Преобразователь перемещения в код Советский патент 1981 года по МПК G08C9/00 

Изобретение относится к преобразо вательной технике и может быть использовано в высокоточных преобразователях перемещений в цифровой код, к которым предъявляются высокие требования по быстродействию и динамической точности. Известен преобразователь переменного напряжения 1 3,содержащий генератор пилообразного напряжения, компараторы, инверторы, управляющий бло и блок преобразования разности длительностей в цифровой код, включающий триггер, вентили, реверсивный счетчик, генератор импульсов. Данный преобразователь может быть использован при преобразовании перемещения в переменное напряжение, а затем при преобразовании данного нап ряжения в цифровой код. Недостатком этого преобразователя являются необходимость использования дополнительных узлов генератора пило образного напряжения и компараторов, а также невысокая точность из-за наличия частотной погрешности. Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь перемещения в код f2J, содержащий блок преобразования масштаба угла, выходы которого соединены соответственно с одними входами фазового детектора и статистического фазовращателя, к другим входам которых подключены соответственно выход дискретного фазовращателя и реверсивного счетчика. Выход фазового детектора соединен с входом управляемого генератора импульсов и одними входами двух элементов И, к другим входам которых подключены выход управляемого генератораимпульсов, выходы элементов И соединены с входами реверсивного счетчика. Недостатком известного преобразователя является низкое быстродействие при отработке скачкообразных фазовых рассогласований, что особенно пщущается при применении отсчетной части в многоканальных системах. Кроме того, данный преобразовател не обеспечивает высокой динамической точности при больших скоростях иссле дуемого вала (несколько градусов в секунду) в силу противоречивости требований к коэффициенту усиления (в данном случае величине частоты управляемого генератора) с точки эре {ния помехоустойчивости и динамическо точности. Целью изобретения является повышение быстродействия и точности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий блок преобра зования масштаба угла, первый выход которого соединен с первым входом фазового детектора, первый выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов и первыми входами двух элементов И, с вторыми входами которых соединен выход управляемого генератора импульсов, и реверсивный счетчик, выход которого соединен с первым входом дискретного фазовращателя, второй вход которого соединен с вторым выходом блока преобразования масштаба угла, а с вторым входом фазового детектора, введены сумматор, умножитель, порого вое устройство и третий элемент И, первый вход которого соединен с вторым выходом фазового Детектора, второй вход - с шиной эталонной частоты а третий - с первым выходом порогового устройства, вход которого соеди нен с первым выходом фазового детектора, а второй выход - с третьими входами первого и второго элементов И и первым входом умножителя, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и первым входом сумматора, а третий вход - с выходом второго элемента И и вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с выходом умножителя, четвертый вход - с выходом третьего элемента И, а выход - с входом ревер сивного счетчика. На чертеже изображена структурная схема преобразователя перемещения в код. Преобразователь содержит блок 1 преобразования масштаба угла, фазовый детектор 2, дискретный фазовраща тель 3, реверсивный счетчик k, перВЫЙ 5 и второй 6 элементы И, управляемый генератор 7 импульсов, пороговое устройство 8, сумматор 9, умножитель 10 и третий элемент И 11 . Преобразователь работает следующим образом. Пусть число, записанное в счетчике k, равно нулю, а входной вал повернут на угол оС« Тогда на выходе детектора 2 будет присутствовать сигнал, пропорциональный фазовому рассогласованию сигналов с блока 1 и фазовращателя 3Если величина фазового рассогласования превышает величину , выбираемую в соответствии с максимальной динамической ошибкой преобразователя, то устройство 8 выдает сигнал запрета на элементы И 5 и 6, сигнал установки нуля на умножитель 10 и сигнал разрешения на элемент И 11. В этом случае частота с генератора 7 через элементы И 5 и 6 не проходит, а эталонная частота через элемент И 11 и сумматор 9 проходит на счетчик k, устраняя фазовое рассогласование за один период сигнала с блока 1. Устранение фазового рассогласования за один период происходит за счет того, что с выхода детектора 2 уа элемент И 11 подается временной интервал, равный фазовому рассогласованию, а на выходе элемента И 11 получается унитарный код, пропорциональный фазовому рассогласованию. Таким образом, фазовое рассогласование, большее Af, независимо от его величины, устраняется за один такт, чем обеспечивается высокое быстродействие преобразователя. Если же фазовое рассогласование меньше A.vf, то устройство 8 формирует сигнал разрешения на элементы И 5 и 6, сигнал запрета на элемент И и снимает сигнал установки нуля на умножитель 10. Частота генератора 7, пропорциональная сигналу с детектора 2, в зависимости от знака фазового рассогласования проходит через элемент И 5 или И 6 и поступает на сумматор 9 и умножитель 10, который представляет собой реверсивный счетчик с управляемым делителем частоты. Пусть фазовое рассогласование имеет положительный знак и величина его изменяется с постоянной скоростью, т.е. с постойнной скоростью вращается входной вал. Тогда частота с генератора 7 через элемент И 5 и сумматор 9 проходит на счетчик , код которого увеличивается, за счет чего рассогласование сигналов, поступаощих на детектор 2 уменьшается. С элемента И 5 частота поступает также на второй вход умножителя 10.На выходе умножителя 10 появляется часто та, которая,суммируясь с частотой,пос тупающей с элемента И 5, поступает на счетчик 4 убыстряя-процесс устранения фазового рассогласования. При определенном коде умножителя 10 частота на его выходе будет достаточная для изменения кода счетчика k со скоростью, определяемой скоростью входного вала, в связи с чем получается значительное увеличение динамической точности преобразователя. При изменении знака фазового рассогЛасрвания преобразователь работает аналогично, только частота с генератора 7 проходит через эле-, мент И S и поступает на соответствующие входы умножителя 10 и счетчика k Экономический эффект от использования данного изобретения обусловлен его техническими особенностями, приведенными выше. Формула изобретения Преобразователь перемещения в код содержащий блок преобразования масшта ба угла, первый выход которого соединен с первым входом фазового детектора, первый выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов и первыми входами двух элемен тов И, с вторыми входами которых соединен выход управляемого генератора импульсов, и реверсивный счетчик, выход которого соединен с первым входом дискретного фазовращателя, второй вход которого соединен с вторым выходом блока преобразования масштаба угла, а выход - с вторым входом фазового детектора, отличаю щ. ийс я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности преобразователя, в него введены сумматор, умножитель, пороговое устройство и третий элемент И, первый вход которого соединен с вторым выходом фазового детектора, второй вход - с шиной эталонной частоты, а третий - с первым выходом порогового устройства, вход которого соединен с первым выходом фазового детектора, а второй выход - с третьими входами первого и второго элементов И и первым входом умножителя, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и первым входом сумматора, а третий вход - с выходом второго элемента И и вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с выходом умножителя, четвертый вход - с выходом третьего элемента И, а выход - с входом реверсивного счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Шляндин 8.М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы.М., Энергия, 1973, с. 197-198. 2. Зверев А.Е. и др. ПреобразЬватели угловых перемещений в цифровой код.- Л., Энергия, 197, с. 81-82 (прототип).

-Т