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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может бь1ть использовано, например, для свя зи аналоговых источников информации с цифровой вычислительной машиной. Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовр щатель с многофазным питанием , одна из фаз которого и два выхода фазовра щателя подключены соответственно к трем компараторам, выходы которых со динены с входами двух триггеров, управляющих прохождением импульсов с генератора непосредственно или через делитель частоты через элементы И ил элемент ИЛИ на вход счетчика. Код, формируемый на выходе счетчика, пропорционален угловому положению ротора фазовращателя С 1 . Однако в таком фазовращателе погрешность от неортогональности напряжений питания полностью не компенсируется, а уменьшается только в два раза. Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому преобразователь, содержащий фазовращатель, входы которого соединены с источником трехфазного напряжения питания, а выходы через компараторы подключены к нулевым входам триггеров, управлякщих прохождением импульсов с выхода генератора через элементы И и элемент ИЛИ на вход счетчика. Выходы источника трехфазного напряжения питания через компараторы подключены также к единичным входам триггеров. Код, формируемый на выходе счетчика, пропорционален угловому положению ротора фазовращателя С23 . Недостаток такого преобразователя наличие погрешности, большей или равной 180 на углах, близких к 360, Код, зафиксированный в счетчике преобразователя, пропорционаленVs суммы фазовых сдвигов выходных напряжений фазовращателя, т.е, пропорционален %,- j) , где У, , f , фазовые сдвиги напряжений выходных обмоток фазовращателя соответственно

При углах поворота, близких к 360 из-за неточного сдвига фаз напряжений питания, из-за погрешностей фазовращателя и компараторов, возможны следующие сочетания величин фазовых сдвигов выходных напряжений фазовращателя;

1Л, 0°, У, 360°, «,«360°

2.У, «360°, f, 0% у, 360°

3.,P 360°, f, « 0° ,

4. - ft - 0°, f, 360,

5.f, f, 0% -P 360%

6.V« /j . 0°, fi 360%

Для двухфазного фазовращателя возможны также сочетания величин фазовых сдвигов выходных напряжений:

1. 0 , г 360 ,

2.f, 360° , Чг « 0%

Следовательно, погрешность преобразования на углах,близких к 360 , может быть равной или большей 120° для трехфазного или 180 для двухфазного фазовращателя.

Цель изобретения - повышение .точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем что в преобразователь, содержащий фазовращатель, входы которого соединены с источником двухфазного ыапряже1шя питания, а первый и второй выходы через первый и второй компараторы подключены к R-входам первого и второго RS-триггеров соответственно, к S-входам которых через третий и четвертый компараторы подключены выходы источника двухфазного напряжения питания, а прямые выходы которых подключены к первым входам первого и второго злементов И соответственно, другие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, выход первого элемента И непосредственно, а выход второго элемента И через первый элемент задержки подключены ко входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетчику, выходы разрядов которого подключены к блоку элементов И, а нулевой вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, введены третий элмент задержки RS Т-триггер, четьфе RS -триггера, четыре элемента И, два элемента НЕ, два элемента ИЛИ, выход третьего компаратора подключен к первым входам третьего и четвертого эле ментов И непосредственно, а через

Третий элемент задержки- к управляющему входу блока элементов И, ко входу второго элемента задержки, к S входу третьего и R -входу четвертого RS-триггёров, выход четвертого;,компаратора подключен к R-входу третьего и S-входу пятого RS-триггеров, вьГход первого компаратора подключен к R входам пятого и шестого RS-триггеров, выход второго компаратора подкпючен к первым входам пятого и шестого элементов И-, вторые входы которых подключены соответственно к гфямым выходам третьего и пятого RS-триггеров, а выходы - к S-входам четвертого и шестого RS -триггеров соответственно, прмые выходы четвертого и шестого RSтриггеров через второй элемент ИЛИ поключены ко вторым входам третьего и четвертого элементов И, выход и,-1-го разряда счетчика подключен к третьему входу третьего элемента И и через первый элемент НЕ - к третьему входу четвертого элемента И, выход которого подключен.к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к нулевому входу счетчика, а выход - к R-входу RSТ-триггера, выход п-го разряда счетчика подключен к Т-входу RST-триггёра, к четвертому входу третьего элемента И и через второй элемент НЕ - к четвертому входу четвертого элемента И, инверсный выход RST-триггера подключен к пятому входу третьего элемента И, выход третьего элемента И подключен к S-входу RST-триггера, прямой выход которого подключен к блоку элементов И и к пятому входу четвертого элемента И.

На фиг. Г представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 временная диаграмма его работы.

Преобразователь содержит источник 1 двухфазного напряжения питания, фазовращатель 2, генератор 3 импульсов, компараторы 4, 5, 6 и 7, RS-триггеры 8-13, элементы И 14-19, элементы ШШ 20-22, элементы НЕ 23 и 24, счетчик 25, RST-триггер 26, блок 27 элементов И, элементы 28-30 задержки, выходы блока элементов И являются выходами устройства.

При питании фазовращателя 2 от источника 1 на его выходах формируются синусоидальные сигналы, сдвинутые по фазе на угол, пропорциональный углу поворота фазовращателя. Компараторы 5 4 и 5 и 6 и 7 формируют импульсы УИ УИ 2 и УИ 3, УИ 4 соответственно в моменты перехода через О, при поло жительном градиенте, входных и выход ных напряжений фазовращателя, RSтриггеры 8 и 9 устанавливаются в 1 и моменты времени t, t от сигналов УИ I, УИ 2 компараторов 4 и 5 и возвращаются в О в моменты времени t t-y сигналами JTi 3 и УИ 4 компараторо 6 и 7. На выходах RS-триггеров8 и 9 формируются сигналы, длительности которых пропорциональны фазовым сдвигам выходных напряжений фазовращателя 2 относительно входных напряжений. В течение длительности этих сигналов импульсы с выхода генератора 3 проходят через элементы И 14 и 15 и поступают на вход счетчика 25. Старший п-разряд кода, формируется RST-триггером 26. Элемент 30 задержки сдвигае по фазе выходные импульсы элемента И 15, чтобы осуществить их раздельный подсчет на счетчике 25. Импульсы УИ I, УИ 2, УИ 3 и УИ 4 вырабатьшаются компараторами 4-7 в следующей последовательности (в зависимости от угла поворота оС : УИ 1, УИ 3, УИ 2,УИ4( УИ1,УИ2,УИЗ,УИ4 С2), 270 360 УИ 1, УИ 4,УИ 2,УИЗ (3 При углах поворота сС , близких к 360° точном сдвиге фаз напряжений питания, отсутствии погрешностей фазовращателя и компараторов компараторы 4-7 должны вьфабатывать импульсы в последовательности УИ 1, УИ 4, УИ 2, УИ 3, длительности сигналов на выходах RS-триггеров 8 и 9 при этом должны соответствовать приведенным на фиг. 2. Код, выработанный преобразователем, должен соответствовать углу «360, т.е.- в трех старших разрядах должен быть код 111 (старший и, -ый разряд указан слева). Реально из-за неточного сдвига фаз напряжений питания, из-за погрешностей фазовращателя и компараторов импульсы могут вырабатываться в последовательности : УИ 1, УИ 3, УИ 4, УИ 2(4)/ УИ 1, УИ 2, УИ 4, УИ (5), При 3том код, выработанный преобразователем, соответствует углу т.е. в трех старших разрядах может быть код 100 или 011 и, таким образом ошибка преобразователя составит 180. Корректировка погрешности произ водится установом старшего разряда 8428986 1, в О при коде Юб в трех старших разрядах и в 1 - при коде Oil в трех старших разрядах, прибавляя к коду, зафиксированному в счётчике, код, соответствуюпщй 180. С этой целью старший разряд вынесен из счетчика и выполнен на RST-триггере 26. С учетом (1),(2),(3), (4), (5) , признаком необходимости корректировки кода принято наличие последовательностей импульсов УИ 1, УИ 4, УИ 2 или УИ 2, УИ 4, УИ 3 при значениях кода в трех старших разрядах 100 или 011. Наличие последовательности импульсов УИ 1, УИ 4, УИ 2 фиксируется RS-триггерами 10 и 12 и элементом И 16, наличие последовательности импульсов УИ 2, УИ 4, УИ 3 фиксируется RS-триггерами 11и 13 и элементом И 17. Операция конъюнкции последовательностей импульсов УИ 1, УИ 4, УИ 2 или УИ 2, УИ 4, УИ 3 со значениями кодов 100 или 011 в трех старших разрядах кода осуществляется элементами НЕ 23 и 24, элементами ИЛИ 21 и элементами И 18 и 19. Сигналы корректировки кода вырабатываются элементами И 18 и 19 по выходному импульсу компаратора 4, подаваемому на их входы. По выходному импульсу элемента 28 задержки происходит съем выходного кода со счетчика 25 и RST-триггера 26 через блок 27 элементов И. Выходной импульс элемента 29 задержки устанавливает счетчик 25 и RST- триггер 26 в О, и начинается новый цикл измерения. . Предлагаемый преобразователь угла поворота вала в код, сохраняя все достоинства известного отличается от него повышенной точностью (за счет корректировки погрешности, равной J80 , имеющей место на углах, близких к 360). В результате повышается точность преобразования угла в код и соответственно точность систем автоматического регулирования и управления с цифровыми вычислительными машинами. . Формула изобретения Преобразо: атель угла поворота вала код, содержащий фазовращатель, вхоы которого соединены с источником вухфазного напряжения питания, а перый и второй выходы через первый и

второй компараторы подключены к R-BXOдам, первого и второго RS-триггеров соответственно, к S-входам которых через третий и четвертый компараторы ирдключены выходы источника двухфазного напряжения питания, прямые выходы которых подключены к первым входам первого и второго элементов И соответственно, вторые входы первого и второго элементов И соединены с выходом генератора импульсов, выход первого элемента И непосредственно, а выход второго элемента И через первый элемент задержки подключены ко входу первого элемента ИЛИ, выход

которого подключен к счетчику, выходы разрядов которого подключены к блоку элементов И, а нулевой вход„которого подключен к выходу второго элемента задержки,о тличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены третий элемент задержки RST-триггер, четыре RS-триггера, четыре элемента И, два элемента НЕ, два элемента ИЛИ,

причем выход третьего компаратора подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И непосредственно, а через третий элемент задержки к управляющему входу блока элементов И,ко входу второго элемента задержки, к S-входу третьего и R-входу четвертого RS-триггера, выход четвертого компаратора подключен к R-входу третьего и S-входу пятого RS-триггера, выход первого компаратора подключен к R-входам пятого и шестого RS-триггеров

выход второго компаратора подключен к первым входам пятого и шестого элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к прямым выходам третьего и пятого RS-триггеров, а выходы - S-входам четвертого и шестого RS-триггеров соответственно, прямые выходы четвертого и шестого RSтриггеров через второй элемент ИЛИ подрслючены ко вторым входам третьего и четвертого элементов И, выход п -1го разряда счетчика подключен к третьему входу третьего элемента И и через первый элемент НЕ - к третьему входу четвертого элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к нулевому входу счетчика, а выход - к R-входу RSTтриггера, выход п-го разряда счетчика подключен к Т-входу RST-триггера, к четвертому входу третьего элемента И и через второй элемент НЕ к четвертому входу четвертого элемента И, инверсный выход RST-триггера подключен к пятому входу третьего элемента И, выход третьего элемента И подключен к S-входу RST-триггер а, прямой выход которого подключен к блоку элементов И и пятому входу четвертого элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 354441, кл. 6-08 С 9/02, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 594515, кл. G- 08 С 9/04, 1976.