Устройство для преобразования фазового сдвига в цифровой код Советский патент 1981 года по МПК G01C11/00 G01R25/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА В ЦИФРОВОЙ КОД

1

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в системах программного управления металлорежущими станками, в геодезических приборах, в навигационных приборах для преобразования угловых перемещений в цифровой код.

В этих преобразователях угловое перемещение входного вала преобразуется во временной фазовый сдвиг одного (информативного) сигнала относительно другого (опорного) сигнала. Этот сдвиг затем преобразуется в цифровой код.

Известно устройство для преобразования , фазового сдвига в цифровой код с промежуточным преобразованием фазового сдвига в постоянное напряжение, работающее по логике «фазовый сдвиг - интервал временипостоянное напряжение - код 1J.

Недостатком этого устройства является необходимость периодической калибровки фазометра в процессе измерения, что существенно усложняет его использование в автоматических комплексах.

На.иболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство,

работающее по счетно-импульсному способу 2.

Однако для достижения высокой разрещающей способности фазометра возникает необходимость формирования фронтов импульсов весьма малой длительности (поряд ка десятков наносекунд), высокой точности фиксации перехода через нуль напряжений (порядка единиц мВ), высокой частоты заполняющих импульсов, что ограничивает число разрядов из-за недостаточного быстро10 действия счетчика.

Цель изобретения - повыщение точн ости преобразования угловых перемещений в цифровой код.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее растровый фазо 5 вращатель и преобразователь временного интервала в цифровой код, введены два синхронных фильтра, причем выходы растрового фазовращателя подключены ко входам синхронных фильтров, а выходы синхронных фильтров подключены ко входам преоб разователя временного интервала в цифровой код.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит растровый фазовращатель (РФВ) 1, синхронные фильтры (СФ) 2 и 3, преобразователь 4 временного интервала в цифровой код, тактовые генераторы 5 и 6, генераторы 7 и 8 коммутирующих импульсов, фазовые детекторы 9 и 10, конденсаторы 11 - 18, резисторы 19 и 20 и ключи,

Устройство работает следующим образом.

Информативный сигнал UH с выхода фазовращателя I сдвинут по фазе по отнощению к опорному сигналу Uo на величину, пропорциональную углу поворота ci- входного вала. Эти сигналы подаются на входы синхронных фильтров 2 и 3, состоящих из резисторов 19 и 20 и конденсаторов II -18, подключенных к общему проводу ключами.

Длительность коммутирующего импульса равна , где Т -V- период повторения импульсов, п - число 1 оммутирующих конденсаторов, (в данном случае п 4), fo- частота следования коммутирующих импульсов. Коммутирующие импульсы, формируемые генераторами 7 и 8, сдвинуты по фазе последовательно на 360°/п. Генераторы 7 и 8 управляются тактовыми генераторами 5 и 6, создающими частоту импульсов прямоугольной формы nfo-

Синхронные фильтры 2 и 3 действуют таким образом, что амплитуда сигнала на их выходе (точки а и а ) максимальна, когда частота на их входе (частота сигналов UoH Uj,) равна частоте коммутации f. При неравенстве этих частот амплитуда выходного сигнала (в точках а и а ) уменьшается и возникает фазовый сдвиг между входным сигналом и сигналом от генераторов 7 и 8. Этот сдвиг выделяется фазовыми детекторами 9 и 10 и служит управляющим сигналом для тактовых генераторов 5 и 6, которые подстраивают частоту коммутирующих импульсов таким образом, чтобы компенсировать возникающий фазовый сдвиг. Поэтому начальная фаза сигналов с тактовых генераторов 5 и б определяется начальной фазой .соответствующего входного сигнала Uo или Ur,, т. е. в системе обеспечивается фазовая автоподстройка частоты. Но частота сигна 1ов тактовых генераторов 5 и 6 в п раз выше частоты входного сигнала (Uo или Uf,). Поэтому, если

разность ф;3.9Сип)-7(Ц1)й|,то разность фаз ( - происходит фазовое усиление в п раз. Сигналы с тактовых генераторов 5 и 6 UTTH подаются на преобразователь 4 временного интервала в цифровой код, который может быть построен по

любой известной схеме.

Таким образом, чувствительность преобразователя увеличивается в п раз.

Формула изобретения

Устройство для преобразования фазового сдвига в цифровой код, содержащее растровый фазовращатель и преобразователь временного интервала в цифровой код, отличающееся тем, что с целью повышения точности преобразования, в него введены два синхронных фильтра, причем выходы растрового фазовращателя подключены ко входам синхроннь1х фильтров, а выходы синхронных,фильтров подключены ко входам преобразователя временного интервала в цифровой код.

Источники ин(|Лрмацни. принятые во внимание при экспертизе 1. Смирнов П. Т. Цифровые фазометры. Л., «Энергия, 1974.

2. Преснухин Л. Н. Фотоэлектрические преобразователи информации. М., «Маишностроение, 1974, с. 228.