Преобразователь угла поворота валаВ КОд Советский патент 1981 года по МПК G08C9/00 

Изобр(етение относится к автоматике и вычислительной технике и может; бь1ть использовано для связи аналоговы источников информации с цифровым вычи слительным устройством. Одни из известных преобразователей угла поворота вала в код содержат геи ратор импульсов, подключенный,через блок питания к фазовращателю, выходы которого через первый и второй компараторы подключены к измерителю мгновенных значений временных интервалов, третий вход которого соединен с генератором импульсов tl. Недостаток таких преобразователей « низкая разрешающая способность и точность вызванная влиянием внешнихи внутренних помех, В другом известном преобразователе фазовращатель на основе параметрического преобразователя угла с вращающимся модулятором через первый и второй компараторы подключены к измерителю временных интервалов интегрирующего типа t23. Недостатком данного преобразователя является значительная случайная погрешность, вызванная мгновенной нестабильностью сдвига фаз выходных сигналов фазовращателя. Наиболее близок к предлагаемому преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через блок тштания к фазовращателю, выходы которого подключеиы к одним входам первого и второч го компараторов, а ВЕЛХоды компараторов подключены к измерителювременных интервалов интегрирующего типа, третий вход которого соединен с выходом ге;нератора импульсов,.Блок питания -преобразователя состоит из последовательно соединенных , делителя- частоты и фильтра. Выход делителя частоты через дополнительный делитель частоты подключен к формирователю пилообразного напряжения, выход которого подкл чен к другим входам компараторов f ЗЗ Недостаток этого преобразователя погрешность, вызванная нелинейностью формирователя пилообразного иапряжения и изменением его опорного напряжения относительно выходного напряжения фазовращате 1Я1 Цепь изобретения - повышение точно сти преобразователя угла.поворота вала в код, Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота, вала в код, содержащий генератор импу льсов, подключенный через блок питания к фазовращателю, выходы которого подключены к одним входам первого и второго компараторов, а выходы компараторов подключень к измерителю временных интервалов, третий вход которо го соединен с выходом генератора импульсов, введены выпрямитель и преобр зователь кода в напряжение, один из выходов фазовращателя через выпрямитель подключен к одному входу преобразоватепя кода в напряжение, другой вход которого соединен с выходом измерителя временных интервалов, а выход преобразователя кода в напряжение подключен к другим входам компараТоров. Структурная схема преобразователя представлена на чертеже. Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор 1 импуль сов , подключенный через блок 2 питания к фазовращателю 3, выходы которо го подключень к одним входам первого второго компараторов 4 и 5,, выходы компараторов 4 и 5 подключены к измерителю 6 временных интервалов интегрирующего типа, третий вход которого соединен с вьпсодом генератора 1 импульсов. Измеритель 6 временных инте рвапов содержит элементы И 7 и 8, одни входы которых соединены с выходами компараторов 4 и 5, а выходы подключены к единичным входам триггеров 9 и 10, выходы триггеров 9 и 10 чере элементы И 11 и 12, третий вход которых соединен с выходом генератора Г импульсов, подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчи ка 13, выход которого через дешифратор 14 подключен к одному входу элемента И 15. Источник 16 команды Пуск подключен к единичным входам триггеров 17 и 18. Единичный выход тригг ра I7 подключен к другому входу элемента И 15, выход которого подключен к нулевым входам триггеров 9 и 10 и реверсивного счетчика 13. Единичный выход триггера 18 подключен к другим входам элементов И7 и 8. Входы элемента И 19 соединены с выходами триггеров 9 и 10, а выход подключен к нулевым входам триггеров 9, 10 и 17 и через счетчик 20 к нулевому входу триггера 18. Выходы разрядов счетчика 20 подкючены к входамчпреобразователяблока 21 кода, в напряжение, вход опорного сигнала которого через выпрямитель 22 соединен с одним из выходов фазовращателя 3, а выход подключен к другим входам компараторов 4 и 5. Работа преобразователя заключается в следующем. На выходе Генератора I формируется непрерывная последовательность высокочастотных импульсов. В блоке 2 путем деления частоты формируются низ-, кочастотные сигналь, из которых выделяется первая гармоническая составляющая , использующаяся для питания фазовращателя 3 гониометрического типа. На выходе фазовращателя 3 формируются два синусоидальных сигнала, сдвинутые по фазе на угол, :пропорциональ ный углу поворота фазовращателя 3. На вы- ходах компараторов 4 и 5 формируются периодические последовательности старт- и стоп-импульсов. При отсутствии наводок в фазо вращателе, а также в . его входных цепях положение старт- и стоп-импульсов относительно импульсов генератора 1 весьма стабильно. , По сигналу Пуск производится установка триггеров 17 и в состоянйё 1,. открываются элементы И 7 и 8, пропуская выходные сигналы компараторов 4 и 5 / на единичные входы триггеров 9 И; 10. Если первым после Сигнала Пуск приходит старт-импульс, то открывается элемент И 12, пропуская импульсы генератора I на вход сложения реверсивного счетчика 13 до момента поступления стоп-импульса, который, произэодя установку триггера 10 в Состояние I, закрывает элемент И 12 и открывает элемент И 19. Фронт выходного сигнала элемента И 19 с некоторой задержкой устанавливает триггеры 9 и 10 в состояние О. При этом содержимое счетчика 20 увеличивается на единицу. Если первым приходом стоп-импульс, то открывается элемент И 1I, а импульсы генератора 1 поступают на вход вычитания реверсивного счетчика 13 до м момента поступления старт-импульса. При этом .содержимое счетчика 20 также увеличивается на единицу. С приходом следующих старт- и стоп-импульсов к содержимому реверсивного счетчика 13 добавляется очередная пачка импульсов с выходом элементов И 12 или И 11 а к содержимому счетчика 20 добавляет ся единица. Так продолжается до переполнения счетчика 20, после чего триг гер 18 устанавливается в состояние О, закрывая элементы И 7 и 8. Цикл, измерений заканчивается. Выходной код счетчика 20 поступает на вход блока 21. После сложения каждЬй очередной пачки импульсов на реверсивном (счетчике I3 выходное напряжение блока 21 изменяется на один дискрет, изменя пороги срабатывания компараторов 4 и 5. В результате производится дискретно смещение старт- и стоп-импульсов относительно импульсов генератора 1. Величина дискрета изменейия выходного напряжения блока 21 выбирается таким образом, чтобы величина смещения стар и стоп-импульсов за время заполнения счетчика 20 составила один период генератора 1. Выпрямитель 22 формирует опорное напряжение блока 21 из одного из выходных сигналов фазовращателя 3 для исключения влияния взаимного изменения опорного напряжения блока 21 и выходного напряжения фазовращателя 3 в процессе эксплуатации преобразователя. Выходы разрядов реверсивного счетчика 13 подключены к дешифратору 14, на выходе которого формируется сигнал когда содержимое реверсивного счетчика превьш ет половину полного значения сдвига фаз выходных сигналов фазовра1щателя 3, Этот сигнал необходим для анализа длительности временного интервала в начале каждого цикла измерений Если первый после сигнала Пуск временной интервал между старт- и стопимпульсами превьппает половину полного значения фазы, то выходной сигнал элемента И 15 производит установку ре версивйого счетчика 13, триггеров 9 и 10 в О, а содержимое счетчика 20 остается нулевым. При этом следующий после выходного сигнала элемента И 15 временной интервал обязательно будетменьше половины полного значения фазы. Первый входной импульс счетчика 20 производит установку триггера 17 в OJ закрывая элемент И 15. Таким образом, суммирование времеиных интервалов всегда начинается со значения, меньшего половины полного значения фазы. Если временной интервал от старт- до стоп импульса в начале измерений больше половины полного значения фазы, то до момента перехода через полное значение фазы временные интервалы от стоп- до старт-импульсов вычитаются из общей суммы. После перехода через значение фазы (движение в сторону увеличения кода) временные интервалы суммируются. Если временной интервал от старт- до стоп-импульса в начале цикла измерений меньше-половины пол- . ного значения фазы, то до момента перехода временные интервалы от стартдо стоп-импульсов суммируются, а по- еле перехода)через полное значение фазы { движение в сторону уменьшения кода) временные интервалы от до старт-импульсов вычитаются. Введение блока 21 преобразования кода в напряжение и выпрямителя 22 для формирования опорного напряжения блока 21 с соответствующими связями повьш1ает точность работы предлагаемого преобразователя по сравнению с другими известными преобразователями того же типа. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через блок питания к фазовращателю, выходы которого подклю чены к одним входам первого и второго компараторов, а выходы компараторов подключены к измерителю временных интервалов, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены выпрямитель и преобразователь кода в напряжение, один, из выходов фазовращателя через выпрямитель подключен к одному входу преобразователя кода в напряжение, другой вход которого соединен с выходом измерителя временных интервалов а выход преобразователя кода в напряжение подключен к другим входам компараторов , Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1,Патент США 3505669, кл, 340-347, опублик. 1970. 2.Ахметжанов А.А. и др. Электром ханические преобразователи угла с электрической редукцией. М., Энергия 1978, с. 187, рис, 6.5. 3. Ахметжанов А.А. Электромеханические преобразователи угла с электричес кой редукцией. Энергия, М., 1978, с. 181, рис, 62.