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

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в системах управления объектами и цифровой обработкой информации.

Известен преобразователь угла в код, содержащий двигатель кинематически соединенный с датчиком шкалы и датчиком питания, подключенным к Q датчику угла, а выход датчика шкалы через формирователь тактовых.импульсов подключен к формирователю кода точного отсчета, два фазовращателя, формирователи старт-импульсов и стопимпульсов и блок формирователя выходН5 ного кода ij.

Этот преобразователь икюет высокое быстродействие благодаря наличию двух фазовращателей, с помощью которых 20 формируется несколько старт- и стопимпульсов, код точного отсчета обра эуётся заполнением временного интервэ л амежду соседними старт-импульсом и стоп-импульсом, а код грубого отсче- 25 та формируется в зависимости от номеров старт- и стоп- импульсов.

Недостатком-такого преобразователя является невысокая TOjtHOCTb,

.Известен преобразователь угла по- ЗО

ворота вала в код, содержащий источник питающего напряжения, датчик угла, фазовращатель, многоканальный преобразователь фазы- в унитарный код, подключенный через последовательно соединенные элементы ИЛИ и делитель частоты к счетчику импульсов, 2 J.

В этом преобразователе точность преобразования повышается за счет усреднения нескольких измерений, снижается влияние случайной омехи.а результат преобразования, . а также пог- раиность от присутствия высоких гармоник в питающих фазовращатель напряжения. При увеличении количества выходов фазовращателя до бесконечности сшибка от высоких гармоник стремится к нулю. Однако многоканальное формирование временных интервалов и наличие многотактного генератора,т.е. многоканальное формирование число-импульсного кода, не позволяет получить большое количество каналов преобразовавания.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является |преобразователь угла поворота вала в код, содержащий многофазный блок питания, подключенной к многофазному фафааовращателю, выходы которого подклчены к одним компараторам, а Ъдин из входов - к другому компаратору, триггеры, одни входы которых объединены и подключены к выходу другого компаратора, другие входы подключены соответственно к выходам одних компараторов, а выходы триггеров подключены к одним входам элементов И, другие входы которых соединены с выходами генертора, импульсов, а выходы через элементы ИЛИ подключены к счетчику импульсов 3.

Недостатком такого преобразователя является неилсокая точность, ограниченная быстродействием многотактного генератора импульсов и количеством

параллельно включенных каналов преобразования.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем что в преобразователь угла поворота вала в код,-iсодержащий многофазный блок питания, подключенный к многофазному, .фазовращателю,выходь которого подключены к одним компараторам, а один из входов - к другому компаратору, триггеры, одни входы которых объединены, а выход каждого из триггеров подключен к одному входу соответствующего элемента И, выходы которых подключены к элементу ИЛИ, генератор импульсов, счетчик,введены умножитель частоты, дополнительный счетчик и дополнительный элемент И, один вход которого соединен с выходом другого компаратора, а другой вход - с другим выходом первого триггера, а выход подключен к объединенному входу всех триггеров и установочным входам дополнительного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход пЪдключен к управляющему входу умножителя, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к счетчику, другие входы элементов И соединены соответственно с выходами одних компараторов, а выход каждого из элементов И подключен к нулевому входу последующего триггера.

На чертеже дана структурная схема

преобразователя.

Преобразователь содержит многофазный блок 1 питания, подключенный к многофазному фазовращателю 2, выходы которого подключены к одним компараторам 3 , 3 2 - , а один из входовк другому компаратору 4. В частном случае многофазный фазовращатель 2 может состоять из синусно-косинусного вращгиощегося трансформатора в режиме фазовращателя, подключенного к фазовращателю. Одни входы триггеррв. 5. , 5,- ЗцОбъединены а выход каждого го из триггеров 5 - подключен к одному из входов соответствующего i

.элемента И б , б 2 - 6, другие входк элементов И б-, , б - б соединены с выходами одних компаратс ов 3 , 2 3,/ а выход каждого, элемента И подключен к другому входу последующего триггера 5. Выход компаратора „и другой выход первого триггера 5 подключены к дополнительному элементу И 7, выход которого подключен к объединенному входу всех триггеров

Q 5 и установочным входам дополнительного счетчика 8 импульсов, счетный вход которого через элемент ИЛИ 9 срединен с выходами элементов И 6. Шход счетчика 8 подключен к управляющему входу умножителя 10, другой

которого соединен с генератором 11 импульсов, а выход подключен к счетчику 12 импульсов.

Преобразователь работает следующим образом.

Блок 1 питания вырабатывает

синусоидальное напряжение для питани-я фазообразоватепя 2, Одно из таких напряжений принято за опорное. Компаратор 4 формирует опорные импульсы, при переходе синусоиды через

нуль из отрицательных значений в положительные. С выходов фазовращателя 2 снимаются синусоидальные напряжения, сдвинутые друг отр1осительно друга .на

0 -i , а относительно опорного напрямгf tJIf ft Г. I 1 Vfl .

+ 41,

жения на

Ж

количество выходов фазогде m вращателя 2;

,1,,.пг-1 - номер выхода; - фаза напряжения, соответствующая углу поворота ci фазовращателя 2. Выходные напряжения фазовращателя 2 поступают на компараторы 3 , , л на выходах которых формируются им пульсы при переходе синусоид на входе компараторов через нуль из отрица;тельных значений в положительные.

временной интервал от опорного импульса компаратора 4 до фазового импульса компаратора 3 , равен фазовому сдвигу Ч первой синусоиды фазовращателя 2 относительно опорного сигнала и определяет угол повотота оС . Временной интервал от опорного импульса компаратора 4 до импульса компаратора 32 равен фазовому сдвигу .2ife2. , Временной интервал для импульса 5i равен фазовому сдвигу , Концы временных интервалов, должны формироваться последовательно появляющимися фазовыми импульсами от первого до последнего. Нача:лом всех интервалов является опорный импульс компаратора 4,

Рассмотрим формирование временных интервалов.

Опорный импульс компаратора 4 проходит через элемент И 7, открытый S разрешающим потенциалом с выхода триггера 5, и устанавливает триггеры 5, 5, - SjyiB начальное состояние, а в счетчик 8 записывает начальный код Этот импульс является началом всех временных интервапов. Разраиа-ощйй потенциал другого выхода триггера 5 открывает элемент И 6 через который проходит фазовый импульс с выхода ко паратора 3 , на переключение триггера З. Этот импульс проходит через элемент ИЛИ 9 на счетный вход счетчика 8 и прибавляет в него единицу. Импульс с выхода элемента, и 6 /явля ется концом первого, временйого интер вала, Фазовьай импyльc появляющийся с выхода компаратора Sj, проходит через открытый триггером 62 элемент И бд как конец второго временного ин тервапа. Через триггер 5 этот импульс открывает элемент И б т,, а через элемент ИЛИ 9 прибавляет единицу в счетчик 9. Аналогичным образом про ходят последующие фазовые импульсы компараторов 3 через элементы И 6 , последовательно переключая триггеры 5 и прибавляя единицу к содержимому счетчика 8. Если в процессе цикла из мерений появляется выходной импульс компаратора 4, то он не проходит череЭ элемент И 7, который закрыт запрещающим потенциалом триггера 5j на время цикла измерений. Выходы разрядов счетчика 8 nojqaны на двоичный умножитель 10, При измерении длительности первого временного интервала умножитель 10 пропускает все импульсы генератора 11 на счетчик 12, Это равносильно одновременному умножителю и делению числа импульсов на т. Такое состояние продолжается до появления конца первого вре %енного интервала. Конец первого вр еменного интервала в счетчике 8 устанавливает новый код,до конца второго временного интервала число импульсов с- выхода генератора 11 умножается на умножителем 10 и накапливается в счетчике 12, Конец второго интервала в счетчике 8 устанавливает следующий код. До конца третьего временного интервала в счет чик 12 поступают импульсы, умножеuHup ня . Концы послеплпоших все- Концы последующих вреиные на менных интервалов последовательно уменьшают.коэффициент умножения,По концу последнего временного интервала умножитель 10 прекращает пропускать импульсы генератора 11 на счетчик 12, Наэтом цикл преобразования угла в код заканчивается, В Ьчетчи;ке 12 накапливается код преобразуемсзго угла, равный величинесуммы дпи тельностей всех временных интервалов оделенной на количество интервалов. ,е, 1°° Cw))4-. еличину Ч - Cm - 1) можно учесть ри начальной установке преобразоваеля, В таком преобразователе нет ограничения к количеству временных интервалов, следовательно, выбрав достаточное количество каналов, можно при увеличении времени преобразователя уменьшить погрешности от высоких гармоник в питающих напряжениях до требуемой величины. Экономический эффект от использования токого преобразователя определяется его техническим преимуществом. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий многофазный блок питания, подключенный к многофазному фазовращателю, выходы которого подкпючены к одним компараторам, а один из входо:в - к другому компаратору, тpиггepы одни входы которых объединены, а выход каждого из триггеров подключен к одному входу соответствующего элемента И, выходы которых подключены к элементу ИЛИ, генератор импульсов, счетчик импульсов, о т личающий-ся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены умножитель частоты, дополнительные счетчик и элемент И, один вход которого соединен с выходом другого компаратора, а другой вход - с други выходом первого триггера, а выход подключен кобъединенному входу всех триггеров и установочным входам дополнительного счетчика, счетный вход которого .соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход подключен:- к управляющему входу ywi-, ножителя, другой вход которого соединён с выходом генератора импульсов, а выход подключен к счетчику, другие входь элементов И соединены соответственно с выходами одних компараторов, а выход каждого из элементов И подключен к другому входу последующего триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство:СССР № 457087, М кл. G 08 С 9/00, 1973, 2,Авторское свидетельство СССР 523435, кл. G 08 С 9/04, 1974, 3, Авторское свидетельство СССР 377844, кл. G 08 С 9/02, 1971 (прототип) ,