Преобразователь угла поворота вала в длительность импульсов Советский патент 1982 года по МПК G01B7/30 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ

1

S

Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике и мо- жет быть использовано, например, в v информационно-измерительных системах для построения аналого-цифровых преобразователей угловых перемещений вала, связанного с контролируемым объектом.

Известно устройство, работакедее по принципу предварительного вьзделения меньшего и большего из эыходных сигналов синусно-косинусиого датчика угла (СКДУ) с последуюищм вычислением их отношения. В его состав также входят фазочувствятеяывле вьтрямитепи, инверторы, компараторы, выходы которых соединены со входами дешифратора, и блок элементов И, управляющие входы которого соедйнешл с выходами дешифратора, а выходы со входами делительного блока LUHeдoctaткoм этого устройства являются ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в длительность импульса, содержащий источник напряжения питайия, СКДУ, выходы которого через выпрямители соединены с соответствующими входами компараторов, логический блок, один выход которого соединен с первьм входом триггера, выход котороtoго через управлякяций вход источника пилообразного напряже1шя подключен к другда входам компараторов и входу нуль-органа, выход которого соединен с вторьм входом триггера,

tS другой вьисод логического блока является выходом преобразователя 12.

Однако известньй.преобразователь обладает тангенсной (котангенсной) характеристикой преобразования,

К что ограничивает его функциональные в озможнос ти.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преоб39разователя угла поворота вала в длительность импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в лреобразователь угла поворота вала в длительность импульсов, содержащий источник напряжения питания, синусно-косинус №1й датчик угла, выходы которого через выпрямители соединены с соответствующими входами первого и второго компаратороБэ логический блок, о,цин выход которого подключен к выходу преобразователя, а другой выход соединен с первым входом триггера, выход которого через управляющ -ш вход источншса пилообразного напряжения подключен к другим входам компараторов и ВХОДУ -нуль-органа, выход которого соединен с вторым входом триггера, введены блок управле1шя, делитель напряжения, третий компаратор и третий выпрямитель, выход кото рого через делитель напряжения под ключей к соответствующему входу третьего компаратора, выход которог соединен с первым входом блока упра ления, выходы которого соединены с входами логического блока, выходы первого и второго койпараторов подключены соответственно к второму и третьему входам блока управления, а источник напряжения питания подкл чен к входу третьего выпрямителя, а - вход нуль-органа соединен с другим входом третьего компаратора. На чертеже показана структурная схема предлагаемого преобразователя Преобразователь угла поворота ва ла в код содержит СКДУ 1, выпрямители 2-4, делитель 5 напряжения, источник 6 пилообразного напряжения компараторы 7-9, нуль-орган 10, блок 11 управления, установоч11ые входы 12-14, элемент ИЛИ 15, элемен ты И 16-22, элементы ИЛИ 23 и 24, логический блок 25, элементы И-НЕ 2 и 27, элементы НЕ 28 и 29, триггер 30 и источник 31 напряжения питания Подача управляющего потенциала высокого уровня, соответствующего уровню логической единицы, на один из установочных входов 12-14 преобр зования задает режим его работы. Преобразователь угла поворота ва в дпительность импульсов работает следующим образом. Для режима работы преобразовател с тангенсной (котангенсной) характе ристикой преобразования управляющий потенциал высокого уровня подается на установочный вход 14, подготавливая цепь прохождения потенциальных сигналов компараторов 7 и 8 на соответствующие входы логического блока 25. Выходы СКДУ 1, выпрямленные посредством выпрямителей 3 и 4 соответственно ( напряжения но выходах выпрямителей обозначены через Uju U(,J) , подключены к первым входам компараторов 7 и 8, а ко вторым входам - линейно изменяющееся напряжение U, с выхода источника пилообраздатх напряжений ИПН) 6. В исходном положении О триггера 30 напряжение IL увеличивается и по мере увеличения достигает уровня напряжений и„„(сперва меньшего U,., а затем большего и,- из Hiix) , вызывая в моменты равенства DC UQ Up срабатывание соответствующих компараторов. Если У - Ц, Ug U2e,(B 1,4,5 и В октантах диапазона изменения угла поворота 6- ротора СКДУ 1), то сперва срабатывает компаратор 7, а затем - компаратор 8, если Од , Ufc (во 2,3,6 и 7 октантах), то последовательность срабатьшания компараторов обратная: сперва срабг1.тывает компаратор 8, а затем компаратор 7. Сигнал высокого уровня с выхода сработавшего компаратора 7(в) поступает через блок 11 управле1-шя на соответствующий вход логического блока 25 В момент времени, когда на обоих входах логического блока 25 будут сигналы высокого уровня (т.е. при выполнении равенства и Ug-)., он сработает и перепадом 1 - О перебросит триггер 30 в положение 1, при этом измеьшется направление (градиент) развертывающего пилообразного напряжения Uj-., (оно начинает уменьшаться по линейному закону) и сразу же компаратор, ранее сработавший в момент выполнения равенства U Ug возвращается в исходное состояние, а через некоторое время (в момент выполнения равенства U, U) в то же состояние возвращается и другой компаратор. Б момент достижения напряжением и нулевого уровня срабатьшает нульорган 10, импульс с выхода которого возвращает триггер 30 в исходное состоя1-ше О, в-результате напряже

ние U вновь начинает увеличиваться и цикл измерения повторяется.

Изменение потенциального уровня выходных сигналов компараторов 7,8 передается через блок 11 управления и логический блок 25 на выход преобразователя, с которого снимают импульсы с длительностью С , про-порциональной отношению . Очевидно, что в октантах 1,4,5 и 8 Т f(tg), а в остальных октанта С- fCctg0).

Для преобразователя с синусной (.косинусной) характеристикой преобразования управляющий потенциал высокого уровня подается на устойчивый вход 13 преобразователя, подготавливая цепь прохождения потенциальных сигналов одного из компараторов 8,7 и 9 на соответствующие входы логического блока 25.

Посредством выпрямителя 2, подключенного к источнику 31 напряжения питания, и делителя 5 напряжения формируется опорное напряжение Ufl, значение которого устанавливается равным Ufg- 2 Р °° А . В этом режиме необходимо последовательное срабатывание компараторов 7 (8) и 9 по мере развертки пилообразного напряжения и выполнения равенства и и. (в 1,4,5 и 8 октантах Uw Ц

остальных октантах

fB.

м - „ UQUM 25)-и с Up

в исходном положении О триггера 30 напряжение с выхода ИПН 6 увеличивается и по мере увеличения достигает уровня напряжений Уц и Up При выполнении равенства U, U( сигнал высокого уровня с выхода одного из компараторов 7 или 8, сработавшего первым (т.е. с выхода компаратора 7 в 1,4,5 и 8 октантах или с выхода компаратора 8 в остальных октантах), через блок 11 управления подается на один вход логического блока 25, при выполнении равенства ,и UQ сигнал высокого уровня с выхода компаратора 9 через блок 11 управления подается на другой вход логического блока 25. .

Дальнейшая последовательность опраций аналогична рассмотренной выше для первого режима. Изменение потенциального уровня выходных сигналов компараторов 7 (8) и 9 передается на чыход-преобразователяi с которог снимаются импульсы с длительностью Т2 , пропорциональной отношению

Очевидно, что в октантах 1,4,5 и 8 tii F(sin), а в остальных октантах Т2 (созв). .

Для режима работы устройства с секансной (косекансной) характеристикой преобразования управляющий потенциал высокого уровня подается на установочный вход 1 2 преобразователя.

0

В данном режиме необходимо последовательное (по мере развертки пилообразного напряжения) выполнения

равенств и

Uo и и и.

где Up - большее из напряжений Ujg,

iu ( 1 ,4,5 и 8 октантах Ug

в остальных октантах Ug- ,

При этом работа преобразователя аналогична рассмотренной вьппе для первых двух режимов. С выхода преобразователя снимаются импульсы с длительностью пропорциональной отношению U(5/U|. Очевидно, что в октантах I ,4,5 и 8 Tj (5ёсв) , а в остальных октантах - Т

5 (cosec€).

Таким образом, преобразователь угла поворота вала в длительность импульсов позволяет получить не только тангенсную (котангенсную), но и

синусную (косинусную) или 1секансну1а (косекансную) характеристики преобразования.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в длительность импульсов, содержщий источник напряжения питания, синусно-косинусный датчик угла, выходы которого через выпрямители соединены с соответствующими входами первого и второго компараторов, логический блок, один выход которого подключен к выходу преобразователя, а другой выход соединен с первьи входом триггера, выход которого через управляющий вход источника пилообразного напряжения подключен к другим входам компараторов и входу нуль-органа, выход которого соединен с вторым входом триггера, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в преобразователь введены блок управления, делитель напряжения, третий компаратор и третий выпрямитель, выход которого через Iделитель напряжения подключен к со790ответеТВующему входу третьего компаратора, выход которого соединен с первым входом блока управления, выходы которого соединены с входами лохического блока, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к второму и третьему входам блока управления, а источник напряжения питання подключен к входу третьего выпрямителя, а вход нульпоргана соединен с другим входом компаратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе - 1. Electronic Design, 1970, № 6, с. 183, рис. 8. 2. Авторские свидетельство СССР № 619943, кл. G 08 С 9/ОД, 22.07.76 (прототип). и Kt