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

(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислитель ным устройством. Известен способ основанный на преобразовании угла в последовательность временных интервалов от Старт до Стоп импульсов, формировании пачки импульсов путем заполнения одного из временных интервалов импульлами высокой частоты, суммировании импульсов пачки, масштабном изменении временного интервала от последнего импульса пачки до стоп-импуль са и измерении вновь полученного временного интервала путем заполнения его импу льсами высокой частоты с последующим подсчетом этих импульсов ClU . Недостатком известного способа является значительная погрешность при масштабном изменении временного интервала, а также погрешности формирования старт и стоп-импульсов. ВАЛА В КОД Известен способ в котором угол поворота вала преобразуют в .последовательность временных интервалов с регулярным расположением их границ относительно импульсов высокой частоты, границы временных интервалов линейно смешают на один или . несколько периодов импульсов высокой частоты за время измерения, формируют пачки импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммируют импульсы определенного числа пачек за время измерения t2. Недостатком известного способа является погрешность нелинейности смешения границ временных интервалов относителъ но импульсов высокой частоты. Наиболее близким по техническому решению к данному изобретению является способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на формировании за время измерения последовательности временных интервалов от старт до стоп импульсов, или от стоп до старт импульсов, пропорциональных углу поворота или его дополненшо до 360О формировании пачек импульсов путем заполнения времен ных интервалов импульсами высокой частоты и суммировании импульсов определенного числа пачек за время измepeнияfЗ Недостатком известного способа является погрешность, вызванная дискретным измерением каждого из временных интервалов как при случайном, так и регулярном расположении границ временных интервалов относительно импульсов высокой частоты. Цель изобретения - повьпиение точности преобразования угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается тем, что в способе преобразования угла поворота вала в код, основанном на формировании за время измерения последовательности временных интервалов ®т Старт до стоп-импульсов, : пропорциональных углу поворота или его дополнению до 360°, формировании пачек импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммировании импульсов, формируют эталонное напряжение, которое в каждом из временных интервалов интегрируют эталонное напряжение от старт-импульса до соседнего импульса высокой частоты с положительным знаком, интегрируют эталонное напряжени от стоп-импульса до соседнего высокой частоты с отрицательным знаком полученное в результате интегрирования напряжение циклически, с частотой следования старт-)стоп) импульсов, сравниваю с положительным и отрицательным эталон ными уровнями эталонного напряжения, при превьпиении которых.формируют одиночные импульсы, которые с соответствующим знаком суммируют с импульсами пачек, и интегрируют эталонное напряжение с противоположным знаком за время, равное периоду следования импульсов высокой частоты. На чертеже представлена структурная схема одного из возможных устройств, реализующих предложенный способ. Устройство содержит блок 1 преобразования угла поворота вала в последовательность временных интервалов от старт до стоп-импульсов или от стоп- до стартимпульсов, выходы которого подключены к одним входам элементов И 2 и 3 и формирователей 4 и 5 временных интервалов от старт-импульсов до соседнего импульса высокой частоты и от стопимпульсов до соседнего импульса высокой частоты, генератор 6 импульсов высокой частоты, подключенный к другим входам элементов 2 и 3, формирователей 4 и 5 и к одним входам формирователей 7 и 8 временных интервалов, равных периоду следования импульсов генератора 6. Выходы формирователей 4 и 8 подключены к прямому входу интегратора 9, а выходы формирователей 5 и 7 подключены к инверсному входу интегратора 9, третий вход которого соединен с источником. 1О эталонного напряжения питания, а выходы интегратора 9 через компараторы 11 и 12 подключены к другим входам форми- , рователей 7 и 8. Выходы элемента 2 и -, формирователя 7 подключены к входу сложения реверсивного счетчика 13, выход вычитания которого соединен с выходами элемента 2 и формирователя 8. Блок 1 формирует временные интервалы от старт до стоп-импульсов или от стоп- до старт -импульсов, пропорциональные измеряемому углу поворота или его дополнению до 36О°, в течение которых рткрьшается элемент 2 или элемент 3, и импульсы генератора 6 поступают соответственно на выход сложения или вычитания реверсивного счетчика 13. Формирователь 4 вырабатьшает временные интервалы от каждого с тарD-HM пульса до слеующего за ним импульса генератора 6, Стартимпульсу соответствует передний фронт сигнала с блока 1, открывающего элемент 2 или задний фронт сигнала с блока 1, поступающего на элемент 3. Формирователь 5 вырабатьюает временные интер валы от каждого стоп-импулЕзса до следующего за ним импульса генератора 6. Стоп импульсу соответствует задний фронт входного сигнала элемента 2 или передний фронт ЕХИДНОГО сигнала элемента 3. Интегратор 9 интегрирует эталонное напряжение источника 1О в течение временное интервала, вырабатьюаемого формирователем 4, с положительным знаком, а в течение временного интервала, вырабатьшаемого формирователем 5, с отрицательным знаком. По окончании измерения каждого временного интервала, вырабатываемого блоком 1, в интеграторе 9 вырабатывается напряжение, пропорциональное накопленной погрешности, вызванной дискретным измерением временных интервалов с выхода блока 1. В компараторах 11 и 12 выходное напряжение интегратора 9 сравнивается с положительным и отрицательным эталонными уровнями, соответствующими одному кванту углсБой величины. При превышении выходного напряжения интегратора 9 одног из эталонных уровней срабатывает соответствующий компаратор 11 или 12 и на выходе формирователя 7 или 8 вырабатывается эталонный временной интервал, равный периоду следования импулг сов генератора 6. Выходной импульс, формирователя 7 (8) поступает на вход сложения (вычитания) реверсивного счер чика 13 и на инверсный (прямой) вход интегратора 9 для координации его выходного напряжения. Методическая погрешность формирования выходного кода в реверсивном счетчике 13 за время измерения составляет I1 квант независимо от числа суммируе мых импульсов, что значительно меньше погрешности известных способов. Если эталонные уровни компараторов IIи 12 выбрать с некоторым превьпиением половины уровня эталонных квантов то погрешность в предложенном способе Згменьшится до 0,5 кванта. В качестве базового объекта может быть принят способ преобразования угла поворота вала в код. Недостатком базово го объекта является значительная средне квадратическая погрешность усреднения (,75 угл. с) при случайном рмсположении старт- и стоп-импульсов относительно импульсов заполнения временных интервалов. Использование предложенного изобретения обеспечивает практически исключение среднеквадратической погрешности. Расчетная величина инструменталь ной погрешности интегрирования составля ет около 0,2 угл. с. Точность преобразования угла поворота в код сушественно повьпиается. Формула изобретения Способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на формировании за время измерения последовательности временных интервалов от старт- до стопимпульсов и от стоп- до старт-импульсов угла поворота, формировании пачек импульсов путем заполнения временных интервале импульсами высокой частоты и суммировании импульсов, отличаюшийс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, формируют эталонное напряжение, которое в каждом .из временных интервалов интегрируют в течение времени от старт импульса дососеднего импульса высокой частоты с положительным знаком, а от с топ-импульса до соседнего импульса высокой частоты - с отриоательйым знаком, полученное в результате интегрирования напряжение циклически с частотой следования старт (стоп)импульсов сравнивают с положительным и отрицательным уровнями эталонного напряжения, при превьпиении которых формируют одиночные импульсы, которые с соответствующим знаком суммируют с импульсами пачек, и интегрируют эталонное напряжение с противоположным знаком за время, равное периоду следования импульсов высокой частоты. Источники информации, принятые во внймание при экспертизе 1.Гитис Э. И. Преобразователи инфо1 мации для электронных цифровых вычислителькых устройств. Госэнергоиздат, 196i; с. ,227, 173 - 176. 2.Электромеханические преобразователи угпа с электрической редукхшей под ред. Ахметжанова А. Л. М., Энергия, 1978. с. 179 - 180. 3.Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией под ред. Ахметжанова А. А. М., Энергия,. 1978, с. 164 - 165 (прототип).