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

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА ВКОД

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразо вания перемещений в дискретный элект рический сигнал. Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик, вход которого подключен к источнику переменного на ряжения, а выход - к октантному переключателю, один выход которого под ключен к одному входу первого суммирующего усилителя, выход которого подключен к аналоговому входу преобразователя кода в напряжение, выход преобразователя подключен к одному входу второго суммирующего усилителя выход которого подключен к фазовому демодулятору, преобразователь напряжения в частоту, реверсивный счетчик выход октантного переключателя подключен к вторым входам пе вого и второго суммирзпощкх ус .лителей Сl, Недостаток такого устройства состоит в его сравнительно невысоком быстродействии. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угловых перемещений в код, содержащий генератор питающего напряжения, выход которого подключен к входу датчика угловых перемещений, к nepaoffy входу первого переключателя и через последовательно соединенные первый избирательный усилитель и первый формирователь импульсов - к первым входам фазочувствительного блока и второго переключателя, выход датчика угловых перемещений подключен к второму входу первого переключателя и через последовательно соединенные втсфой избирательный усилитель и вт.орой формирователь импульсов - к вторым входам фазочувствительного блока и второго переключателя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго триггера, выход первого переключателя через последовательно соединен ные третий избирательный усилитель и третий формирователь импульсов соединен с вторым входом первого триггера непосредственно и через инвертор с вторым входом второго триггера, вых ды триггеров подключены к входам сумматора, выход фазочувствительного бло ка подключен к первому входу элемента И, выход синхронного детектора под ключен к входу генератора счетных импульсов, выход которого подключен к второму входу элемента И, выход элемента И соединен с первым входом счет чика импульсов, выход коммутационного генератора через делитель частотысое динен со вторым входом счетчика им- пульсов С 2, Недостаток этого устройства - зависимость работы канала коррекции от измеряемого фазового сдвига вследствие отличающихся переходных процессов в избирательном усилителе при подключении автоматическим переключателем напряжений со значительно отличающимися начальными фазами, что во много раз снижает эффективность канала коррекции, а, следовательно, и точность преобразования всего устройства, поскольк у частота коммутации в соответствии с принципом работы уст ройства должна быть значительно ниже частоты входных сигналов, выполнение аналоговых преобразователей в канале коррекции требует сглаживающих фильтров с большими постоянными времени. Это обстоятельство существенно ограничивает быстродействие преобразователя в целом. Кроме того, в устройстве возникает дополнительная погрешность от квантования вследствие использования двух несинхронно работающих генераторов импульсов. Цель изобретения - повышение быст .родействия и точности преобразователя угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается тем что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор питающего напряжения, выход которого со1единен со входом первого делителя частоты и с первым входом первого элемента И, первый выход первого делителя частоты подключен к первому входу первого фазочувствительного блока и ко входу блока преобразования угла в фазу, выход которого подключен к последовательно соединенным первому избирательному усилителю и первому формирователю сигнала, выход которого соединен со вторым входом первого фазочувствительиого блока, выход первого фазочувствительного блока соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, выход которого подключен через второй избирательный Усилитель к входу второго формирователя сигнала, введены четыре элемента И, блок ввода кода, второй фазочувствителбный блок, второй делитель частоты и второй реверсивный счетчик, выход первого реверсивного счетчика подключен к сигнальному входу блока ввода кода, выход которого соединен с установочным входом второго делителя частоты, к сигнальному входу которого подключены выход генератора питающего напряжения и первые входы второго и третьего элементов И, выход второго делителя частоты соединен с первым сигнальным входом коммутатора, с вторым сигнальным входом которого соединен выход блока преобразования угла в фазу, управляющий вход коммутатора соединен со вторыми входами второго и третьего элементов И, выход второго формирователя сигнала подключен к первому входу второго фазочувствительного блока, к второму входу которого подключен выход первого делителя частоты, выход второго фазочувствительного блока соединен с третьими входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующим k вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, выходы четвертого н пятого элементов И соединены с вычитающим и суммирующим входами соответственно первого реверсивного счетчика второй выход первого делителя частоты соединен со входом блока управления, второй выход которого подключен к установочному входу блока ввода кода, третий выход блока управления соединен со вторыми входами четвертого и пятого элементов И.

На чертеже приведена блок-схема преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь содержит генератор 1 питающего напряжения, блок 2 ввода кода, блок 3 управления, первый и второй делители частоты 4 и 5, коммутатор 6, первый и второй избирательные усилители 7 и 8, первый, и второй формирователи сигнала 9 и 10, первый и второй фазочувствительные блоки I1 и 12, блок 13 преобразования угла в фазу, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И 14, 15, 16, 17 и 18, первый и второй реверсивные счетчики 19 и 20.

Блок 2 ввода кода выходом соединен с установочным входом делителя 5 частоты, на счетный вход которого поступают импульсы от генератора 1 питающего напряжения, выход которого также подключен ко входу делителя 4 частоты и к первым входам элементов И 15, 16 и 14, .вход блока 13 преобразования угла в фазу соединен с выходом делителя 4 частоты и с первыми входами фазочувствительных блоков 12 и II, выход блока 13 преобразования угла в фазу подсоединен к одному из входов коммутатора 6 и к последовательно включенным избирательному усилителю 7 и. формирователю 9, выход которого соединен со вторым входом фазочувствительного блока 11, связанного по выходу с первым входом элемента И 14, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 19j выход которого подключен к сигналь- ному входу блока 2 ввода кода, выход, делителя 5 частоты соединен со вторым входом коммутатора 6, выход которого подключен к последовательно соединенным избирательному усилителю 8 и формирователю 10, выход которого подключен ко второму входу фазочувствительного блока 12, выход которого связан с третьими входами элементов И 15 и 16, выходы которых подключены к суммирующему и вычитающему входгш соответственно счетчика 20, выход которого подключен к первым входай элементов И 17 и 18, выход элемента И 17 соединен с вычитающим, а выход элемента И 18 - с суммирующим входом реверсивного счетчика 19, второй Ш||ход делителя 4 частоты подсоединен ко входу блока 3 управления, второй выход которого подключен к установоч- ному входу блока 2 ввода кода, пёр,вый - к управляющеь входу коммутато-, ра 6, инвертирующему второму входу элемента И 15 и к второму входу элемента И 16, третий выход блока 3 управления подсоединен к инвертирующему второму входу элемента И 17 и ко второму входу элемента И 18.

Работа преобразователя заключается в следующем.

Сигнал генератора I посредством делителя 4 частоты делят в заданное число раз. Выходным напряжением этого делителя питается блок 13 преобразования угла в фазу. Напряжение U;} поступакщее с выхода делителя 4 и - .. принимаемое за опорное, воздействует на один из входов фазочувствительио- . го блока I1. На второй вход блока 11 через последовательно включенные избирательный усилитель 7 и формирова- тель 9 воздействует выходное напряжение Uj блока 13 преобразования угла в фазу. Таким образом, на выходе блока I1 получают импульсы, длительность которых пропорциональна разности фаз напряжений Uj. Перемножая при помощи элемента И14 выходной сигнал устройства 11 и импульсы генератора Г, получают число импульсов(к/г) пропорциональное сдвигу фаз этих напряжений. Число Nj поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 19. Полученш 1й в этом счетчике цифровой код MOс высокой точностью преобразуют в сдвиг фаз посредством установки триггеров делителя 5 в положения, определяе1Фле кодом - если NO ввести в делитель 5 в тот момент, когда все триггеры делителя 4 переходят от состояния единицы до состояния нуля, то напряжение будет иметь фазовый сдвиг УО относительно опорного

напряжения U

2 У 2t

N.

1

S

где п - число разрядов в каждом делителе.

Выходные напряжения преобразователя 13 (Uj) и делителя 5 (ц ) при помощи KOI4мутатора 6 поочередно воздействуют на.

9 последовательно включенные избирательный усилитель 8 и формирователь 10. Переключение коммутатора 6 производится симметричньп4 напряжением, вследствие чего на его выходе получают пеSриодически повторяющиеся последбвателькости пакетов входных сигналов.

Таким образом, на выходе фазочувствительного блока 12 появляются импульсы, длительность которых пропорциональна разности фаз напряжений U и U-j, а после переключения коммутатора 6 - Uj и и. Эти импульсы поступают на входы элементов И 15 и 16, хоторые по команде из блока 3 управления поочередно открьшаются, пропус кая при этом импульсы генератора 1, в результате число импульсов п посту пает на суммирующий, а число п. - н вычитающий вход реверсивного счетчика 20., И (tj И Л,-и И 5 число 11мпульсов, пропорцио нальное .разности фаз напря жений Uf и и i число импульсов, пропорцио нальное, разности фаз напря жений и и Us ;. число импульсов, пропорцио нальное фазовой погрешност вносимой блоками 8 и 10. Триггерный фазочувствительный бло 12 аналогичен блоку П. В реверсивном счетчике 20 получаю разность чисел-п и п . Если п Пг то на выходе счетчика 20 сигнал отсу ствует. Если же , то число N записанное в счетчике 20 с соответствующим знаком, будет пропорциональ но разности фаз(ДУ напряжения, т.е. суммарной фазовой погрешности, вноси мой блоками 7 и 9,. , дУ , где масштаб преобразования фазакод.. Число Nf по К:читьшается на протяжении некоторого числа периодов, определяемого блоком 3 управления, что существенно повьппает достоверность корректирующей деформации. В счетчике 19 записано число Л/е которое пропо ционально измеряемому сдвигу фаз: Д V, где Kg- масштаб преобразования фазакод;У- фазовый сдвиг мевду напряжениями Ug и Uj ЛУ - суммарная погрешность преобразования. По команду из блока 3 управления зависимости от знака числа Nj открываются элементы И 17 или 18, Если NT например, положительное число, то открывается элемент И 18, и числа N и Nj суммируются в счетчике 19: Мр N, NI kj (f-A4) 4 Р. Если же N-( с отрицательным знаком, то открывается элемент И 17, ив счетчике 19 производится вычитание чисел Wo-Nj-N, k2C(), если выбрать , то . Wo К-1р Затем в момент, когда все триггеры делителя 4 переходят Ът состояния единицы до состояния нуля, в блок 3 поступает сигнал, по которому блок 3 управления выдает команду в блок 2 ввода кода, которое опять устанавливйст триггер делителя 5 в положения, определяемые кодом. Далее по описанному принципу снова определяют разности чисел Dg . И если они paBHbi{N 0), то можно заключить, что погрешность преобразования Д Р скомпенсирована. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор питающего напряжения, выход которого соединен со входом первого делителя частоты и с первым входом первого элемента И, первый выход первого делителя часто-. ты подключен к первому входу первого фазочувствительного блока и ко входу блока преобразования угла в фазу, выход которого подключен к последовательно соединенным первому избирательному усилителю и первому формирователю сигнала, выход которого соединен со вторым входом первого фазочувствительного блока, выход первого фазочувствительного блока соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, выход Которого подключен через второй избирательный усилитель к входу второго формирователя сигнала, о тличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности йреобразователя, в него введены четыре элемента И, блок ввода кода, второй фазочувствительный блок, второй делитель частоты и второй реверсивный счетчик, выход первого реверсивного счетчика подключен к сигнальному входу блока ввода кода, выход которого соединен с установочным входом второго делителя частоты, к сигнальному входу которого подключены выход генератора питающего напряжения и первые входы второго и третьего элементов И, выход второго делителя частоты соединен с первым сигнальным входом коммутатора, с вторым сигнальным входом которого соединен выход блока преобразования угла в фазу, управляющий вход коммутатора соединен со вторыми входами второго и третьего элемента И, выход второго формирователя сигнала подключен к первому входу второго фазочувствительного блока, к второму входу Которого подключен выход первого делителя частоты, выход второго фазочувствительного блока соединен с третьими входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к первым

входам четвертого и пятого элементов И, выходы четвертого и пятого элэ ментов И соединены с вычитающим и суммирующим входами соответственно первого реверсивного счетчика, второй выход первого делителя частоты соединен со входом блока управления, второй выход которого подключен к установочному входу блока ввода кода, третий выход блока управления

соединен со вторыми входами четвертого и пятого элементов И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

693410, кл G 08 С 9/00, 1977 (прототип) .