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

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах управления для кодирования угла поворота вращающегося вала.

Известен преобразователь угол-код, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, источник питания фазовращателя, фазовращатель, формирователь фазового сдвига, элементы совпадения, реверсивный счетчик, счетчик с переменным коэффициентом пересчета, блок коэффициентов, блок выявления величины и знака приращения угла 1.

Недостатком известного преобразователя является погрешность преобразования от внешних помех и внутренних шумов при линейной экстраполяции.

Из известых преобразователей угла поворота вала в код наиболее близкими по технической сущности является преобразователь, содержащий последовательно соединенщ 1е генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блок питания, фазовращатель, формирователь фазовых импульсов, другой вход которого соединен с генератором импульсов, один выход

подключен к.блоку определения приращенИя скорости, а другой выход - к блоку элементов И, второй вход которого соединен с выходом делителя частоть;, выход генератора импульсов подключен к одному из входов счетчика, другой вход которого соединен с блоком коэффициентов, а выход - с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом блока элементов И, элемент совпадения, цифровой ограничи10тель и последовательно соединенные блоки определения величины и знака приращения скорости, усреднитель и регистр скорости, один из выходов которого соединен со входом блока коэффициентов,а другой - с третьим

15 входом реверсивного счетчика, входы элемента совпадения соединены соответственио с выходами блока элементов И, формирователя фазового импульса, выход элемента совпадения подключен к первому входу блока определе20ния величины и знака. приращения скорости, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход блока определения величины и знака приращения скорости

37524254

через цифровой ограничитель соединен с другим зователь 8 код-частота, регистр 9 скорости, входом усреднителя и с третьим входом блокаусреднитель 10, блок 11 определения приращезлементов И 2.ния скорости, сумматор 12, второй и фетий.

Недостатком известного преобразователярегистры 13, 14, вьяитатели 15, 16, определис зкстраполяцией является наличие погрешности 5 тель 17 времени усреднения, определитель 18 от внешних помех и внутренних шумов. Цель изобретения - повышение точности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, делитель час тоты, блок питания, фазовращатель, формирователь фазовых импульсов, другой вход которого соединен с генератором импульсов, один выход подключен к блоку определения приращения скорости, а другой выход к блоку элементов И, второй вход которого подключен к делителю частоты, а выход - к первому входу реверсивного счетчика, преобразователь код-частота, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключе к второму входу реверсивного счетчика, регис скорости, один выход которого подключен к преобразователю код-частота, а другой - к третьему входу реверсивного счетчика, один выход реверсивного счетчика подключен к Второму входу блока приращения скорости, третий вход которого соединен с выходом дел теля частоты, а выход подключен к усреднителю, введены два вычитателя, второй и трети регистры, сумматор, определитель ускорения и определитель времени усреднения, один вход которого соединен с первым выходом формир вателя фазовых импульсов, другой вход - с выходом определителя ускорения, первый выход подключен к одним входац, регистра скорости и второго регистра, второй выход к третьему входу блока элементов И, а третий выход - к одним входам определителя ускорения и третьего регистра и к другому входу усреднителя, выход усреднителя подключен к одному входу первого вычитателя и к другому входу третьего регистра, выход которого подключен к одному входу второго вычитателя и к другому входу первого вычитателя, выход которого подключен к другим входам регисгра скорости и второго вычитателя, выхо KOTOptiro через второй регистр подключен к одному входу сумматора, другой вход которого соединен с другим выходом реверсивног счетчика, а один выход регистра скорости подключен к другому входу определителя ускорения. Преобразователь, изображенный на чертеже, содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 питания, фазовращатель 4, формирователь 5 фазовых импульсов , блок 6 элементов И, реверсивный счетчик 7, преобраускорения. Преобразователь работает следующим образом. Импульсы с генератора 1 импульсов с частотой f поступают на делитель 2 частоты, имеющий коэффициент пересчета 2 .В блоке 3 питания формируется многофазное синусоидальное напряжение для питания фазовращателя 4. С выхода фазовращателя 4 синусоидальное напряжение, сдвш1утое по фазе на угол равный углу поворота ротора фазовращателя 4, поступает на формирователь 5 фазовых импульсов. Формирователь 5 фазовых импульсов формирует импульсы в момент перехода синусоидального напряжения через нуль от отрицательного к положительному значению. Импульсом с формир(.1вателя 5 переписывается через блок 6 элементов И, на вторые входы которого поступают импульсы с выхода делителя 2 частоты, являющегося временной шкалой преобразователя, кодовый эквиналент угла поворота ротора фазовращателя 4. Уменьшение погрешности преобразования за счет усреднения с последующей коррекцией по скорости и углу осуществляется следующим образом. В первый момент включения в определителе 17 времени усреднения устанавливается максимальный интервал усреднения Ту который выбирается исходя из максимального значения величины входной помехи и внутренних шумов преобразователя, и выдается разрешение на блок 6 элементов И для переписи текущего значения угла в реверсивный счетчик 7. Таким образом, в блоке 11 определения приращения скорости будет сформирована величина приращения угла за интервал Т в усреднителе 10, которая затем переписывается в регистр 9 скорости. В следующем цикле преобразования осуществляется линейная экстраполяция путем записи величины приращения угла в виде равномерно расставленных импульсов на интервале f , которые формируются преобразователем 8 код-частота, в реверсивный счетчик 7, в котором было записано текущее значение угла в первый момент включения. При этом на втором цикле преобразования и последующих блок 6 элементов И запирается управляющим сигналом с определителя 17 и открывается только в том случае, когда время усреднения равно времени преобт разования (случай больишх ускорений, с которым вращается входной вал). В этом же цикле преобразования определяется погрешность прогнозирования в блоке 11 как разность между экстраполируемым и текущим значением угла, и затем усредняется в усреднителе 10. Величина погрешности сГйо,, обусловленная неточностью измерения скорости вращения вала, выявляется после второго цикла усредиения в вычитателе 15 как разность усредненных погрешностей прогнозирования Дд и в соседних первом и втором илклах усреднения, которая затем прибавляется к величине записанной в регистре 9 скорости. Величина Д усредненного значения погреш ности прогнозирования первого цикла усреднения записывается в регистр 13 из усреднителя 10 управляющим сигналом, поступающим с определителя 17. После второго никла усреднения определяется также погрешность изл{енения угла в вычитателе 16 и переписывается в регистр 14 управляющим сигналом с определителя 17. Для этого в вычитатель 16 кшодится й, с усрещштеля 10 и величина с вычитателя 15 без младшего разряда. Соответственно в конце второго цикла усред нения вводится поправка по скорости в регист 9 скорости и по положению вала черсз сумматор 12. Использование усреднения позволяет уменьши погрешности с временем корреляции,менылим времени иреобразования(1тогрец1н сть квантования по уровню, погрешность от вь сокочастот ной входной помехи, случайную составляющук погрешности фазоврашателя и при выборе интервала усреднения кратным частоте гармонической составляющей погрешности, обусловленной качеством квадратуры блока 3 питания, гармонические составляющие погрешности преобразования) . Для того, чтобы погрешность, обусловленная изменением скорости вращения входного вала, не вносила дополнительной погрешности, в определителе 18 ускорения вычисляется изменение скорости вращения вала и в соответстви с этим формируется сигнал в определителе 17 для корректировки времени усреднения. Таким образом, использование усреднения погрешности прогнозирования с введением поправки по скорости и положению вала позво ляет снизить погрешность с временем корреляции меньшим, чем время преобразования ,и гармонические погрешности преобразователя и тем самым повысить точность преобразования. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код. I содержащий генератор импульсов, делитель Частоты, блок питания, фазовращатель, формирователь фазовых импульсов, другой вход которого соединен с генератором импульсов, один выход подключен к блоку определения приращения скорости, а другой выход - к блоку элементов И, второй вход которого подключен к делителю частоты, а выход - к первому входу реверсивного счетчика, преобразователь код-частота, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к второму входу реверсивного счетчика, регистр скорости, один выход которого подключен к выходу преобразователя кодчастота, а другой - к третьему входу реверсивного счетчика, один выход реверсивного счетчика подключен к второму входу блока приращения скорости, третий вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход подключен к усреднителю, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены два вычитателя, , второй и третий регистры, сумматор, определитель ускорения и определитель времени усреднения, один вход которого соединен с первым выходом формирователя фазовых импульсов, другой вход - с выходом определителя ускорения, первый выход подключен к одним входам регистра скорости и второго регистра, второй выход - к третьему входу блока элементов И, а третий выход - к одним входам определителя ускорения и третьего регистра и к другому входу усреднителя, выход усреднителя подключен к одному входу первого вычитателя и к другому входу третьего регистра, выход которого подключен к одному входу второго вычитателя и к другому входу первого вычитателя, выход которого подключен к другим входам регистра скорости и второго вычитателя, выход которого через втор(.ж регистр подключен к одному входу сумматора, другой вход которого соединен с другим выходом реверсивного счетчика, а один выход регистра скорости подключен к другому входу, определителя ускорения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 487405, кл. G 08 С 9/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 553987, кл. G 08 С 9/04, 1975 (прототип).