Преобразователь угла поворота валаВ КОд Советский патент 1981 года по МПК G08C9/04 

I

Изобретение отнсх;ится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах цля построения аналого-цифровых преобразователей угловых перемещений (АЦП).

Известно устройство, содержащее сельсин, первичная обмотка которого соединена с источником напряжения питания, а вторичные обмотки через выпрямители и переключатель - с одним из входов первого компаратора, другой вход кото- , рого подключен к источнику напряжения питания.,, а выхоа - к первому входу триггера, второй компаратор, вход которого подключен к источнику напряжения питания, а выхоа через элемент И - ко Второму входу триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - со входом счетчика, блок грубого измерения, входы которого соединены с источником напряжения питания к вторичнымиобмотками

сельсина, а выходы -с управляющим входом переключателя и входами старших разрядов счетчика, блок управления, вход которого подключен к источнику напряжения питания, а выходы - к управляющим входам блока грубого измерения и элемента И и к установочному входу счетчика 1 .

Недостатком этого устройства является погрешность, вызванная выпрямлением

0 фазных напряжений сельсина.

Ближайшим техническим решением к изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сельсин, первичная обмотка которого соеSдинена с источником напряжения питания, а вторичные обмотки - с переключателем, выход которого соединен со входом пикового детектора непосредственно к с одним входом первого компаратора через элемент аналоговой памяти, блок грубого отсчета, входы которого соединены со вторичными обмотками сельсина и источником напряжения питания, а выходы - с управляющими входами переключателя, входами сгаршик рааряцов счетчика и уп- равляющим входом ({язоинвертора, источник напряжения питания подключен через фазоинвергор к другому входу первого и входу второго компараторов, первый триг гер, входы которого соединены с выходам обоих компараторов, а выход подключен к управляющему входу ключа, генератор импульсов, выход которого через ключ соединен со входом счетчика, второй триггер, входы которого соединены с выходами пикового детектора и первого ком паратора, а выход подключен к управляющему входу элемента аналоговой памяти Недостатком этого преобразователя является погрешность выделения амплитудного значения фазного напряжения сельсина посредством пикового детектора, что ограничивает точность преобразования угла поворота вала. Целью изобретения является увеличение точности работы преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вал в код, содержащий сельсин, первичная обмотка которого соединена с источником напряжения питания, а вторичные обмотки через переключатель - со входом первого компаратора, блок .грубого отсчета, входы которого соединены со вторичными обмотками сельсина и источником напряжения питания, одни выходы с управляющими входами переключателя и входами старщих разрядов реверсивного счетчика, а другой выход - с управляющим входом фазоинвертрра, сигнальный вход которого подключен к источнику напряжения питания, а выход - к одHcAiy входу второго компаратора, элемен аналоговой памяти, сигнальный и управляющий входы которого соединены соответственно с выходами переключателя и первого триггера,,,а выход - с другим входом второго компаратора, выход кото рого подключен ко входу R первого триг гера и входу S второго триггера, вход R которого соединен с одним выходом первого компаратора, генератор импульсов и ключ, выход которого соединен со входом сложение реверсивного счетчика, введены дешифратор, элемент ИЛИ, дополнительные триггеры и ключ. Выход первого компаратора подключены ко вхо дам третьего триггера, выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с 8 34 выходом второго триггера, а выход под-i ключен к входу первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу четвертого триггера, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов и входом второго ключа, управляющий вход которого соединен с выходом пятого триггера, а выход подключен к входу Вычитание реверсивного счетчика,выходы младших разрядов которого подключены ко входам дешифратора. Выход дешифратора подключен ко входу 5 первого триггера и входу Т пятого триггера, вход S которого соединен со вторым вь1ходом первого компаратора. На фнг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы. Преобразователь угла поворота вала в код содержит сельсин 1, первичная обмотка которого соединена с источником напряжения U питания, а вторичные обмотки через переключатель 2 - со входом компаратора 3, блок 4 грубого отсчета, входы которого соединены со вторичными обмотками сельсина 1 и источником напряжения U питания, а выходы - с управляющими входами переключателя 2, входами старших разрядов реверсивного счетчика 5 и управляющим входом фазоинвертора 6, сигнальный вход которого подключен к источнику напряжения и питания, а выход - к одному из входов компаратора 7, элемент 8 аналоговой памяти, сигнальный и управляющий входы которого соединены с выходами переключателя 2 и триггера 9, а выход с другим входом компаратора 7, выход которого подключен ко входу 1 триггера 9 и входу S триггера 10, вход К которого соединен с первым выходом комгпаратора 3, триггер 11, входы которого подключены к выходам этого же компаратора, а выход - к одному из входов элемента ИЛИ 12, другой вход которого -подключен к выходу триггера 10, а выход - ко входу ключа 13, управляющий вход которого соединен с выходом триггера 14, а выход - со входом сложение ( + ) реверсивного счетчика 5, выход вычитание ( - ) которого подключен к выходу ключа 15, а выходы младших разрядов через дешифратор 16 нуля -ко входу S триггера 9 и входу R триггера 17, вход & которого соединен со вторым выходом компаратора 3, а выходс управляющим входом ключа 15, другой 5 вхоа которого соединен со счетным входом триггера 14 и выходом генератора 18 импульсов. Входы регистра 19 подключены к выходам разрядов счетчика 5 а управляющий вход регистра 19 подклю чен к первому выходу компаратора 3, ко торый также подключен ко входу сброс счетчика 5. Преобразователь работает следующим образом. Напряжения U, , Uj и U.j вторичных обмоток сельсина 1 поступают в блок 4 грубого отсчета. Этот блок в зависимос ти от знака фазы указанных напряжений относительно напряжения U питания сел сина формирует код N грубого отсчета угла поворота 0 ротора сельсина, который изменяется с дискретностью &e e-60f где 6 0,1,2 ... 5, и заносится непосредственно в старшие ра ряды счетчика 5 (на фиг. 1 эта связь н показана), сигналы управления переключ телем 2, который подключает ко входу компаратора 3 одно из фазных напряжений U1 сельсина ( в 1-м и 4-м секта так , во 2-м и 5-м сектантах Uj, , а в 3-м и 6-м сектантах IT- п Uj ) и сигнал управления фазоинвер- тором 6, который в зависимости от йомера (признака) сектанта инвертирует напряжение U питания или пропускает (передает) его на вход компаратора 7 без изменения полярности. В четных сектантах (2-м, 4-м и 6-м) фазоинвертор в соответствии с управляющим сигналом блока 4 инвертирует напряжение U питания, а в нечетных сектантах (1-м, 3-м и 5-м), работая в режиме повторителя , пропускает его ни вход компаратора 7 без изменения полярности. В момент времени tg , соответствующий переходу через нулевое значение (из положительной области в отрицательную) напряжения U; (фиг. 2,а), срабатывает компаратор 3, импульс с первого выхода которого (фиг. 2, б) устанавливает триггер 11 в положение по вхо ду 6 (фиг. 2,в ). Разрешающий потенциал с единичного выхода триггера 11 через элемент ИЛИ 12 подается на управляющий вход ключа 13 и устанавливает его в замкнутое положение. ТактовЬш импульсы генератора 18 с частотой. ( (где - номинальная частота следования тактовых импульсов) проходит на вход сложение счетчика 5 (фиг. 2, г). 3 В момент времени Ъ , соответствующий переходу через нулевое значение напряжения tr- (из отрицательной области в положительную, см. фиг. 2,а), вновь срабатывает компаратор 3, импульс со второго выхода которого (фиг. 2,6) возвращает триггер 11 в исходное положение (фиг. 2,в) и прекращает поступление тактовых импульсов с частотой на вход сложение счетчика 5 (фиг. 2,г) и устанавливает триггер 17 в положение . При этом, высокий потенциал с единичного выхода триггера 17 подается на управляющий вход ключа 15 и устанавливает его в замкнутое положение, разрешая прохождение тактовых импульсов с частотой f на вход вычитание счетчика 5 (фиг. 2,е). Так как f - 2f , то счетчик 5 счистится за интервал времени, равный т.Р r-L. (где Т- период напряжения И ), а его нулевое значение будет в момент времени tg., отстоящий от t(j на т- Т и соответствующий амплитудному значению напряжения у (фиг. 2, а). В этот момент времени срабатывает дешифратор 16 нуля, импульс с выхода которого (4йг. 2,ж) возвращает трцггер 17 в исходное положение (фиг. 2,д), при этом прекращается поступление тактовых импульсов с частотой fj на вход вычитание ёчетчика 5, и устанавливает триггер 9 в положение (фвор. 2,з). При этом разрешающий потенциал с единичного выхода триггера 9 пе реводит элемент 8 аналоговой памяти в режим хранения амплитудного значения п которое в интервале Ь, -1-2, времени остается практически постоянным. В момент времени t/j , когда значеие tr становится равным текущему начению напряжения И питания срабаывает компаратор 7, импульс с выхода оторого (фиг. 2,и) возвращает триггер в исходное положение (фиг. 2,з), при том элемент 8 аналоговой памяти переодит в режим слежения, и устанавливат триггер 10 в положение (фиг. ,к). При этом разрешающий потенциал единичного выхода триггера 1О через лемент ИЛИ 12 подается на управляюий вход ключа 13 и устанавливает его замкнутое положение, разрешая прохожние тактовых импульсов генератора 18 частотой ff на вход сложение счетка 5 (фиг. 2,л). В момент времени -t , соответствуюий переходу через нулевое значение (из положительной области в отрицательную) напряжения U; (фиг. 2,а), срабатывает компаратор 3, импульс с первого выхода Которого (фиг. 2,6) возвращает триггер 10 в исходное положение (фиг. 2,к), фиксируя в счетчике 5 код N (фиг. 2,л), пропорциональный uirl/j-ti), и- следовательно, углу поворота Э . На этом (в режиме разовых измерений угла поворота) процесс преобразования заканчивается. В автоматическом режиме ряда непрерывно следующих друг за другом измерений, в момент времени необходимо сперва переписать результат прео разования в текущем цикле измерения в регистр 19 (передним фронтом импульса с первого выхода компаратора 3), а затем сбросить счетчик в нуль (задним фронтом того же импульса), чтобы он был готов к следующему циклу измерения, который осуществляется аналогично. Таким образом, амплитудное значение напряжения U выцеляется цифровым методом, реализуемым схемой на основе реверсивного счетчика и управляющих его работой элементов, практически не вносящих погрешности в результаты выполнения данной операции. В резул тате необходимость в пиковом детекторе отпадает, свойственная ему погрешность исключается, что повышает точность пре образователя. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сельсин, первичная обмотка которого соединена с источником напряжения питания, а вторичные об мотки через переключатель - со входом первого компаратора, блок грубого отсчета, входы которого соединены со вто ричными обмотками сельсина и источником напряжения питания, одни выходы с управляющими входами переключателя и входами старших разрядов реверсивного счетчика, а другой выход - с управляющим входом фазоинвертора, сигнальный вход которого подключен к источнику напряжения питания, а выход - к одному входу второго компаратора, элемент аналоговой памяти, сигнальный и управляющий входы которого соединены соответственно с выходами переключателя и первого триггера, а выход - с другим входом второго компаратора, выход которого подключен ко входу 1. первого триггера и входу S второго триггера, вход R которого соединен с одним выходом первого компаратора, генератор импульсов и ключ, выхоц которого соединен со входом сложение реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, в него введены дешифратор, элемент ИЛИ, дополнительные триггеры и ключ, выходы первого компаратора подключены ко входам третьего .триггера, выход которого подключен к одному из вкодов элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход подключен к входу первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу четвертого триггера, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов и входом второго ключа, управляющий вход которого соединен с выходом пятого триггера, а выход подключен к входу вычитание реверсивного счетчика, выходы младших разрядов которого подключены к входам дешифратора, выход дешифратора подключен ко входу S первого триггера и входу R пятого триггера, вход S которого соединен со вторым выходом первого компаратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 428427, кл. Q 08 С .9/04, 18.09.72. 2.Авторское свидетельство CCCf N 651388, кл. G 08 С 9/04, ОЗ.03.77 (прототип).

Фиг.