов увеличивается, а четных уменьшается. Поэтому в четных октантах истинное значение кода младших разрядов определяется в виде дополнения измеренного счетчиком 14 импульсов кода до величины Общий код угла определяется по выходном коду 2 формирования кода (старшие разряды) и прямому или дополнительному коду счетчика 14 импульсов (младшие разряды). Таким образом, в преобразователе исключен сглаживающие фильтры в выпрямителях, фазо инвертор, дискриминатор уровня, компаратор и один управляющий триггер, а введен фазосдвигающий элемент с соответствующими связями, что упрощает предложенный преобразователь и уменьшает его динамическую погреишость. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вглз в код, содержащий синусно-коскнусный датчик, вход которого соединен с генератором импульсов через последовательно включенные делитель частоты и фильтр, а один выход подключен к блоку формирования кода, два выпрямителя, вход одного из которых соединен с одним выходом синусно-косинусного датчика, компаратор, выходы которого подключены к триггеру, к блоку пуска, другой вход которого соединен с источником команды Пуск, выходы генератора имп льсов, блока пуска и триггера подключены к элементу И, выход которого подключен к счетчику, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и уменьнкния его динамической погрешности, в него введен фазосдвигающий элемент, вход которого соединен с другим выходом синусно-косинусного датчика, а выход подключен к другому выпрямителю, выходы обоих вьшрямителей подключены к входам компаратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 3505669, кл. 340-347, 1970. 2.Авк рское свидетельство СССР № 503268, кл. G 08 С 9/00, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР № 503271, кл. G 08 С 9/04, 1974 (прототип).

Л

- В

с

U LJ

j

D К

r

Фиг 2