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 5 цифровым вычислительным устройством.

Известны преобразователи угла поворота вала в код; содержащие генератор импульсов, подключенный через делитель частоты и фильтр к синусно-ко-to синусному вращающемуся трансформатору, выходы которого через блок фазосдвигающих элементов подключены к нульорганам, выходы которых подключены к преобразователю временных интервалов в код 1.

Недостатком таких преобразователей является невысокая точность.

Другие известные преобразователи содержат фазовращатель, входы и выхо-2о ды которого через нуль-органы подключены к установочным входам триггеров, выходы триггеров подключены к управляющим входам элементов И, другие входы которых непосредственно и через 25, элементы задержка подключены к генератору импульсов, выходы элементов. И через элемент ИЛИ подключены к счетчику импульсов 12.

Недостатком таких преобразователей д

является погрешность, вносимая нестабильностью срабатывания нуль-органов. Наиболее близким техническим решением к данному изобретенлю является прербразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к одному входу блока управления, одному входу элемента 2И-ИЛИ и входу блока памяти выходы блока питания подключены к одним концам .первичных обмоток фазовращателя, другие концы которых вместе с одними концами вторичных обмоток , фазовращателя подключены к общей шине, а другие концы вторичных обмоток фазовращателя- подключены к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого соединен с первым выходом блока управления, четвертый и пятый входы - с одним из выходов блока питания, а выходы через нуль-органы подключены к соответствующим блокам элементов И, управляющие входы которых соединены с вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока управления, а выходы каждого блока элементов И подключены к установочным входам соответствующих триггеров, выходы которых подк.точены к управляющим

входам элемента 2И-ИЛИ, выход элемента 2И-ИЛИ подключен к счетчику импульсов, установочный вход которого соединен с шестым выходом блока управления з.

Недостатком известного преобразователя является его погрешность, вызванная временной температурой нестабильностью фазовращателя.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворотавала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к одному входу блока управления, одному входу элемента 2И-ИЛИ и к входу блока питания, выходы блока питания подключены к одним концам первичных обмоток фазовращателя, другие концы объединены,одни концы вторичных обмоток фазовращателя подключены к общей шине, а другие концы подключены к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выходы через нуль-органы подключены к соответствующим блокам элементов И, управляющие входы которых соединены с вторым, третьим четвертым и пятьом выходами блока ущ авления, а выходы каждого блока элементов И подключены к установочным входам соответствующих триггеров, выходы которых под слючены к управляющим входам элемента 2И-ИЛИ, выход элемента 2И-ИЛИ подключен к счетчику импул сов, установочный вход которого соединен с шестым выходом блока управления, введен сумматор токов, включенный между общей шиной и объединенными концами первичных обмоток фазовращателя, которые подключены к другому входу блока управления и четвертому и пятому входам коммутатора.

Структурная схема преобразователя представлена на .фиг, 1; временная диаграмма его работы - на фиг. 2.

Преобразователь содержит фазовращатель 1, первичные обмотки которого соединены с двумя выходами блока 2 питания, подключенного к генератору

3импульсов. Между точкой соединения первичных обмоток и общей Ш11ной включен сумматор 4 токов, например резистор, через который протекает суммарный ток обеих первичных обмоток фазовращателя 1. Напряжение на сумматоре

4токов принимается за опорное. Сумматор 4 токов и генератор 3 соединены с блоком 5 управления. Вторичные (синусная и косинусная) обмотки фазовращателя 1 и сумматор 4 токов подключены к двухпозиционному коммутатору б, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока 5 управления.

В первом положении коммутатора 6 V нуль-органу 7 подключено опорное

напряжение, а к нуль-органу 8 - вторичная косинусная обмотка фазовращателя.

Во втором положении коммутатора б к нуль-органу 7 подключена вторичс ная синусная обмотка фазовращателя 1, а к нуль органу 8 -опорное напряжение. Выходы нуль-органов 7 и 8 соединены .с входами триггеров 9 и 10 через блоки 11 и 12 элементов И, каждый из коQ торых состоит из двух двухвходовых элементов И. Первые входы элементов И 13 и 14 соединены вместе и подключены к выходу нуль-органа 7, а вторые входы элементов к блоку 5 управления. Выход элемента И 13 подключен к еди5 ничнЬму входу триггера 9, а выход

элемента И 14 - к нулевому входу этого триггера.

Первые входы элементов И 15 и 16 соединены вместе и подключены к выходу нуль-органа 8, входы этих элементов к блоку 5 управления. Выход элемента 15 подключен к единичному входу триггера 10, а выход элемента

16- к нулевому входу этого триггера. 5 Выходы триггеров 9 и 10 подключены к управляющим входам элемента 17 2И-ИЛИ, другие входы которого соединены с выходомгенератора 3, а выход подключен к счетчику 18 импульсов,

Q установочный вход которого соединен с выходом блока 5 управления. Элемент

172И-ИЛИ состоит из двух элементов И 19 и 20, подключенных к элементу ИЛИ 21.

с Цикл кодирования угла занимает четыре периода выходного напряжения блока 2 питания. В блоке 2 питания формируются два синусоидальных напряжения, сдвинутые между собой по фазе на 90°. Частота этих напряжений в два

0 раза меньше частоты повторения тактовых импульсов генератора 3. Выходные напряжения блока 2 поданы на первичные обмотки фазовращателя 1. Фазы напряжений на вторичных (синусной и

5 косинусной) обмотках фазовращателя зависят от угла поворота ротора фазовращателя .

Напряжение, снимаемое с вторичной косинусной обмотки, опережает по фазе.

Q напряжение, снимаемое с вторичной синусной Обмотки на 90. Напряжение, снимаемое с сумматора 4 токов (фаза которого принята за опорную) подано на блок 5 упрайлёний, йа который также поступают тактовые импульсы от ге нератора 3. Блок 5 управления может .быть выполнен, например, из сче1тчика импульсов и дешифратора или из формирователей и элементов задержки. Выходные сигналы блока управления связаны по фазе с опорным напряжением сумматора 4 токов с точностью одного или нескольких периодов генератора 3 импульсов.

На выходе блока 5 управления формируются сигнал и а управления коммутаropoM 6,сигналы U. включения опорных импульсов, сигналы и. включения рабочих импульсов, сигналы U сброса. Каждый из сигналов и. включения опорных импульсов перекрывает по длительности момент положителного перехода через нуль опорного напряЛения Up.Сигнал Uf .подается в начале первого периода опорного напряжения UR, а сигнал Уд в начале третьего периода.

СигнсШ Ug принимает состояние по окончании сигнала U. и О по оконча.нии сигнала Ug.

Сигнал включения рабочих импульсов и перекрывает по длительности второй период опорного напряжения U, а сигнал включения рабочих импульсов U четвертый период.

Перед сигналом включения опорных импульсов подается импульс 1) сброса счетчика-.

В исходном состоянии сигнал и переключения равен нулю и на вход нульоргана 7 через коммутатор б поступает опорное напряжение. В момент положительного перехода этого напряжения через нуль на выходе нуль-органа возникает импульс, называемый опорным. При совпадении этого импульса с сигналом Uji включения на выходе элемента 13 появляется импульс Uy( .который устанавливает триггер 9 в состоянии 1. При этом, элемент И 19 открывается и импульсы генератора 3 поступают в счетчик 18.

В первом периоде опорного напряжения и(си1нал и переключения принимает состояние 1 и коммутатор 6 переводится во второе положение, при котором к входу нуль-органа 7 подключается вторичная синусная обмотка фазовращателя, а к входу нуль-органа 8 опорное напряжение U . Фаза Ч напряжения и, синусной обмотки, измеренная относительно опорного напряжения, и,зависит от угла поворота ротора фазовращателя.

В моменты положительного перехода через нуль напряжения Чд, вторичной синусной обмотки фазовращателя на выходе нуль-органа 7 возникают импульсы, называемые рабочими. Временной сдвиг t этих импульсов относительно момента перехода через нуль опорного напряжения пропорционален фазе Ч напряжения на вторичной синусной обмотке фазовращателя (фиг. 2 и,) .

При совпадении первого же рабочего импульса с сигналрм Ug включения рабочих импульсов на выходе элемента 14 появляется импульс, устанавливающий триггер 9 в состояние О. Элемент И 19 при этом закрывается и поступление а от генератора 3 прекращается Код в счетчике 18, накопленный к этому моменту времени,- пропорционален временному KHTepSany t между опорным и рабочим импульсами, а следов тельно и фазовому сдвигу нап яжения вторичной синусной обмотки фазовращателя.

В этом же положении коммутатора 6 на вход нуль-органа 8 подается опорное напряжение Up. При совпадении положительного момента перехода через нуль этого напряжения и сигнала включения, подаваемого на элемент И 15, на выходе этого элемента появляется импульс Уц, устанавливающий триггер 10 в состояние 1. Импульсыгенератора 3 через элементы 20 и 21 начинают поступать в счетчик 18.После этого сигналом U Q коммутатор 6 возвращается в исходное положение, при котором на вход нуль-органа 8 включается напряжение вторичной косинусной обмотки фазовращателя. Напряжение косинусной обмотки.сдвинуто по фазе относительно опорного напряжения В моменты положительного перехода через нуль напряжения Up вторичной косинусной обмотки на выходе нуль-органа 8 появляются рабочие импульсы.

При совпадении первого же импульса на выходе нуль-органа 8 и сигнала 0-( включения рабочего импульса на 8ыходе элемента И 16 образуется импульс Uj, устанавливающий триггер 9 в сое- тояние О. Поступление импульсов от генератора 3 на счетчик 19 прекращается.

Приращение кода счетчика 18 после кодирования фазового сдвига fa напряжения косинусной обмотки фазовращателя определяется временным интервалом t между импульсами Уцц, U,, поступившими на триггер 10 от нуль-органа 8.Суммарный код счетчика 18 пропорционален Ч- - т 2Yi -

Рассмотренный преобразователь уголксзд не чувствителен к изменениям параметров обмоток ВТ-фазовращателя от изменения температуры окружающей среды, приводящих к изменению сдвига фаз выходных (синусной и косинусной) обмоток относительно фаз напряжений возбуждения. Кроме того, такой преобразователь угол-код имеет нулевой код совпадающий с нулевым положением ротора ВТ (нуль взаимной индукции одной первичной и одной вторичной обмоток ВТ) .

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к одному входу блока управления, одному входу элемента 2И-ИЛИ и входу блока питания, выходы блока питания подключены к одним концам первичных обмоток фазовращателя, другие концы которых объединены, одни концы вторичных обмоток фазовращателя подключены к общей шине, а другие концы подключены к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выходы через нуль-органы подключены к соответствующим блокам элементов И, управляющие входы которых соединены с вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока управления а выходы каждого блока элементов И подключены к установочным входам соответствующих триггеров, выходы которых подключены к управляющим входам элемента 2И-ИЛИ, выход элемента 2ИИЛИ подключен к счетчику импульсов/ установочный вход которого соединен с шестым выходом блока управления.

отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введен сумматор токов, включенный между общей шиной и объединенными концами первичных обмоток фазовращателя, которые подключены к другому входу блока управления и четвертому я пятому входсш коммутатора.

Источники информации, принятые во -внимание при экспертизе

1.Патент США 350669,кл.340-347, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР 594515, кл. и 08 С 9/04, 1970.

3.Авторское свидетельство СССР

485340, кл. G 08 С 9/04, 1975 (прототип) .