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

(5) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

I

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащее генератор импульсов, подключенный через делитель частоты к блоку формирования синусоидального напряжения питания, выход которого подключен к синуснокосинусному датчику угла, выходы которого через согласующий блок подключены к блоку фазосдвигающих цепочек, выход .блока фазосдвигающих цепочек через компараторы подключен к измерителю временных интервалов ГОНедостатком такого преобразователя является низкая точность, обусловленная погрешностью синусно-косинусного датчика угла.

Известны преобразователи угла, содержащие фазовращатель, выходы которого подключены к преобразователю ВАЛА В КОД

сдвига фазы в код интегрирующего типа 2.

Недостатком этих преобразователей является значительная динамическая погрешность,а

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являеуся преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков сравнения, выходы первого блока сравнения подключены к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика, последовательно соединенного со вторым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к второму входу первого блока сравнения, выходы второго блока сравнения подклю чены к входам и вычитания третьего реверсивного счетчика, последовательно соединенного с четвертым реверсивным счетчиком, выход пе реполнения которого подключен к второму входу второго блока сравнения и к управляющему входу блока элементов И, сигнальные входы которого соединены с выходами разрядов второго реверсивного счетчика, генератор импульсов, подключенный к входам сложения второго и четвертого реверсивных счетчиков З.

Недостатком известного преобразователя является значительная динамическая погрешность, величину которой определяет емкость реверсивного счетчика, установленного на входе основного реверсивного счетчика в канале формирования сдвинутого по фазе сигнала. Уменьшение емкости этого счетчика прИ водит к ухудшению стабильности фазово го сдвига, формируемого на выходе основного реверсивного счетчика этого же .канала, т.е. к увеличению случайной составляющей погрешности. Другим недостатком этого преобразователя является влияние на точность низкочастотных колебаний .скорости вращения модулятора фазовращателя,.которые по частоте сравнимы с колебаниями входного вала преобразователя.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе угла поворота вала в код, содержащем фазовращатель, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков сравнения, выходы первого лока сравнения подключены к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика,, последовательно соединенного со вторым рмзверсивным счетчиком, выход переполнения которого под.ключен к второму входу первого блока сравнения, выходы второго блока сравнения подключены к входам сложения и вычитания третьего реверсивного счетчика, последовательно соединенного с четвертым реверсивным счетчиком, выход пере полнения которого подключен к второму входу второго блока сравнения и к управляющему входу блока элементов И, сигнальные входы которого соединены с выходами разрядов второго реверсивного счетчика, генератор импульсов, подключенный к входам сложения второго и четвертого реверсивных счетчиков, выходы переполнения третьего реверсивного счетчика подключены к его установочным входам, входы и вычитания первого реверсивного счетчика подключены соответственно

К входам вычитания и сложения третьего реверсивного счетчика, а выход генератора импульсов подключен к третьим входам блоков сравнения„

На чертеже представлена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит фазовращатель 1, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков 2 и 3 сравнения, выходы блока 2 сравнения подключены к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика 4 последовательно соединенного со вторым реверсивным счетчиком 5, выход переполнения которого подключен к второму входу блока 2 сравнения Выходы блока 3 сравнения подключены к входам сложения и вычитания третьего реверсивного счетчика 6, последовательно соединенного с четвертым реверсивным с.четчиком 7. выход переполнения .которого подключен к второму входу блока 3 сравнения и к управляющему входу блока В элементов И, сигнальные йходы которого соединены с выходами разрядов реверсивного счетчика 5 Генератор 9 импульсов подключен к входам сложения реверсивных счетчиков 5 и 7 Выходы переполнения реверсивного счетчика 6 подключены к его ус тановочным входам. Входы сложения и вычитания реверсивного счетчика подключены соответственно к входам вычитания и сложения реверсивного счетчика 6, а выход генератора 9 импульсов подключен к третьим входам блоков 2 и 3 сравнения. .

Преобразователь работает следующим образом

Реверсивные счетчики 5 и 7 работают в режиме деления частоты генератора 9. На их выходах формируются сигналы такой же частоты, что и выходные сигналы фазовращателя 1. При наличии рассогласования по фазе между опорным сигналом с выхода фазовращателя 1 и сигналом с выхода реверсивного счетчика 5 на выходе блока 2 в каждом периоде опорного сигнала формируются импульсы, поступающие на вход реверсивного счетчика и уменьшающие величину рассогласования. На другом выходе фазовращателя 1 формируется сигнал, сдвинутый по фазе на величину, пропорциональную измеряемому углу поворота вала. При наличии рассогласования по фазе между этим сигналом и выходным сигналом реверсивного счетчика 7 блок 3 сравнения в каждом периоде сигнала вырабатывает импульсы, поступающие на вход реверсивного счетчика 5 и уменьшающие величину рассогласования. Импульсы переполнения реверсивного счетчика 7 поступают в блок 8 и-опрашивают состояние разрядов реверсивного счетчи ка 5« На выходе блока 8 формируется код угла поворота вала. Вследствие технологических погрешностей изготовления фазовращателя 1 неравномерности вращения его модулятора , синхронных и асинхронных наводок выходные сигналы фазовращателя 1 помимо основной гармонической состав ляющей содержат высокочастотные и низкочастотные составляющие, которые вызывают паразитные фазовые колебания выходных.сигналов фазовращателя Для исключения влияния этих колебани на точность преобразователя емкость |реверсивных счегчиков и 6 выбирают равной максимальному числу импульсов рассогласования, поступающих по входу сложения или вычитания. В установившемся режиме код реверсивного счетчика 5 в момент переполнения счетчика 7 будет постоянным и равен измеряемому углу поворота. При изменении угла поворота среднее значение фазы выходного .сигнала фазовращателя 1, поступающего на вход блока 3 смещается от положения равновесия. Реверсивный счетчик 6 формирует си1- нал переполнения, который поступает в реверсивный счетчик 1, Для быстрейшей отработки рассогласования импульс переполнения реверсивного счетчика 6 nocTynaet на его установочные входы и записывает в нем код, соответствующий моменту перед переполнениемо Так при переполнении при сложении импульсом обратной связи во всех разрядах реверсивного счетчика 6 записывается а при переполнении при вычитании записываются О. Следующий импульс, поступающий на тот же вход реверсивного счетчика 6, снова вызывая его переполнение, поступает на соответствующий вход реверсивного счетчика 7 и записывает в реверсивном счетчике 6 код, соответствующий моменту перед переполнением. В результате рассогла. сование фаз на входе блока 3 отрабаты ;вается в каждом периоде сигнала фазовращателя 1. Однако наличие низкочастотных составляющих от неравномерности вращения модулятора фазовращателя 1 снижает положительный эффект, достигнутый введением обратных связей в реверсивном счетчике 6. Рассогласование фаз возникшее в блоке 3, отрабатывается с частотой низкочастотных колебаний модулятора. Для исключения этих погрешностей импульсы, поступающие на . входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 4, одновременно поступают соответственно на входы вычитания и сложения реверсивного счетчика 6.. Поскольку низкочастотные колебания, вызванные неравномерностью вращения модулятора фазовращателя 1, одновременно присутствуют в обоих выходных сигналах фазовращателя 1 и совпадают по амплитуде и фазе, то в результате введения упомянутых связей происходит полная компенсация скоростной погрешности преобразователя и значительно снижается югрешность по ускорению. Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков сравнения, выходы первого блока сравнения подключены к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика, последовательно соединенного со вторым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к второму входу первого блока сравнения, выходы второго блока сравнения подключены к входам сложения и вычитания третьего реверсивного счетчика, последовательно соединенного с четвертым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к второму входу второго блока сравнения и к управляющему входу блока элементов И, сигнальные входы которого соединены с выходами разрядов второго реверсивного счетчика, генератор импульсов, подключенный к входам сложения второго и четвертого реверсивных счетчиков, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, выходы переполнения третьего реверсивного счетчика подключены к его установочным входам, входы сложения и вычитания первого 7.92838 реверсивного сметчика подключены соответственно к входам вычитания и сложения третьего реверсивного счетчика, а выход генератора импульсов подключен к третьим входам блоков сравнения, j Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3505669, кл. , 1970. 2.Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией. Под ред. А. Аа Ахметжанова. Н., Энергия, 1978, с. 169, рис. 5.6, с. 187, рис. 6.5. 3.Авторское свидетельство СССР № ijOijin, кл. G 08 С 9/00, 1971 (прототип) .