Преобразователь угла поворотаВАлА B КОд Советский патент 1981 года по МПК G08C9/04 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД и к одноименным входам вторЬго и третьего триггеоов, другие входы которых соединены с выходами амплитудных компараторов синусного и косинус ного каналов, а выходы - с другими входами первых двух элементов И, и третий элемент И, входы которого подключены к выходам первого триг.гера и генератора тактовых импульсов, а выход - к счетному входу счет чика, выходы разрядов которого соединены с соответствуюишми входами преобразователя кода Это устройство обладает большей надежностью з& счет исключения нестабильных элементов элемента задержки и дифференцирующей цепочки 2J, . Однако по прежнему имеет низкую точность из-за неидентичности (неравенства и нестабильности порогов срабатывания) компараторов. Цель изобретения - повышение точ ности преобразователя при сохранении его высокой надежности. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее синусно-косинус ный датчик угла, обмотка возбуждения которого подключена к источнику на пряжения питания, а синусная и коси нусная обмотки - к входам фазосдвига ющей цепи, логические элементы И, один вход первого из которых подклю чен к выходам логического элемента ИЛИ, другой - к генератору тактовых импульсов, а выход - к счетному входу счетчика, выходы разрядов которого подключены к соответствующим входам преобразователя кода в код, триг геры и компаратор, введены ключи, формирователи импульсов и дополнител ные логические элементы И, выход источника напряжения питания через первый ключ, а выходы фазосдвигающей цепи.через второй и третий ключи соединены с входом компаратора,выход которого соединен с первым входом второго и третьего логических элементов И, с первым вkoдoм первого и второго дополнительных логических элементов И и с одним входом первого триггера, другой вход которого соединен с входом Запуск преобразователя, а выход - с управляющим входом первого ключа и вторым входом первого и второго дополничгельных логических элементов И, третий; вход кото рых соединен через первый и второй формирователи импульсов, с первым и вторым выходом фазосдвигающей цепи, выход первого и второго дополнительных логических элементов И соединен с першам взсодом второго и третьего триггеров, выхода которых соединены с. управляющими. входами второго и третьего ключей, с первым и вторым .входом логического элемента ИЛИ и с йторым входом второго и третьего лог ческих элементов И, выходы которых соединены с.вторым входом второго и третьего триггеров и с первым и вторым входами преобразователя кода в код. На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Устройство содержит синусно-коси.нусный датчик 1 угла (СКД), обмотка возбуждения которого подключена к источнику напряжения питания (на фиг.1 не показан), а синусная и косинусная обмотки - к входам фазосдвигакяцей цепи 2, ключи 3-5, которые соединяют выходы источника напряжения питания и фазосдвигающей цепи 2 с входом компаратора 6, выход которого подключен к первым входам логических элементов И 7 и 8. и к одному из входов триггера 9, другой вход которого подключен к входу Запуск устройства, в выход к управляющему входу ключа 3 и вторым входам логических элементов И 7 и 8, третьи входы которых подключены через формирователи 10 и 11 к выходам фазосдвигающей цепи 2, а выходы - к одним входам триггеров 12 и 13, другие входы которых подключены к управлякщим входам преобразователя 14 и к выходам логических элементов И 15 и 16,одни входы которых соединены с выходом компаратора 6,а другие входы - с управляющими входами ключей 4 и 5, выходами триггеров 12 и 13 и входами логического элемента 17 ИЛИ, выход которого подключен к одному из входов логического элемента 18 И, другой вход которого подключен к выходу генератора 19 тактовых импульсов, а выход - к счетному входу счетчика 20, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами преобразователя кода. . Устройство работает следующим образом. . На вход компаратора 6 (единственного в составе предлагаемого устройства) последовательно подаются два напряжения, напряжение и,, питания, в момент времени, соответствующий появлению импульса Запуск (.фиг.2а/4) который, устанавливая триггер 9 в положение 1 (фиг.2а,5), замыкает ключ 4 и то из выходных напряжений. U, и Uj фазосдвигающей цепи 2 (обозначим его через и), которое переходит через нулевое значение (в определенном направлении, например из отрицательной области в положительную) в первом полупериоде напряжения U питания. Очевидно, для того, чтобы напряжение и прошло через нулевое значение в принятом направлении именно в первом полупериоде напряжения У„ питания, в момент перехода через нулевое значение в том же направлении последнего оно должно иметь отрицательный знак фазы. Это обстоятельство и используется для идентификации О схемой, содержащей формирователи 10 и 11, логические элементы 7,8,15 и 16 и триггеры 12 и 13. Формирователи 10 и 11 формируют импульсы (фиг. 2а,2 и 3), соответствующие отрицательной полуволне выходных напряжений V и V-( фазосдвигающей цепи 2 и равные по длительности полупериоду этих напряжений. Пусть в момент времени t перехода через нулевое значение напряжение О,, питания (фиг.2а 1) имеется импульс (точнее - потенцигш высокого уровня) на выходе формирователя 10 (фиг. Это значит, что напряжение ifj фазосдвигающей цепи 2 имеет отрицательный знак фазы и в первом полупериоде напряжения Uf, питания должно перейти через нулевое значение (фиг.2а, 1). Первый импульс компаратора 6 в мо мент времени 1(фиг.2а, 6) перебросит триггер 9 в исходное состояние, который разомкнет ключ 3, пройдет через логический элемент 7, перебросит триггер 12 в состояние 1, кото рый замкнет ключ 4 для поступления напряжения Uj на вход компаратора б, Когда последний в момент времени t, соответствующий переходу через нулев значение напряжения Jj (фиг.2а, 1), сработает, импульс .с его выхода (фиг. 2а, 6) пройдет через логически элемент 15 И на триггер 12. и перебросит его в исходное положени (фиг. 2а, 7), в результате чего ключ 4 размыкается, отключая напряжение . и 2 компаратора 6 и возвращая схему преобразователя в исходное состояние,, которое не изменится с пр ходом импульса с выхода другого формирователя 11(фиг, 2а, 3). Допустим теперь, что в момент времени t перехода через нулевое значение напряжения Vp питания (фиг. 26, 1) имеется потенциал высокого уровня на выходе формирователя 11 (фиг. 26,2). Это значит, что напряжение Ц, фазосдвигакяцей, цепи 2 имеет отрицательный знак фазы и в первом полупериоде напряжения питания должно перейти через нулевое зна чение (фиг. 26, 1). Последовательность операций при этом аналогична рассмотренной выше. Первый импульс компаратора б, сработавшего в момент времени t (фиг.26,а, б) пройдет через открытый логический элемент И 8 на триггер 13 и установит его в поло жёние 1 (фиг.26, 7), пройдет на триггер 9 и ггеребросит его в исходное положение (фиг. 26, 5). В резуль тате чего ключ 3 закроется, а ключ 5 замкнется и напряжение 1/ подключается к компаратору 6. Когда послед НИИ в момент времени t , соответствующий переходу через нулевое значение напряжения U (фиг.26, 1), сраб тает, импульс с его выхода (фиг.26,б .пройдет через логический элемент 16 И а триггер, 13 и перебросит его в исодное положение (фиг. 26, .7.). В реультате этого ключ 5 разомкнется, тключая напряжение V f от комаратора 6 и возвращая схему преобраователя в исходное состояние, котоое не изменится с приходом импульса выхода другого формирователя 10 (фиг. 26, 3) . Тот или иной временной интервал (с выхода триггера 12 или 13) в-зависимости от состояния формирователей 10 и 11 в момент времени t , соответствующий переходу через нулевое значение напряжения питания через огический элемент 17 ИЛИ подается на логический элемент 18 И, который пропускает тактовые импульсы генератора 19 на счетчик 20 в течение времени, равного длительности этого интервала (фиг. 2а, 8; фиг., 26, 8). В результате в счетчике формируется код, пропорциональный t-tj-t, т.е. разности фаз .--тр между напряжениями tTf, и (и„). Если принять, что J ( Jt-Vl-, 5m(wt-4), то для получения взаимнооднозначного соответствия между углом поворота Q и цифровым кодом, его отображающим, последний должен быть переписан в выходной регистр (на фиг. 1 не показан) в прямой (О фиг. 26). или инверсный ( ) форме. Этой цели служит преобразователь 14 кода,управляемый выходными импульсами логических элементов И 15 и 16. Таким образом, в предлагаемом устройстве, построенном по схеме с одним компаратором, исключается влияние на результат преобразования угла поворота в код погрешности от неидентичности (неравенства и нестабильности порогов срабатывания) компараторов, за счет чего увеличивается примерно в 1,4 раза точность измерения, т.е. достигается положительный эффект, указанный в качестве цели изобретения. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, обмотка возбуждения которого подключена к источнику напЁ яжения питания, а синусная и косинусная обмотки - к входам фазосдвигающей цепи, логические элементы и, один вход первого из КОТОЕЯЛХ подключен к выходу логического элемента ИЛИ, другой вход - к генератору тактовых импульсов, а выход - к счетному входу счетчика, выходы разрядов которого подклю ены к соответствующим входам преобразователя кода в код триггеры и компараторы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены ключи, формирователи импульсов и дополнительные логические элементы и, выход источника напряжения питания через первый ключ, а выходы фазосдвигакщей цепи через второй и третий ключи соединены с входом компаратора, выход которого соединен с первым входом второго и третьего логических элементов И, с первым входом первого и второго дополнительных логических элементов И и с одним входом первого триггера, другой вход которого соединен с входом Запуск преобразователя, а выход - с управляющим входом первого ключа, у вторым входом первого и второго дополнительных логических элементов И третий вход которых соединен через первый и второй формирователи импульсов с первым и вторым выходом фазосдвигающей

п

цепи, выход первого и второго дополнительных логических элементов И соединен с первым входом второго и третьего триггеров, выходы которых соединены с управляющими входами второг и третьего ключей, с первым и вторым входом логического элемента ИЛИ и с вторым входом второго и третьего логических элементов И, выходы которых соединены с вторым входом второго и третьего триггеров и с первым и вторым входами преобразователя кода в код.,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 334583, кл. G 08 С 9/04, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 607247, кл. G 08 С 9/00, 1975 (прототип),