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

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТЛ ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автоматикё и вычислительной технике и может быть использовано в преобразователях форм представления информации. . Известен импульсный преобразоват ль углового перемещения с разрешающей способностью,равной 16 р.Этот преобразователь содержит источник синусоидального напряжения,синуснокосинусный датчик угла, суммо-разностный блок, фазочувствительные детекторы, формирователи, блоки объединения импульсов и блок определения направления вращения 1. Недостатком этого преобразователя является его сложность. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь перемещения в число-импульсный код, содержащий источник переменного напряжения, синусно-косинусный датчик угла, масштабный блок, суммо-разностный блок, блок фазочувствительных выпрямителей, блок формирователей, коммутаторы и логический блок. Источник переменного напряжени подключен к синусно-косинусному датчику угла, выходы которого соединены со масштабного блока. Выходы последнего соединены со входаиии сумм6 разностного блока, выходы которого через блок фазочувствительных выпрямителей подключены к блоку формирователей, одни и другие выходы которых подключены к соответствующим коммутаторам. Выходы коммутаторов подключены ко входам логического блока, выходы которого являются выходами преобразователя 2. Введение масштабного блока, включенного между да±чиком угла и сумморазностным блоком, а также увеличение числа формирователей и фазочувствительных выпрямителей пропорционально числу уровней масштабирования позволило повысить разрешающую способность преобразователя до 32 р. и более. Однако недостатком данного преобразователя является то, что повьаиение разрешающей способности сопровождается значительным усложнением конструкции и снижением надежности преобразователя. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение преобразователя при сохранении высокой разрешающей способности. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник переменного напряжения, выхоД которого соединен со входом сииусно-косинусно го датчика угла , выходы которого соединены со входами масштабного блока, выходц которого соединены со входами сумматора, блок формирова±елей огибагощих меандров и логический блок, введено устройство сложения несущих, входы которого соединен .с выходами блока формирователей оги бающих меандров, входы которого соединены с выходами сумматора, выходы устройства сложения несущих соединены со входами логического блока. Это позволяет совместить в едином процессе детектирование и объединение многофазной системы огибающих, заполненных, несущей, с выхода сумматора в два импульсных сигнала, смзценмых друг относительно друга на угол u.ot-, соответствующий 90 эл. град, путем попарного объединения огибакндих на несущей частоте с осуществлением поочередного взаимодействия соответсвующей пары огибающих между собой как опорное и сигнальное напряжение фазочувствительно го выпрямителя. За счет этого воз- . можно ис ключить блок фазочувствитель ных вьтрямителей, а вместе с тем повысить надежность и упростить конструкцию преобразователя, сохраняя высокую разрешающую способность. Устройство сложения несущих выполнено в виде параллельно-последовательно соединенных узлов, каждый из которых содержит элементы НЕ,вход которых попарно соединены со входами одного элемента ИЛИ, а выходал со входами другого элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ попарно соединены со входами элемента И, причем выхода каждой пары предыдущих узлов.соедине ны со входами одного последуняцегр узла. На фиг, 1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код на фиг. 2 - структурная схема устройства сложения несущих; на фиг. 3 - структурная схема одного узла устройства сложения несущих; на фиг. 4 - диаграмма работы преобразователя угла поворота вала в код. Преобразоаатель угла поворота вал в код содержит, источник 1 переменног напряжения, соединенный со входом синусно-косинусного датчика 2 угла, выхо.цы которого соединены со входами масштабного блока 3, выходы которого соединены со входами сумматора 4, соединенного выходами со входами бло ка 5 формирователей огибающих меандров. Выходы блока 5 формирователей оги бающих меандров подключены ко входам устройства б сложения несущих, выход которого соединены со входами лсгического блока 7. Выходы блока 7 являются выходами преобразователя. Устройство 6 сложения несущих выполнено в виде параллельно-последовательно соединенных узлов 8-1 т 8-7 (фиг. 2), выходы двух предыдущих из которых попарно объединены на входах одного последующего узла. Каждый из узлов 8-1 г 8-7 (фиг. 3) содержит глементы НЕ, входы которых попарно объединены на входах одного элемента ИЛИ, а выходы - на входах другого элемента ИЛИ. Выходы элементов ИЛИ попарно объединены на входах элемента И. Входами узлов 8-1 f 8-7 являются входы элементов НЕ, а выходамивыходы элементов И. В описании работы предлагаемого преобразователя и на диаграмме фиг.4 приняты следующие обозначения: UQ - сигнал с выхода источника переменного напряжения 1; и,2 сигналы с выходов синусной и косинусной обмоток датчика 2; 4.-Л - прямые сигналы с выходов масштабно S.Ua..Uj.j.Ui., го блока 3; 0,Д.,.0,.,.0,,,. инверсные сигналы ОгА-Л-а.Оц-з с выходов масштабного блока 3; ъ сигнал с выходов блока 5 формирователей огибающих меандров; 1ц т-и - сигналы с выходов элементов ИЛИ узла 8-1 устройства 6 сложеиия несущих; сигналы с выходов элементов И узлов 8-1 т 8-6 устройства 6 сложения несущих; сигналы с выходов устройства 6 сло жения несущих; и t и - сигналы с выходов логического блока 7 Преобразователь работает следуюим образом. Источник 1 переменного напряжения апитывает синусно-косинусный датчик напряжением UQ U sinuit де - амплитуда напряжения; ttJ - круговая частота. При этом с выхода датчика 2 сниматся напряжения U -KU S-iHp i%i u)t, Ui «X Uj.. СО«эР «L sin tt t. де К - коэффициент передачи датчика; р - число пар полюсов датчика; dl. - угол поворота ротора датчика. Сигнсшы и и и поступают на вхоы масштабного блока 3, который преобразует эти сигналы в систему многоуравненных переменных напряжений , и.2 -/-3 - / . 2-2 2Ъ 2-1 Og.2, Oj.,, (на диаграмме фиг. 4 указанные сигналы .условно изображены без несущей). Дискретность изменения амплитуды в масштабном блоке 3 определяется заданной дискретностью измерения углерого перемещения Лоб. В сумматоре 4 выходные напряжения масштабйого блока 3 преобразуются в многофазную систему сигналов с частотой синусного и косинусного сигналов с выходов датчика 2, каждый из которых по отношению к соседним, сдвинут по фазе огибающей на угол доС-. Для этого в сумматоре 4 сигналы синусного канала складываются и вычитаются с сигналами косинусного канала. Сигналы с выхода сумматора 4, заполненные несущей поступают на входы блока 5 формирователей огибающих меандров, вырабатывающего сигналы / ваполненные несущей типа меандр (на диаграмме фиг. 4 жирной линией услов но выделены огибающие, т.е. меандры имеющие одинаковые и соответственно противоположные фазы по отношению к питающему напряжению р). Сигналы и -г с выходов блока 5 формирователей огибающих меандров поступают на входы узлов 8-1 f 8-4 устройства сложения несущих 6 (фиг. 2). В каждом из этих узлов, например в узле 8-1 (фиг. 3) входные сигналы попарн (имеющие сдвиг 90 эл. град) непосредственно и через элементы НЕ посту пают на входы элементов ИЛИ, которо осуществляют следующие логические функции: ,, ,,; UV-0-,-u,5; и:,--и,,. Каждый элемент ИЛИ при обработке меандров, имеющих одну по отношению к другому одинаковую фазу, формирует на выходе меандры с той же фазой, а при обработке меандров, имеющих прот 1воположные фазы, осуществляет Двух полупериодное выпрямление (детектиро вание) с логическим уровнем . При этом сигнал u{ представляет собой в одной и трех четвертях периода огибающей и выпрямленное напряжение с логическим уровнем 1, во второй четверти - меандр с фазой, совпадающей с фазой питающего напряжения Up, в четвертой четверти - меандр с противоположной фазой по отношению к фа зе напряжения U, . Сигнал U предста ляет собой в первой и третей четвер тях периода огибающей U 1,выпрямлеиное напряжение с логическим уровнем , второй четверти - меандр с протиБоположной фазой по отношению к напряжению и, , в четвертой четверти - меандр с фазой, совпадающей с фазой напряжения Uo Из диаграммь (фиг.4) следует,что сигналы и Uj содержат во второй и Четвертой четвертях меандры с проти- . воположными по отношению к огибающей и фазами.АНалогичным образом соотносятся фазы сигналов 04 и с фазой огибающей U-. J С выходов элементов ИЛИ сигналы и , и и Uj 44 поступают на входы соответствующих элементов И, реализуАхцих функции .. Элементы И при обработке меандров,. имеющих противоположные фазы, осуществляют двухпЪлупериодное выпрямление с логическим уровнем О. Поскольку сигналы Uy и U2 содержат мганкры с противоположными по отношению к питающему напряжению и фазами во второй и четвертой четвертях огибающей и ,то с выхода одного элемента J снимается сигнал Uj с исключением меандров и удвоенной частотой по отношению к частоте огибающей U- . Аналогичным образом осуществляется обработка сигналов ui и и другим элементом И., с выхода которого снимается сигнал и с исключением меандров и удвоенной частотой по отношению к частоте огибаюв),ей U-, . Таким образом, на выходе элементов И происходит формирование сигналов Uy и и с удвоенной частотой по отношению к огибающей ,) и фазовьм сдвигом между сигналами 90 эл. град. Одновременно осуществляется двухполупериодное выпрямление. Ансшогичным образом формируются сигналы U -f-U/. в узлах 8-2 т 8-4 устройства 6 сложения несущих. С выходов этих узлов сигналы и -f попарно (имеющие сдвиг 90 ал, град) поступают на входы узлов 8-5 и 8-6, формирующих сигналы и/, - , котор«е также попарно поступают в узел 8-7. В результате последовательного объединения сигналов на выходах устройства 6 сложения несущих формируются два выпрял4ленных (продетектированных) CHrHeUia и , смещенных один относительно другого на yron.Aet , сосутветствующкй 30 эл.град. Высокочастотные составляющие (выбросы|,возникахяаие за счет временных разбросов логических элементов на граицах фронтов меандров,могут быть отфильтровг1иы известными путями,напри-, мер,с помочью интегрирующей RC-цепочки. Сигнадш Ц и поступают на входы логического блока 7, который осуществляет дифференцирование этих сигналов по переднему и заднему фрон там с формированием импульсов приращения угла по соответствующему выходу в зависимости от направления вращения вала. Разрешающая способность предлагаемого преобразователя может составлять 32р и более - в зависимости от коикретнЪго выполнения устройства б сложения несущих, введение которого не вносит дополнительных погрешносте и несколько увеличивает точность пре образователя за счет уменьшения общего количества последовательно включенных блоков в схеме преобразования. Устройство 6 сложения несущих может быть легко микроминиатюризовано так как оно построено на элементах дискретной техники. Повышение надежности и упрощение конструкции преобразователя при сохранении высокой разрешающей способности обуславливает экономический эффект данного изобретения. Формула изобретения 1. Преобразователь угла .поворота вала в код, содержащий источник ,переменного напряжения, выход которого соединен со входом синусно-косинусно го датчика угла, выходыкоторого соединены со входами масштабного блока выходы которого соединены со входами сумматора, блок формирователей огибающих меандров и логический блок, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения преобразователя, в него введено устройство сложения несущих, входы которого соединены с выходами блока формирователей огибающих меандров, входы которого соединены с выходами сумматора,выходы устройства сложения: нэсущих соединены со входами логического блока. 2. Преобразователь по п, 1, отличающийся тем, что устройство сложения несущих выполнено в виде параллельно-последовательно соединенных узлов, каждый из которых содержит элементы НЕ, входы которых попарно соединены со входами одного элемента ИЛИ, а выходы - со входами другого элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ попарно соединены со входами элемента И, причем выходы каждой пары предыдущих узлов соединены со входами одного последующего узла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР 413511, кл. G 08 С 9/04, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2489760, кл. .G 08 С 9/00 1977 (прототип).

fi/rj