Преобразователь угол-код Советский патент 1981 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для преобразования угла поворота вала в код. Известен преобразователь угол-код, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, блок питания фазовращателей, два фазовращателя, дваформирователя фазовых импульсов, три элемента И, регистр и три триггера t1. Недостаток данного преобразовате-г ля - увеличение погрешности npeo6t aзования, обусловленной нестабильностью параметров блоков преобразователя от времени и при изменении виешних условий. Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому преобразователь угол-код, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, блок питания фазовращателей, выход которого подключен ко входам двух фазовращателей одии из которых заторможен, второй вы ход делителя частоты соединен с блоком злементов И, а также через дешифратор - с входом пе рвого злемента И, второй вход которого через первый формироратель фазового импульса соединен с заторможенным фазовращателем, выход первого злемента И соединен с входом установки единицы триггера, единичный выход которого через второй злемент И соединен с первым входом триггера и вторым входом блока злементов И, а нулевой выход триггера - с третьим входом первого злемента И, второй фазовращатель через фор1мирователь фазового импульса подключен ко второму входу второго злемента И С 2. Недостатком зтого преобразователя является рост погрешности преобразования из-за .нестабильности параметров блоков, которая возникает при изменении внешних условий и с изменением параметров злементов преобразователя во времени. Цель изобретения - повьшение точности преобразования путём ввсяения поправки по результатам преобразования заторможенного фазовращателя, т. осуществляя коррекцию систематической погрешности Поставленная цель достигается тем что в преобразователь введены элемен управляемой задержки,, элемент задерж ки, два ключа, блок измерения времен ного интервала, второй и третий триг геры, третий и четвертый элементы И, элемент НЕ и дополнительный дешифратор, выход которого соединен с первым входом блока измерения временного.йн гервала, выход которого соединен с первым входом элемента утфавляемой задержки,, выход которого соединен с другим входом р-егистра кода, второ вход элемента управляемой задержки соединен с выходом второго элемента И и с первым входом третьего элемента И, выход i OToporo соединен с нулевым входом второго триггера, второй вход.третьего элемента И соеданей с инверсным входом дешифратора и единичным входом второго триггера, второй вход блока измерения временного интервала соединен с выходом ге нератора и третьим входом элемента управляемой задержки, третий вход бл ка измерения временного иш ервала соединен с выходом первого элемента И и единичным входом первого триггера, один вход дополнительного дешифратора соединен со вторым выходом делителя частоты, а другой - с управ лякщим входом первого клорча, входом элемента НЕ, третьим входом первого элемента И и отходом четвертого элемента И, прямой выход дешиф ратора соединен с первым входом четвертого элемента И, нулевой вход третьего триггера соединен с выходом элемента задержки, вход которого соединен прямым выходом второго триггера, вто рой вход четвертого элемента И соединен с инверсным выходом третьего триггера, счетный вход которого сое динен со вторым выходом делителя частоты, сигнальный вход первого 1слю ча соединен с выходом первого фазовр щателя, сигнальный вход второго ключа со€ динен с выходом второго фазовр щателя, а управляющий вход второго ключа - с выходом элемента НЕ, выходы . обоих ключей подключены к входу формирователя фазового импульса. выход которого соединен со вторым входом второго элемента И. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Преобразователь yгoл- coд содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, блок питания 3 фазовращателей, фазовращатель 4, заторможенный.фазовращатель 3, ключи 6 и 7, элементы И 8, 9, 10 и 11, триггеры 12, 13 и 14, дешифраторы 15 и 16, формирователь 17 фазового импульса, реЕ(1стр 18 кода, блок 19 измерения времё 1ного интервала, элемент 20 управляемой задержки, элемент НЕ 21, элемент 22 задерзпси. Преобразователь угол-код работает следующим образом. С генератора .1 импульсов на вход делителя 2 частоты имеющего коэффициент деления , где п. - число двоичных разрядов выходного кода преобразователя, поступают импульсы с частотой . G выхода делителя частоты сни-. маются сигналы в виде меандра с частотой следования -fc- , которые поступают на вход блока 3 питания фазовращателей. Формирующего синусоидальное напряжение с частотой - , синхронизированное по фазе с импульсами делителя частоты. Синусоидальное напряжение поступает на входы фазовращателей, после чего напряжение с фазовращателя 4, сдвинутое ПС) фазе относительно входного напряже.1ния на угол, пропорциональный углу поворота вала, посту-пает на вход 7 г Напряжение с заторможенного фазовращателя 5, сдвинутое по фазе относительно входного нацряже1шя на постоянный угол, пропорциональный зафиксированному положению ротора фазовращателя 5, подается на вход ключа 6, Управление ключами 6 и 7 осуществляется с дешифратора 16, который поочередно подключает к входу формирователя фазового импульса 17 фазовращатели 5 и 4. На дешифратор 16 поступают частоты со всех разрядоэ делителя 2 частоты, с шхода дешифратора 16 формируется мпульс разрешешся только при наличии на его входе кодовой комбинации, соответствующей постояннсшу фазовому сдвйгу 5вг , заданному заторможенным азовращателем 5. При этом передний ронт импульса соответствует - A«t , а задний -(Х5ат- -Д где-ЛвСогрешность, Обусловленная нестабильностью параметров узлов, преобразователя во времени и при изменении внеш них условий. Положительный импульс разрешения открывает ключ 6, а проин вертированный на элементе НЕ 21 ключ 7. Таким образом, поочередно подключаются выходы фазовращателя 5 и 4 к формирователи фазовых импульсов 17, который формирует фазовый импульс в момент перехода синусоидального на .пряжения через нуль от отрицательного значения к положительному. Есхш преобразователь исправен, то фазовый импульс, формируемый при подключении к формирователю 17 фазового импульса заторможенного фазовращателя 5, совпадает е импульсом разрешещя,. формируемым дешифратором 16 и, пройдя элемент И 8, устанавливает единицу в триггере 12, При этом с пря мого выхода триггера 12 поступает разрешение на элемент И 9, и фазовый импульс, сформированный по выходнс 4у напряжению фазовраЩателя 4, подкоррек тированный управляемой линией 2Q з.адёржки, переписывает в регистр 18 кодовый эквивалент, равный углу разворота фазовращателя 4, и одновременно устанавливает нуль в триггере 12, который запирает элемент И 9 до прихода следующего фазового импульса, формируемого по выходному напряжению с заторможенногб фазовращателя 4. В случае, когда фазовый импульсj формируемый по выходному напряжению с фазовращателя 4, попадает в диапазон углов i Д л , необходимо открывать ключ 7, что реализуется с помощью триггеров 14 и 13. Для этого на единичный вход триггера 13 подаётся импульс с инверсного выхода дешифратора 16, который устанавливает его В единицу nd перепаду - нуля на единицу, а на нулевой вход через элемент И 11, на второй вход которого подается импульс разрешения с инверсного выхода дешифратора 16 - фазовый импульс с элемента И 9. Таким образом, в случае совпадения фазовых сдви гов синусоидальных напряжений с фазовращателей 4 и 5 триггер 13 устанавливается в единицу; так как импульсы разрешения, поступающие на управляющие входы ключей 6 и 7, находятся в противофазе (на ключ 7 подается проинвертированный импульс разрешения), то фазовый импульс на выходе элемента И 9 отсутствует а вместо импульса установки в нуль 4 триггера 14 подается положительный потенциал. При этом на инверсном выходе триггера 14, на счетный вход которого поступает импульсное напряжение со старшего разряда делителя 2 частоты, формируется лмпульсное напряжение формы - меандр с периодом 7-V-/ и подаётся на элемент И 10, второй вход которого соединен с дешифратором 16, и раз В; два периода/- т- / запрещается импульс разрешения с дёшифратора 16 (закрывается ключ 6 и открывается ключ 7), В случае, если фазовый импульс, формируеьый из выходного напряжения фазовращателя 4, не совпадает с импуЛьсом разрешения, формируемым дешифратором 16, триггер 13 при приходе фазового импульса устанавливается в нуль. Одновременно устанавливается в нуль триггер 14, выходной сигнал которого формируется по перепаду с нуля на единицу сигнала на его счетном входе. Триггер 13 устанавливается в единицу по заднему фронту импульса разрешения с дешифратора 16, при этом ротор фазовращателя 5 заторможен на углео з т совпадающем с передним фронтсм сигнала импульсной формы, подаваемого на счетный вход триггера 14 Задержа1Ь ный элементом 22 задержки на1, -at гдеТв-f- - перепад с нуля на единицу. Сигнала с единичного выхода Триггера 13, он оставляет в нуле триггер 14, так как (в момент перепада с нуля на единицу сигнала на его счетном входе) на его нулевом входе - нулевой потени ключи 6 и 7 открываются каждый период. Поправка, обусловленная нестабильностью параметров блока 3 питания и формирователя 17 фазового импульса, формируется следующим образом,-С помощью дешифратора 15 формируется импульс, передний фронт которого совпа- дает с фазовым сдвигом фазовращателя .jf,f, Ъ блоке 19 измерения временного интервала определяется кодовый эквивалент погрешности преобразователя( счет изменения параметров узлов преобразователя как временной интервал между передними фронтами импульса с дешифратора 15 и фазового импульса, формируемого по выходному напряжению заторможенного фазовращателя 5. Блок 19 измерения временного интервала построен на счетчике, на вход которого подаются импульсы с генератора 1 с момента прихода фазовог импульса, формируемого по выходному напряжению фазовращателя 5, до момента прихода импульса с дешифратора 15. Код числа, полученного в счетчике, соответствует величине погрешности ир . При этом разрядность счетчика выбирается равной f , где - gjj ,pмaг максимальное значение погрешности преобразователя. Старший разряд счетчика используе ся для определения знака погрешности . Так, если фазовый импульс приходит раньше, чем импульс с дешифратора 15, то Hxt счетчике получают в прямом коде величину бир , а в старшем разряде - нуль, В случае, если импульс с дешифратора 15 приходит раньше, получают величину Snp , в дополнительном коде, а в старшем разряде будет единица. Затем с помощью эле мента 20 управляемой задержки, который имеет диапазон задержки 2лоСй начальную задержку Л i, по с обратным знаком вводится пойравка, приводящая к задержке фазового импульса на временной и тервал, пропорциональный величине. Таким образом, введение поправки результатам измерения фазового сдвиг заторможенного фазовращатепя позволя ет уменьшить погрешность, обусловлен ную нестабильностью параметров узло преобразователя от внешних факторов и от времени, а следо вательно повысить точность пре образования. Формула изобретения Преобразователь угол-код, содержа щий последовательно соединенные гене ратор импульсов, делитель частоты, блок питания, выход которого подкпючен ко входам фазовращателей, вто рой выход делителя частоты соединен одним входом регистра кода и входом дешифратора, выход формирователя фазового импульса соединен с первым входном первого злемента И, выход коTopofo соединен с единичным входом триггера, прямой выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с нулевым входом триггера, инверсный выход которого соединен со вторым вхо.дом первого элемента И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены элемент управляемой задержки, элемент задержки, два ключа, блок измерения временного интервала, второй и третий триггеры, трбчий и четвертый элементы И, элемент НЕ и дополнительный дешифратор, выход которого соединен с первым входом блока измерения временного интервала,,выход которого соединен с первым входом элемента управляемой задержки, выход которого соединен с другим входом регистра кода, второй вход элеме нта управляемой задержки соединен с выходом второго элемента И и с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера, второй вход третьего элемента И соединен с инверсным выходом дешифратора и единичным входом второго триггера, второй вход блока измерения ispeменного интервала соединен с выходом генератора и третьим входом элемента управляемой задержки, третий вход блока измерения временного интервала соединен с выходом первого элемента И и единичным входом первого триггера, один вход дополнительного дешифратора соединен со вторым выходом делителя частоты, а другой - с управлякгщим входом первого ключа, входом элемента НЕ, третьим входом первого элемента И и выходом четвертого элемента И, прямой выход дешифратора срединен с первым входом четвертого элемента И, нулевой вход третьего триггера соединен с выходом элемента задержки, вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, второй вход четвертого элемента И соединен с инверсным выходом третьего триггера, сче1гный вход которого соединен со вторым вы}(одом делителя частоты, сигнальный вход первого ключа соединен с выходом первого фазовращателя, сигнальггдй вход второго ключа соединен с выходом второго фазовращателя, а управляющий вход второго ключа - с выходом элемента НЕ, выходы обоих ключей подключены ко входу формирователя фазового импульса, выход которого соединен со вторым входом второго-.элемента И,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 542220, кл. G 08 С 9/04, 1974,

2.Авторское свидетельство СССР

№ 464005, кл. G 08 С 9/04, 1974 (прототип ),