Датчик углового положения и скорости вращения вала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) Я 1)5 С О 1 Р 3/489 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 110 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ(46), 15,10,90, Бюл. Оф 38 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(72) С.И. Богомолов и Н.Г. Переход (53) 621.317.39.531(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 934382, кл. С 01 Р 3/489, 1980. (54) ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖКНИЯ И СК РОСТИ ВРАЩБНИЯ ВАЛА(57) Изобретение относится к измери тельной технике, мояет быть исполь;эовано в качестве датчика углового положения и мгновенных скоростей вра-;щения вала в точных цифровых системахавтоматического управления и является усовершенствованием изобретенияпо авт,св. У 934382. С целью повыше ния точности определения углового положения вала при увеличении скорости,вращения вала датчик снабжен третьимрегистром 12, сумматором 13, элементом И 14, третьим счетчиком 15 и последовательным сумматором 16, чтопозволяет учитывать скорость вращениявала, и в конечном итоге, уменьшитьвлияние скорости вращения вала нарезультат определения углового поло-,жения вала, 1 ил.1 д Еч к) фгде Г - частота, следования импульсовЦгенератора 1;Е - символ округления до меньшего целого (отбрасыванияостатка), для упрощенияего опускают;Сь 1 - Фазовый интеРвалсц" (Т,+И) (ф 2%,45где Т 1/РВторой .счетчик 8 вместе с ключом 7, триггером 11 и регистром 9 образуют блок вычисления частоты вращения, определяемой по разности периодов опорного и выходного напряжений фаэовращателя 4,По фронту выходного сигнала нуль-органа 5 триггер 11переходит в нулевое состояние и, ноэдействуя на управляющий вход ключа 7,прекращает поступление импульсов генератора 1 на счетный вход счетчи.ка 8. Фронт выходного сигнала нуль(4) Изобретение относится к измери тельной технике.Цель изобретения - повышение точности определения углового положения вала при увеличении скорости вращения вала.На чертеже представлена структурная схема датчика. Датчик содержит генератор 1 импульсов, первый счет,чик 2, формирователь 3 опорного сигнала, фазонращатель 4, нуль-орган 5, первый регистр 6, ключ 7, второй счетчик 8, второй регистр 9, Формирователь 10 задержанных импульсов, 15 триггер 11, третий регистр 12, сумматор 13, элемент И 14, третий счетчик 15, последовательный сумматор 16.Датчик углового положения и скорос" . ти вращения вала работает следующим 2 О ,образом.Первый счетчик 2 выполняет функцию деления частоты генератора 1 импульсов, Формирователь 3 опорных сигналов вырабатывает из выходных периоди ческих сигналов первого счетчика дна опорных напряжения фазовращателя 4 с частотой Г . Нуль-орган 5 формиорует из выходных синусоидальных сиг" .,капов фазовращателя 4 прямоугольные ;периодические сигналы, по фронту которых осуществляется запись кода первого счетчика 2 первый регистр 6. В последнем фиксируется код текущего углового положения нала 35 органа 5 запускает также формирователь 10, который выдает на сноемпервом выходе импульс через время,достаточное для завершения переносовв счетчик 8, По этому импульсу происходит перезапись кода счетчика в регистр 9. Второй импульс формирователя 10, воздействуя на входы предус"тановки счетчика 8, осуществляет запись в него кода, соответствующегопромежутку времени между фронтом импульса нуль-органа 5 и началом импульса на третьем выходе формировате-.ля 10. Этот импульс поступает на установочный вход триггера 11 и переводит его в единичное состояние, пос"ле чего открывается ключ 7 и импульсыгенератора 1 вновь поступают насчетный вход счетчика 8. Таким образом, в регистре 9 в начале каждого последующего периода фиксируется код разностиТ=Т-Т , определенный в предыдущем периоде выходного сигнала нуль-органа 5. Разрядность второго счетчика 8 равна разрядности первого счетчика 2 плюс дополнительный знаковый разряд, используемый для определения направления вращения. По-. следовательно соединенные третий регистр 12, сумматор 13, элемент И 14, третий счетчик 1. образуют блок вычисления поправки угп:.ного положения вала. На входы перного слагаемого сумматора 13 с ньп;ода регистра 9 поступает код отклонения частоты сигнала, пропорциональный отклонению периода фТ. Сумматор 13 и третий регистр 12 образуют накапливающий сумматор, следовательно, при каждом поступлении тактирующего импульса с выхода промежуточного разряда первого счетчика 2 на выходах сумматора 13 осуществляется накопление величины, пропорциональной отклонению периода выходного напряжения фазовращателя, Выход раз" ряда переполнения сумматора 13 подключен к входу схемы И 14, управляя поступлением тактирующих импульсов с выхода промежуточного разряда сче- чика 2 на счетный вход счетчика 15. Третий счетчик 15 установлен в нулевое состояние старшим разрядом счетчика 2, поэтому к моменту изменения уровня сигнала на выходе нуль-орга- . на на выходах третьего регистра 12 и счетчика 15 Фиксируется количество импульсов997786 Формулт. иобретения Датчик углового положения и скорости вращения вала по авт. св.У 934382, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения углового положениявала, в него дополнительно введенытретий регистр, сумматор, элемент И,третий счетчик и последовательныйсумматор, причем к мпадшим разрядамвторого регистра подключены входы 10 первого слагаемого сумматора, выходыкоторого подключены к информационным входам третьего регистра, выходкоторого соединен с входом второгослагаемого сумматора, выход разря 15 да переполнения сумматора подключен,-11 Ю,й-Гй 11/11, (9)С учетом соотношения 4 выражение (9) может быть оцененои .ттт,1-(ьтт)ио) Из анализа выражения (10) следует что относительная погрешность оценки углового положения вала пропорциональна отношению (ЕТ/Т).а Составитель А, КирилюкРедактор Л. Пчолинская Техред М,Ходанич Корректор О.Ципле Заказ 3140 Тираж 459 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина, 101 51511 т 1 и "ц(5)и сгде и - емкость счетчика 2 испольсчтзуемая для формированиятактирующих импульсов накапливающего суммматора.Емкости регистров 9 и 12 и счетчика 15 равны и , поэтому в счетчике 5 фиксируется количество импульсов(8)юу ы,Задержанный импульс с первого выхода формирователя 10 поступает на тактирующий вход последовательного сумматора 16, вызывая суммирование кодов сигналов, поступающих на его входы с выходов регистра 6 и счетчи" ка 15. Кроме того, на знаковый разряд слагаемого поправки углового ,положения последовательного сумматора 16 поступает инверсный сигнал с выхода знакового разряда регистра 9. В результате.на выходе сумматора 16 фиксируется алгебраическая сумма (с учетом знака). 25 30 35 т 40к первому входу элемента И, второйвход которого соединен с входом разрешения записи третьего регистра и свыходом промежуточного-разряда первого счетчика, а выход элемента Исоединен со счетным входом третьегосчетчика, вход сброса которого соединен с выходом первого счетчика, авыход третьего счетчика соединен синформационным входом первого слагаемого последовательного сумматора,знаковый вход первого слагаемого ко"торого подключен к выходу знаковогоразряда второго регистра, информационный вход второго слагаемого последовательного сумматора под"ключен к выходу первого регистра, а тактируемый вход последовательного сумматора подключен к первому выходу формирователя задержанныхимпульсов, причем выход ,.второго регистра является выходом кода скоростивращения вала, выход последовательного сумматора является выходом кодауглового положения.