Преобразователь “угол-код

(22) Заявлен с присоединением заявки Ъо 1 осударстоенный номнтеСовета Министров СССР 3) Приоритет Ъ 2(088,8) 06.76, Бюллетен публикованоата опубли о делам нзобретенн и открытий. Смирно А, Драчук, А. В. Семиги 1) Заявител ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ - КОД Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для сопряжения датчиков и счетно-решающих элементов поворотного типа с цифровыми вычислительными устройствами и машинами различного назначения.Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий блок преобразования углового положения вала в сдвиг фазы синусоидального напряжения, включающий цепочку из последовательно соединенных генератора импульсов, делителя частоты и преобразователя прямоугольных сигналов в синусоидальное напряжение, усилитель мощности, фазовращатель, блок преобразования сдвига фазы в цифровой код, включающий нуль-органы, блок синхронизации и счетчик-импульсов 11.Недостатком этого преобразователя является невысокая точность работы, вследствие непостоянства его функционирования в различных эксплуатационных условиях.Известен также преобразователь угол - код, содержащий фазовращатель, подключенный к первой цепочке последовательно соединенных ограничителя-формирователя и формирователя импульсов, элемент И, подключенный к входу первого счетчика, генератор импульсов, вторую цепочку последовательно соединенных ограничителя-формирователя и формирователя импульсов и второй счетчик 21. Такой преобразователь не обеспечивает достаточной точности работы.Цель изобретения - повышение точностиработы преобразователя,5 Это достигается тем, что в предлагаемыйпреобразователь угол - код введены дополнительные логические элементы И, вентили,регистр, преобразователь код - напряжение,элементы задержки и вычитающсе устройство,10 входы которого подключены к одним выходам счетчиков, другие выходы которых соединены с соответствующими входами элементовИ, Другие входы элементов подключены квыходам ограничителей-формирователей и ге 15 нератора импульсов, вход которого через последовательно соединенные преобразователькод - напряжение и регистр подключен к выходу перваго вентиля, выход второго вентилясоединен с соответствующим входом второго20 счетчика, входы вентилей непосредственно ичерез последовательно соединенные счетчик иэлемент задержки подключены к выходам формирователей импульсов.На чертеже приведена функциональная схе 25 ма преобразователя.Он содержит фазовращатель 1, сдвигающийвходное напряжение по фазе на величину угла поворота входного вала преобразователя,ограничители-формирователи 2, 3, счетчики 4,ЗО 5, логические элементы И 6 - 9, реверсивныесчетчики 10, 11, формирователи импульсов 12, 13, вентили 14, 15, элементы задержки 16, 17, генератор импульсов 18, преобразователь код - напряжение 19, регистр 20, вычитающее устройство 21.Преобразователь угол в к функционирует следующим образом. Входное косинусоидальное напряжение поступает на вход фазовращателя, выходное напряжение которого сохраняет косинусоидальную форму и смещено по фазе относительно входного на величину угла поворота входного вала преобразователя.Код текущей фазы входного косинусоидального напряжения фазовращателя формируется счетчиком 4, непрерывно просчитывающим импульсы генератора 18. Точное временное согласование цикла работы счетчика 4 с циклом изменения входного напряжения преобразователя осуществляется автоматически путем подстройки частоты импульсов генератора 18 при возникновении рассогласования между этими циклами.Частота импульсов генератора 18 однозначна определяется величиной напряжения на его управляющем входе, которое задается состоянием регистра 20 и формируется преобразователем код-напряжение 19,Анализ величины и направления временного рассогласования между циклом работы счетчика 4 и циклом изменения входного напряжения фазовращателя осуществляется схемой, содержащей ограничитель-формирователь 2, логические элементы И 6 и 7, реверсивный счетчик 10, формирователь импульсов 12, вентиль 14 и элемент задержки 16. В ограничителе-формирователе 2 входное напряжение фазовращателя путем двухстороннего ограничения и нормирования преобразуется в прямоугольные импульсы с единичным и нулевым уровнями напряжения. Эти импульсы поступают на первые входы логических элементов И 6 и 7, на вторые входы которых подаются прямоугольные сигналы,с единичного и нулевого выходов триггера старшего разряда счетчика 4, а на третьи - импульсы генератора 18. При этом элемент И 7 пропускает импульсы генератора при совпадении выходного импульса ограничителя-формирователя 2 с единичным состоянием триггера старшего разряда счетчика 18, а элемент И 6 - при совпадении этого импульса с нулевым состоянием триггера.Импульсы с выхода элемента И 7 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 10, а импульсы с выхода элемента И 6 - на его вычитающий вход. С окончанием импульса на выходе ограничителя- формирователя 2 элементы И 6 и 7 блокируются и на реверсивном счетчике 10 остается разность между числом импульсов на его суммирующем и вычитающем входах, Величина и знак этой разности анализируется вентилем 14 по импульсу, вырабатываемому формирователем 12 с некоторой задержкой после окончания импульса на выходе ограничителя. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 формирователя 2, этот же импульс через элемент задержки 16 сбрасывает показания реверсивного счетчика 10, приводя его в исходное состояние.Если момент перехода триггера старшего разряда счетчика 4 из единичного состояния в нулевое как момент начала цикла счетчика в точности совпадает с серединой выходногоимпульса ограничителя-формирователя 2, т. е. с началом цикла косинуооидального входного напряжения, то число импульсов на выходе элемента7 в точности равно числу импульсов на выходе элемента И 6. В этом случае разность между числом импульсов на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 10 оказывается нулевой, сигналы на выходе вентиля отсутствуют, состояние регистра 20 остается неизменным, а вся схема формирования кода текущей фазы входного напряжения фазовращателя находится в устойчивом, состоянии, В этом состоянии текущее значение счетчика 4 в точности соответствует текущему значению фазы входного напряжения фазовращателя при его представлении косинусоидальной функцией.Если же момент перехода триггера старшего разряда счетчика 4 из единичного состояния в нулевое смещен относительно середины выходного импульса ограничителя-формирователя 2, то равенство импульсов на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 10 нарушается, их разность становится отличной от нуля, и при анализе состояния счетчика на выходе вентиля 14 возникают сигналы рассогласования, которые корректируют состояние регистра 20 таким образом, что вызванное корректировкой изменение частоты генератора 18 приводит к сокращению или полному устранению этого рассогласования.Код текущей фазы выходного косинусоидального напряжения фазовращателя 1 формируется счетчиком 5, непрерывно просчитывающнм импульсы генератора 18. Точное временное согласование цикла работы счетчика 5 с циклом изменения выходного напряжения фазовращателя осуществляется автоматически путем корректировки состояния счетчика 5 при возникновении рассогласования между этими циклами,Анализ величины и направления временного рассогласования между циклом раооты счетчика 5 и циклом изменения выходного напряжения фазовращателя осуществляется схемой, содержащей ограничитель-формирователь 3, логические элементы И 8 и 9, реверсивный счетчик 11, формирователь импульсов 13, вентиль 15 и элемент 17 задержки. Работа этой схемы тождественна работе аналогичной схемы при формировании кода текущей фазы входного напряжения фазовращателя.Выходной код преобразователя формируется путем непрерывного вычитания кода текушей фазы входного напряжения фазовращателя из кода текущей фазы его выходного напряжения. Вычитание выполняется вычитающим устройством 21 комбинационного типа. С целью устранения отрицательных значений выходного кода преобразователя в вычитаюцем устройстве допускается заем у условно существующих и не равных нулю старших разрядов уменьшаемого,Предлагаемый преобразователь угол - код обладает более высокой точностью и стабильностью работы по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения за счет снижения наиболее существенных и трудноустранимых ошибок. Ф ор мул а изобретенияПреобразователь угол - код, содержащий фазовращатель, подключенный к первой цепочке последовательно соединенных ограничителя-формирователя и формирователя импульсов, элемент И, подключенный к входу первого счетчика, генератор импульсов, вторую цепочку последовательно соединенных ограничителя-формирователя и формирователя импульсов, и второй счетчик, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены дополнительные элементы И, вентили, регистр, преоб разователь код - напряжение, элемент задержки и вычитающее устройство, входы которого подключены к одним выходам счетчиков, двугие выходы которых соединены с соответствующими входами элементов И, другие входы которых подключены к выходам ограничителей-формирователей и генератора импульсов, вход которого через последовательно соединенные преобразователь код в напряжен и регистр подключен к выходу первого вентиля, 15 выход второго вентиля соединен с соответствующим входом второго счетчика, входы вентилей непосредственно и через последовательно соединенные счетчик и элемент задержки подключены к выходам формирователей им пульсов. Источники информации, принятые во внимание экспертизой:1. Авт. св, Мо 341065, 6 08 С 9/04, 26.04.71, 25 2. Авт. св. Мо 425200, 6 08 С 9/04, 04,11.72.