Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1981 года по МПК G08C9/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к аэтоматйке и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным.устройством. Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, блек пита ния, фазовращатель, выходы которого через блок фазосдвигающих элементов подключены к компараторам, выходы компараторов и генератора импульсов подключены к цифровому измерителю временных интервалов 1. Недостатком таких преобразователей является погрешность, вызванная изменением параметров фазосдвигающих элементов, компараторов, а также сложностью мощного блока питания,фор мирующего синусоидальное напряжение. Известны также преобразователи угла поворота вала в код, содержащие двухфазный блок питания, подключенный через ком 1утатор к фазовращателю выход коммутатора подключен к преобразователю сдвига фазы в код, другие входы которого соединены с выходами блока управления 2. Недостатком таких преобразователей является сложность блока питания и необходимость двухфазного фазовращателя . Наиболее близким по технической сущности к П едлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход через коммутатор подключен к блоку фазосдвигающих элементов, выход которого через компаратор подключен к одним входам первого и второго элементов И, другие входы элементов И соединены с первым и вторым выходами блока управления, а выходы подключены к установочным входам триггера, выход триггера подключен к одному входу третьего элемента И, другой вход которого .соединен с генератором импу., а выход подключен к счетчику, установочный вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а четвертый выход блока управленияподключен к управляющим входам коммутатора 3 . Недостатком известного преобразователя является его сложность. Блок управления такого преобразователя содержит триггеры, элементы И и времязадающий элемент, например, счетчик. Блок питания должен содержать фильтр для формирования синусоидального сигнала из прямоугольного и усилитель мощности синусоидального сигнала. В результате блок питания получается 9ЛОЖНЫЙ, с большим энергопотреблением. Кроме того, отсутствие синхронизации генератора заполняющих импульсов с частотой питающего напряжения является источником погрешности преобразователя .

Целью изобретения является упрощение преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход через коммутатор подключен к блоку фазосдвигающих элементов, компаратор,подключенный к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с ЕЫХОДОМ блока управления, а выходы подключены к установочным входам первого триггера, один выход первого триггера подключен к входу третьего элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к счетчику, введены делитель частоты, второй триггер и фильтр, выход генератора импульсов через делитель частоты подключен к блоку питания, выход блока фазосдвигающих элементов через фильтр подключен к входу компаратора, выход первого элемента И подключен к установочным входам счетчика и к одному входу второго триггера, один выход счетчика подключен к входу блока управления, а другой выход счетчика к другому входу второго триггера, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И, а выходы первого триггера подключены к управляющим входам коммутатора.

Блок управления выполнен в виде триггера с раздельнЕлми входами,один из которых подключен к источнику команды ПУСК.

Структурная схема преобразователя представлена на чертеже.Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, подключенный через делитель 2 частоты к блоку 3 питания , представляющего собой усилитель мощности прямоугольных сигналов с выхода делителя 2. Выход блока 3 питания подключен к фазовращателю 4, выход которого через коммутатор 5 подключен к блоку 6 фазосдвигающих элементов, который осуществляет сдвиг по фазе несущей на ft сигнала одного входа по отнсяиению к сигналу другого входа.

Выход блока 6 через фильтр 7, настроенный на частоту несущей (основная гармоника выходного напряжения блока 3), подключен к компаратору 8, выход которого подключен к одним входам элементов И 9 и И 10,вто7 5 рые входы которых соединены с выходом блока 11 управления, а выходы подключены к триггеру 12. Выходы триггера 12 подключены к управляющим входам коммутатора 5, а один из выходов

0 триггера 12 подключен к элементу И 13, другой вход которого соединен с выходом генератора 1, а выход подключен к счетчику 14, один выход которого подключен к одному входу триггера

5 15, выход триггера 15 подключен к третьему входу элемента И 10. Выход элемента И 9 подключен к другим входам триггера 15 и счетчика 14, другой выход которого подключен к одноQ му входу блока 11 управления. Блок 11 управления представляет собой триггер с раздельными входами. Другой вход триггера соединен с источником 16 команды ПУСК.

Преобразователь работает следующим образом.

Выходная частота генератора 1 через делитель 2 поступает в блок 3, представляющий собой усилитель мощности, работающий в ключевом режиме.

0 Прямоугольные сигналы скважностью 2. с выхода блока 3 поступают в обмотку возбуждения фазовращателя 4, на выходе которого формируются прямоугольные сигналы, модулированные по

5 амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота. В, исходном положении коммутатор 5 подключает выходные сигналы фазовращателя 4 к блоку б фазосдвигающих элементов так, что на

0 выходе блока 6 формируется сигнал, сдвинутый по фазе основной гармоники питающего напряжения на угол, пропорциональный - oL Из выходного сигнала блока 6 с помощью фильтра 7 выделяется сигнал основной гармоники.Из

этого сигнала компаратором 8 формируется последовательность старт-импульсов.

По сигналу ПУСК с источника 16 пеQ ребрасываются триггер блока 11, открывается элемент И 9 и первый после сигнала ПУСК старт-импульс устанавливает в Q счетчик 14, перебрасывает триггеры 12 и 15, открывается элемент И 13 и импульсы с генератора 1 поступают на счетчик 14. При этом, коммутатор 5 подключает выходные сигналы фазовращателя 4 к блоку б так, что на его выходе формируется сигнал,- сдвинутый по фазе основной 0 гармоники питающего напряжииия на угол, пропорциональный +ct, На выходе компаратора В формируются стопимпульсы. С промежуточного выхода счетчика 14 формируется импульс, устанавливающий триггер блока 11 в первоначальное положение. Этот импульс соответствует первому входному импульсу счетчика 14. Емкость этого .счетчика равна числу импульсов генератора 1, укладывающихся в период питающего напряжения блока 3, По переполнению счетчика 14 перекидывается триггер 15 и открывается элемент И 10. Стоп-импульс после прохождения элемента И 10 устанавливает триггер 12 в исходное положение, элемент И 13 закрывается. В счетчике 14 фиксируется число импульсов, соответствующее временному интервалу от переполнения счетчика 14 до прихода стоп-импульса. Это число импульсов соответствует величине двойного угла поворота 2cL входной оси фазовращателя 4. Код на счетчике 14 хранится до прихода старт-импульса после очередного сигнала ПУСК.

В предложенном преобразователе так же, как ив известном, происходит компенсация погрешностей от нестабильности блока б фазосдвигающих элементов и компаратора 8. Кроме того, установка фильтра 7 между блоком фазосдвигающих элементов и компаратором 8 позволяет значительно . упростить фильтр 7 и выполнить его на основе интегральных микросхем, например, 276ФЕЗ (бКО, 347.012ТУ). Благодаря величине коммутатора 5 нестабильность фильтра 7 не будет вносить погрешность в тракт преобразования угла в код. Блок 3 питания в предложенном устройстве по существу представляет собой усилитель мощности, работающий в ключевом режиме и усиливающий прямоугольные сигналы с выхода делителя 2 частоты.

Значительно упрощается в предложенном устройстве и блок управления 11, представляющий собой по существу один триггер. Счетчик 14 выполняет функцию не только счетчика результата, но и функцию элемента задержки, запрещающего измерение на время переходных процессов при переключении выходных сигналов фазовращателя 4.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает по сравнению с

известными устройствами упроикмгис схемного решения.

Формула изобретения

5 третьего элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к счетчику, отличающийся том, что, с целью упрощения преобразоватс0 ля, в него введены делитель частоты, второй триггер и фильтр, выход генератора импульсовчерез делитель частоты подключен к блоку питания, выход блока фазосдвигающих элементов 5 через фильтр подключен к входу компаратора, выход первого элемента И подключен к установочным входам счетчика и к одному входу второго триггера, один выход счетчика подключен к вкоQ ДУ блока управления, а другой выхол счетчика - к другому входу BTOPOI-O триггера, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И, а выходы первого триггера подключены 5 управляющим входам коммутатора.

0 ПУСК.

J Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР № 607249, кл. G 08 С 9/04, 1974 (прототип).