SU842894A1 - Преобразователь угла поворота валаВ КОд - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может; бь!ть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Одни из известных преобразователей ⁵ угла поворота вала в код содержат генератор импульсов, подключенный, через блок питания к фазовращателю, выходы которого через первый и второй компараторы подключены к измерителю мгновенных значений временных интервалов, третий вход которого соединен с генератором импульсов 11 3,

Недостаток таких преобразователей низкая разрешающая способность и точность, вызванная влиянием внешних*и внутренних помех,

В Другом известном преобразователе фазовращатель на основе параметрического преобразователя угла с вращающимся модулятором через первый и второй компараторы подключены к измерителю временных интервалов интегрирующего типа [21.

Недостатком данного преобразователя является значительная случайная погрешность, вызванная мгновенной нестабильностью сдвига фаз выходных сигналов фазовращателя.

Наиболее близок к предлагаемому преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через блок питания к фазовращателю, выходы которого подключены к Одним входам первого и второго компараторов, а !выходы компараторов подключены к измерителю’«временных интервалов интегрирующего типа, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, . Блок питания такого преобразователя состоит из последовательно соединенных , делителя- частоты и фильтра. Выход делителя частоты’через дополнительный делитель частоты подключен к формирователю пилообраз

842894 4 ного напряжения, выход которого подключен к другим входам компараторов f 3].

Недостаток этого преобразователя погрешность, вызванная нелинейностью формирователя пилообразного напряже- ₅ ния и изменением его опорного напряжения относительно выходного напряжения фазовращателя.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя угла, поворота ва- ю ла в код.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота, вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через блок пита- 15 ния к фазовращателю, выходы которого подключены к одним входам первого и второго компараторов, а выходы компараторов подключены к измерителю временных интервалов, третий вход которо-20 го соединен с выходом генератора импульсов, введены выпрямитель и преобразователь кода в напряжение, один из выходов фазовращателя через выпрямитель подключен к одному входу пре- 25 образователя кода в напряжение, другой вход которого соединен с выходом измерителя временных интервалов, а выход преобразователя кода в напряжение подключен к другим входам компа- зо раТоров.

Структурная схема преобразователя представлена на чертеже.

Преобразователь угла поворота ва- ₃₅ ла в код содержит генератор I импульсов , подключенный через блок 2 питания к фазовращателю 3, выходы которого подключены к одним входам первого и второго компараторов 4 и 5, выходы ₄θ компараторов 4 и 5 подключены к измерителю 6 временных интервалов интегрирующего типа, третий вход которого соединен с выходом генератора 1 импульсов. Измеритель 6 временных инте-_4J рвалов содержит элементы И 7 и 8, одни входы которых соединены с выходами компараторов 4 и 5, а выходы подключены к единичным входам триггеров 9 и 10,. выходы триггеров 9 и 10 через _J0 элементы И 11 и 12, третий вход которых соединен с выходом генератора Г импульсов, подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика 13, выход которого через дешифра- $$ тор 14 подключен к одному входу элемента И 15. Источник 16 команды Пуск подключен к единичным входам триггеров' 17 и 18, Единичный выход тригге ра 17 подключен к другому входу элемента И 15, выход которого подключен к нулевым входам триггеров 9 и 10 и реверсивного счетчика 13. Единичный выход триггера 18 подключен к другим входам элементов И7 и 8. Входы элемента И 19 соединены с выходами триггеров 9 и 10, а выход подключен к нулевым входам триггеров 9, 10 и 17 и через счетчик 20 ‘к нулевому входу триггера 18, Выходы разрядов счетчика 20 подкючены к входам^преобразователяблока 21 кода, в напряжение, вход опорного сигнала которого через выпрямитель 22 соединен с одним из выходов фазовращателя 3, а выход подключен к другим входам компараторов 4 и 5.

Работа преобразователя заключается в следующем.

На выходе генератора 1 формируется непрерывная последовательность высокочастотных импульсов. В блоке 2 путем деления частоты формируются низ-, кочастотные сигналь!, из которых выделяется первая гармоническая составляющая, использующаяся для питания фазовращателя 3 гониометрического типа. На выходе фазовращателя 3 формируются два синусоидальных сигнала, сдвинутые по фазе на угол, пропорциональный ' углу поворота фазовращателя 3. Навыходах компараторов 4 и 5 формируются периодические последовательности старт-и стоп-импульсов. При отсутствии наводок в фазовращателе, а также в его входных цепях положение старт- и стоп-импульсов относительно импульсов генератора 1 весьма стабильно.

По сигналу ’’Пуск производится установка триггеров 17 и в состояний 1.. открываются элементы И 7 и 8, пропуская выходные сигналы компараторов 4 и 5 · на единичные входы триггеров 9 и10. Если первым после Сигнала Пуск приходит старт-импульс, то открывается элемент И 12, пропуская импульсы генератора 1 на вход сложения реверсивного счетчика 13 до момента поступления стоп-импульса, который, производя установку триггера 10 в состояние 1”, закрывает элемент И 12 и открывает элемент И 19. Фронт выходного сигнала элемента м 19 с некоторой задержкой устанавливает триггеры 9 и 10 в состояние О’*. При этом содержимое счетчика 20 увеличивается на единицу.

Если первым приходом стоп-импульс, то открывается элемент ИИ, а импуль

842894 4 сы генератора 1 поступают на вход вычитания реверсивного счетчика 13 до мо· момента поступления старт-импульса. При этом .содержимое счетчика 20 также увеличивается на единицу. С прихо- ₅ дом следующих старт- и стоп-импульсов к содержимому реверсивного счетчика 13 добавляется очередная пачка импульсов с выходом элементов И 12 или И 11, а к содержимому счетчика 20 добавляет-;о ся единица. Так продолжается до переполнения счетчика 20, после чего триггер 18 устанавливается в состояние О, закрывая элементы Й 7 и 8. Цикл, измерений заканчивается. Выходной ;$ код счетчика 20 поступает на вход блока 21. После сложения каждой очередной пачки импульсов на реверсивном I счетчике 13 выходное напряжение блока изменяется на один дискрет, изменяя^ пороги срабатывания компараторов 4 и

5. В результате производится дискретное смещение старт- и стоп-импульсов относительно импульсов генератора 1. Величина дискрета изменения выходного 25 напряжения блока 21 выбирается таким Образом, чтобы величина смещения старт· и стоп-импульсов за время заполнения счетчика 20 составила один период генератора 1. Выпрямитель 22 форми- зо рует опорное напряжение блока 21 из одного из выходных сигналов фазовращателя 3 для исключения влияния взаимного изменения опорного напряжения блока 21 и выходного напряжения фазо- 35 вращателя 3 в процессе эксплуатации преобразователя.

Выходы разрядов реверсивного счетчика 13 подключены к дешифратору 14, на выходе которого формируется сигнал, когда содержимое реверсивного счетчика превышает половину полного значения сдвига фаз выходных сигналов фазовращателя 3, Этот сигнал необходим для _<5 анализа длительности временного интервала в начале каждого цикла измерений. Если первый после сигнала Пуск временной интервал между старт- и стопимпульсами превышает половину полного значения фазы, то выходной сигнал элемента И 15 производит установку ре-» версивйого счетчика 13, триггеров 9 и 10 в 0, а содержимое счетчика 20 остается нулевым. При этом следующий * $$ после выходного сигнала элемента И 15 временной интервал обязательно будет·· меньше половины полного значения фазы. Первый входной импульс счетчика 20 производит установку триггера 17 в 0}' закрывая элемент И 15.

Таким образом, суммирование временных интервалов всегда начинается со · значения, меньшего половины полного значения фазы. Если временной интервал от старт- до стоп-импульса в начале измерений больше половины полного значения фазы, то до момента перехода через полное значение фазы временные интервалы от стоп- до старт-импульсов вычитаются из общей суммы. После перехода через значение фазы (движение в сторону увеличения кода) временные интервалы суммируются. Если временной интервал от старт- до стоп-импульса в начале ” цикла измерений меньше половины пол- . ного значения фазы, то до момента перехода временные интервалы от стартдо стоп-импульсов суммируются, а поеле перехода!через полное значение фазы ( движение в сторону уменьшения кода) временные интервалы от стоп- до старт-импульсов вычитаются.

Введение блока 21 преобразования кода в напряжение и выпрямителя 22 для формирования опорного напряжения блока 21 с соответствующими связями повышает точность работы предлагаемого преобразователя по сравнению с другими известными преобразователями того же типа.

Claims (3)

1. Изобр(етение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может; бь1ть использовано дл  св зи аналоговы источников информации с цифровым вычи слительным устройством. Одни из известных преобразователей угла поворота вала в код содержат геи ратор импульсов, подключенный,через блок питани  к фазовращателю, выходы которого через первый и второй компараторы подключены к измерителю мгновенных значений временных интервалов, третий вход которого соединен с генератором импульсов tl. Недостаток таких преобразователей « низка  разрешающа  способность и точность вызванна  вли нием внешнихи внутренних помех, В другом известном преобразователе фазовращатель на основе параметрического преобразовател  угла с вращающимс  модул тором через первый и второй компараторы подключены к измерителю временных интервалов интегрирующего типа t23. Недостатком данного преобразовател   вл етс  значительна  случайна  погрешность, вызванна  мгновенной нестабильностью сдвига фаз выходных сигналов фазовращател . Наиболее близок к предлагаемому преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов , подключенный через блок тштани  к фазовращателю, выходы которого подключеиы к одним входам первого и второч го компараторов, а ВЕЛХоды компараторов подключены к измерителювременных интервалов интегрирующего типа, третий вход которого соединен с выходом ге;нератора импульсов,.Блок питани  -преобразовател  состоит из последовательно соединенных , делител - частоты и фильтра. Выход делител  частоты через дополнительный делитель частоты подключен к формирователю пилообразного напр жени , выход которого подкл чен к другим входам компараторов f ЗЗ Недостаток этого преобразовател  погрешность , вызванна  нелинейностью формировател  пилообразного иапр жени  и изменением его опорного напр жени  относительно выходного напр жени  фазовращате 1Я1 Цепь изобретени  - повышение точно сти преобразовател  угла.поворота вала в код, Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь угла поворота, вала в код, содержащий генератор импу льсов, подключенный через блок питани  к фазовращателю, выходы которого подключены к одним входам первого и второго компараторов, а выходы компараторов подключень к измерителю временных интервалов, третий вход которо го соединен с выходом генератора импульсов , введены выпр митель и преобр зователь кода в напр жение, один из выходов фазовращател  через выпр митель подключен к одному входу преобразоватеп  кода в напр жение, другой вход которого соединен с выходом измерител  временных интервалов, а выход преобразовател  кода в напр жение подключен к другим входам компараТоров . Структурна  схема преобразовател  представлена на чертеже. Преобразователь угла поворота вала в код содержит генератор 1 импуль сов , подключенный через блок 2 питани  к фазовращателю 3, выходы которо го подключень к одним входам первого второго компараторов 4 и 5,, выходы компараторов 4 и 5 подключены к измерителю 6 временных интервалов интегрирующего типа, третий вход которого соединен с вьпсодом генератора 1 импульсов. Измеритель 6 временных инте рвапов содержит элементы И 7 и 8, одни входы которых соединены с выходами компараторов 4 и 5, а выходы подключены к единичным входам триггеров 9 и 10, выходы триггеров 9 и 10 чере элементы И 11 и 12, третий вход которых соединен с выходом генератора Г импульсов, подключены к входам сложени  и вычитани  реверсивного счетчи ка 13, выход которого через дешифратор 14 подключен к одному входу элемента И 15. Источник 16 команды Пуск подключен к единичным входам триггеров 17 и 18. Единичный выход тригг ра I7 подключен к другому входу элемента И 15, выход которого подключен к нулевым входам триггеров 9 и 10 и реверсивного счетчика 13. Единичный выход триггера 18 подключен к другим входам элементов И7 и 8. Входы элемента И 19 соединены с выходами триггеров 9 и 10, а выход подключен к нулевым входам триггеров 9, 10 и 17 и через счетчик 20 к нулевому входу триггера 18. Выходы разр дов счетчика 20 подкючены к входамчпреобразовател блока 21 кода, в напр жение, вход опорного сигнала которого через выпр митель 22 соединен с одним из выходов фазовращател  3, а выход подключен к другим входам компараторов 4 и 5. Работа преобразовател  заключаетс  в следующем. На выходе Генератора I формируетс  непрерывна  последовательность высокочастотных импульсов. В блоке 2 путем делени  частоты формируютс  низ-, кочастотные сигналь, из которых выдел етс  перва  гармоническа  составл юща  , использующа с  дл  питани  фазовращател  3 гониометрического типа. На выходе фазовращател  3 формируютс  два синусоидальных сигнала, сдвинутые по фазе на угол, :пропорциональ ный углу поворота фазовращател  3. На вы- ходах компараторов 4 и 5 формируютс  периодические последовательности старт- и стоп-импульсов. При отсутствии наводок в фазо вращателе, а также в . его входных цеп х положение старт- и стоп-импульсов относительно импульсов генератора 1 весьма стабильно. , По сигналу Пуск производитс  установка триггеров 17 и в состо нйё 1,. открываютс  элементы И 7 и 8, пропуска  выходные сигналы компараторов 4 и 5 / на единичные входы триггеров 9 И; 10. Если первым после Сигнала Пуск приходит старт-импульс, то открываетс  элемент И 12, пропуска  импульсы генератора I на вход сложени  реверсивного счетчика 13 до момента поступлени  стоп-импульса, который, произэод  установку триггера 10 в Состо ние I, закрывает элемент И 12 и открывает элемент И 19. Фронт выходного сигнала элемента И 19 с некоторой задержкой устанавливает триггеры 9 и 10 в состо ние О. При этом содержимое счетчика 20 увеличиваетс  на единицу. Если первым приходом стоп-импульс, то открываетс  элемент И 1I, а импульсы генератора 1 поступают на вход вычитани  реверсивного счетчика 13 до м момента поступлени  старт-импульса. При этом .содержимое счетчика 20 также увеличиваетс  на единицу. С приходом следующих старт- и стоп-импульсов к содержимому реверсивного счетчика 13 добавл етс  очередна  пачка импульсов с выходом элементов И 12 или И 11 а к содержимому счетчика 20 добавл ет с  единица. Так продолжаетс  до переполнени  счетчика 20, после чего триг гер 18 устанавливаетс  в состо ние О, закрыва  элементы И 7 и 8. Цикл, измерений заканчиваетс . Выходной код счетчика 20 поступает на вход блока 21. После сложени  каждЬй очередной пачки импульсов на реверсивном (счетчике I3 выходное напр жение блока 21 измен етс  на один дискрет, измен  пороги срабатывани  компараторов 4 и 5. В результате производитс  дискретно смещение старт- и стоп-импульсов относительно импульсов генератора 1. Величина дискрета изменейи  выходного напр жени  блока 21 выбираетс  таким образом, чтобы величина смещени  стар и стоп-импульсов за врем  заполнени  счетчика 20 составила один период генератора 1. Выпр митель 22 формирует опорное напр жение блока 21 из одного из выходных сигналов фазовращател  3 дл  исключени  вли ни  взаимного изменени  опорного напр жени  блока 21 и выходного напр жени  фазовращател  3 в процессе эксплуатации преобразовател . Выходы разр дов реверсивного счетчика 13 подключены к дешифратору 14, на выходе которого формируетс  сигнал когда содержимое реверсивного счетчика превьш ет половину полного значени  сдвига фаз выходных сигналов фазовра1щател  3, Этот сигнал необходим дл  анализа длительности временного интервала в начале каждого цикла измерений Если первый после сигнала Пуск временной интервал между старт- и стопимпульсами превьппает половину полного значени  фазы, то выходной сигнал элемента И 15 производит установку ре версивйого счетчика 13, триггеров 9 и 10 в О, а содержимое счетчика 20 остаетс  нулевым. При этом следующий после выходного сигнала элемента И 15 временной интервал об зательно будетменьше половины полного значени  фазы. Первый входной импульс счетчика 20 производит установку триггера 17 в OJ закрыва  элемент И 15. Таким образом, суммирование времеиных интервалов всегда начинаетс  со значени , меньшего половины полного значени  фазы. Если временной интервал от старт- до стоп импульса в начале измерений больше половины полного значени  фазы, то до момента перехода через полное значение фазы временные интервалы от стоп- до старт-импульсов вычитаютс  из общей суммы. После перехода через значение фазы (движение в сторону увеличени  кода) временные интервалы суммируютс . Если временной интервал от старт- до стоп-импульса в начале цикла измерений меньше-половины пол- . ного значени  фазы, то до момента перехода временные интервалы от стартдо стоп-импульсов суммируютс , а по- еле перехода)через полное значение фазы { движение в сторону уменьшени  кода) временные интервалы от до старт-импульсов вычитаютс . Введение блока 21 преобразовани  кода в напр жение и выпр мител  22 дл  формировани  опорного напр жени  блока 21 с соответствующими св з ми повьш1ает точность работы предлагаемого преобразовател  по сравнению с другими известными преобразовател ми того же типа. Формула изобретени  Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через блок питани  к фазовращателю, выходы которого подклю чены к одним входам первого и второго компараторов, а выходы компараторов подключены к измерителю временных интервалов, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовател , в него введены выпр митель и преобразователь кода в напр жение, один, из выходов фазовращател  через выпр митель подключен к одному входу преобразовател  кода в напр жение, другой вход которого соединен с выходом измерител  временных интервалов а выход преобразовател  кода в напр жение подключен к другим входам компараторов , Источники информации прин тые во внимание при экспертизе 1,Патент США 3505669, кл, 340-347, опублик. 1970.
2. 2.Ахметжанов А.А. и др. Электром ханические преобразователи угла с электрической редукцией. М., Энерги  1978, с. 187, рис, 6.5.
3. 3. Ахметжанов А.А. Электромеханические преобразователи угла с электричес кой редукцией. Энерги , М., 1978, с. 181, рис, 62.