Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1982 года по МПК G08C9/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в преобразователях аналоговых величин в цифровой код, а также для автоматического ввода информации в электронную вычислительную машину.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор тактовых импульсов, делитель частоты, фазовращатель, нуль-орган, счетчик. Измерение угла поворота ротора фазовращателя в нем производится путем формирования временного интервала, пропорционального углу поворота фазовращателя, заполнения временного интервала тактовыми импульсами и регистрацией импульсов и счетчике 1.

Основным недостатком преобразователя является невысокая точность, обусловленная возможной несимметричностью положительных и отрицательных полупериодов как питающего фазовращатель напряжения, так и выходного напряжения фазовращателя.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источники опорного сигнала и тактовой частоты, фазовращатель, усилитель-ограничитель, два триггера со счетным входом; формировать вре2

менных интервалов, элемент И, счетчик. Снижение погрешности преобразования достигается путем формирования двух временных интервалов, соответствующих положительным и отрицательным переходам через ноль

5 опорного напряжения и сигнала с выхода фазовращателя, и усреднения значений этих двух интервалов в накапливающем счетчике. При этом значительно снижаются требования к качеству опорного напряжения и личеству выСщих гармоник в выходном сигиале фазовращателя 2.

Недостаток преобразователя - невысокая точность при измерении малых углов, т. е. в зоне нулевого ддвига фаз между опорным . напряжением и напряжением сигнала

15 фазовращателя, когда вследствие искажения формы сигналов или ввиду изменения фазы в процессе измерения возможно изменения знака фазы в течение периода опорной частоты.

20 Цель изобретения - повышение точности преобразователя угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, выход которого соединен со входом усилителя-ограничителя, выходы которого соединены с входами двух триггеров, выход первого из которых соединен с первым входом, а выход второго- с вторым входом формирователя временных интервалов, третий выход формирователя временных интервалов соединен с одним входом элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с источником тактовых импульсов, и основной счетчик, введены элементы ИЛИ, блок коррекции и дополнительный счетчик, первый вход которого соединен QO вторым выходом формирователя временных интервалов, а второй вход -: с выходом элемента И, который соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом основного счетчика, выход дополнительного счетчика соединен с входом блока коррекции, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

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

Преобразователь содержит фазовращатель 1, усилитель-ограничитель 2, триггеры 3 и 4 со счетными входами, формирователь 5 временных интервалов, элемент 6 И, элемент 7 ИЛИ, основной 8 и дополнительный 9 счетчики и блок 10 коррекции, источники 11 и 12 опорного и тактового сигналов.

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжение опорного сигнала, поступающее на фазовращатель 1, сдвигается по фазе на; угол, пропорциональный углу поворота ротора фазовращателя 1 и подается на усилитель-ограничитель 2. Сигналы прямоугольной формы, отличающиеся по фазе на 180°, с двух выходов усилитеЛя-ограничителя 2 подаются на счетные входы триггера 3 и 4 и поочередно переключают их (предположим по положительным фронтам сформированного сигнала). Выходные напряжения триггеров 3 и 4 и опорное напря М{ение источника 11 поступают на входы формирователя 5 временных интервалов. На первом выходе формирователя 5 временных интервалов формируются два временных ин.тервала: первый между передним (положи тельным) фронтом опорного сигнала и Передним .фронтом выхода триггера, синфазного с напряжением с выхода фазовращателя и второй между задним фронтом опорного сигнала и отрицательным фронтом другого триггера. Эти временные интервалы соответствуют временным сдвигам положительных и отрицательных фронтов опорного и измеряемого напряжений. Полученные временные интервалы поступают на один из входов элемента 6 И, на другой вход которого подаются тактовые импульсы от источника 12. На выходе элемента 6 И формируются две пачки, число импульсов в которых в принятых единицах квантования соответствует фазовым сдвигам на положи. тельных и отрицательных переходах через О опорного и сигнального напряжений. Указанные две пачки импульсов-через элемент 7 ИЛИ поступают на вход основного счетчика8, в котором импульсы суммируются, и код, сформированный в основном счетчике 8, представляет собой сумму фазовых сдвигов опорного напряжения и напряжения

с выхода фазовращателя 1, отсчитанных по положительным и отрицательным переходам сигналов через ноль. С выхода элемента 6 И две пачки импульсов поступают также на вход дополнительного счетчика 9, направление счета которого определяется

5 с выхода формирователя 5 временных интервалов таким образом, чтобы во время первого и второго временных интервалов оно было различным (например, во время .первого интервала - сложение, второго -

вычитание).

При нормальной работе устройства .число импульсов в. обоих пачках незначительно различается между собой (например, 7 и 5) и в результате, в основном счетчике 8 формируется сумма импульсов ), что соответствует фазовому сдвигу -j- 6°, а в дополнительном счетчике 9 - разность чисел импульсов (2).

В ситуации неправильного измерения угла (числа импульсов в пачках 359 и 3) в основном счетчике 8 формируется сумма 362, соответствующая фазовому сдвигу 362/2 181°, а в дополнительнрм счетчике 9 - число 356. Сигнал старщих разрядов дополнительного счетчика 9 включает блок

5 10 коррекции, которая через элемент 7 ИЛИ передает на основной счетчик 8 число импульсов, соответствующее углу 180° (в рассматриваемом примере 360), в результате чего состояние основного счетчика 8 становится соответствующим среднему значению

фазового сдвига за время измерения (362 + 360 722, или, с учетом предела счета счетчика 8-360° или 720 импульсов - в счетчике 8 остается число 2, соответствующее 1°).

5 Экономический эффект от-использования изобретения обусловлен его техническими особенностями.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, выход которого соединен с входом усилителя-ограничителя, выходы которого соединены с входами двух триггеров, выход первого из которых соединен с первым входом, а выход второго - с вторым входом формирователя временных интервалов, третий вход которого соединен с источником опорного сигнала.

первый выход формирователя временных ин тервалов соединен с одним входом элемента И, другой вход которого соединен с источником тактовых импульсов, и основной счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены элемент ИЛИ, блок коррекции и дополнительный счетчик, первый вход которого соединен с вторым выходом формирователя временных интервалов, а второй вход - с выходом элемента И, который соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход коfl о

торого соединен с входом основного счетчика, выход дополнительного счетчика соединен с входом блока коррекции, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 645189, кл. G 08 С 9/00, 1977 (прототип).