Преобразователь угла в код

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(21) 2048601/ 2) Заявлено 05.08.74 киприсоединением з осударственный номитетСовета Министров СССРпо делам изооретенийн открытий(43) иковано 2 ДК 681. 32 88.8) 45) Дата опубликования описания 11.05.77 72) Авторы изобретени(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛ е частоты, по котоивалент фазового кванто кость) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в цифровых системах управления и устройствах аналогичного назначения для получения цифровой информации об угле поворота быстро вращающегося вала, когда датчиком угла служит фазовращатель.Преобразователи угловых перемещений в код, использующие в качестве датчика угла фазовращатель, осуществляют преобразование в два этапа. Сначала угол поворота оси фазовращения преооразуется в пропорциональный фазовый сдвиг синусоццального напряжения относительно опорного сину. соидального напряжения, получаемого на формирователе синусоидального напряжения, а затем формируется кодовый эквивалент вьщеленного фазового сдвига, пропорциональный кодируемому углу поворота вала.фазовый сдвиг между опорным напряжением и выходым напряжением фазовращателя с помощью устройства выделения нуля (формирователя фазового импульса) представляется в виде временного интервала, и временной интервал преобразуется в цифровую форму либо с помощью счетчика, на котором подсчитывается число импульсов за этот ременныи интервал, либо с помощью времени шкалы, формируемои на делирой определяется кодовыйсдвига. Точность работы преобразователя определяетсядвумя компонентами: погрешностью вследствиевания по времени ( динамическая погреши статической погрешностью.Наиболее близким техническим решением кпредложенному является преобразователь угла в 1 О код, содержащий генератор импульсов, подключенитй непосредственно к счетчику и через последо.вательно соединенные делитель частоты и формирователь синусоидального напряжения - к фазовращателю, выход которого через формирователь 1 ч фазового импульса подключен к одному иэ входов элемента И, другой вход которого соединен с делителем частоты, а выход элемента И подключен к реверсивному счетчику и через последовательно соединенные блоки приращения угла и коэффициоо ентов . к счетчику.Однако динамичеасая ошибка преобразованияв любой момент считывания информации можетпревышать единицу дискретности преобразования,Целью изобретения является повышение точоб ности преобразования, т.е. выходной информации в45 Ю бб 60 интервале времени между соседними фазовыми импульсами.Это достигается введением в преобразователь элементов И, НЕ триггера, причем нулевой вход триггера соединен с формирователем фазового импульса, а первый и второй выходы через дополнительные элементы И - с реверсивным счетчиком, блок приращения подключен к одному дополнительному элементу И непосредственно и через элемент НЕ - ко второму дополнительному элементу И, а счетный вход триггера соединен со счетчиком,Блок- схема предложенного преобразователя приведена на чертеже,Преобразователь состоит из последовательно соединенных генератора 1 импульсов, делителя 2 частоты, формирователя 3 синусоидального напряжения, фазовращателя 4, выход которого соединен с формирователем 5 фазового импульса, Выход формирователя 5 соединен с элементом И б, второй вход которого соединен с единичным выходом делителя 2 частоты. Выходы элемента И б соединены с разрядными входами записи реверсивного счетчика 7 и с блоком 8 приращеия угла, который соединен через блок 9 коэффициентов со счетчиком 10, коэффициент пересчета которого изменяется блоком 9 коэффициентов, триггер 11 и дополнительные элементы И 12 соединены с импульсным входом реверсивного счетчика 7, а знаковый выход блока 8 приращения угла через дополнительный элемент И 12 и последовательно соединенные элементы НЕ 13 и И 12 . с суммирующим и вычитающим входом реверсивного счетчика 7. Вход счетчика 10 соединен с генератором импульсов 1.Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.Импульсы с генератора 1 с частотойпоступают на вход делителя 2 частоты. На делителе 2 частоты развертывается во времени и - разрядная двоичная шкала преобразователя. С выхода делителя 2 частоты меандр с частотой ф" поступает на формирователь 3 синусоидального напряженная, питающего фазовращатель 4, С выхода фазовращателя 4 сину.соидальное напряжение, сдвинутое по фазе относительно входного на угол, пропорциональный развороту вала фазовращателя 4, поступает на формирователь 5 фазового импульса, Формирователь 5 фазового импульса выделяет момент перехода через нуль синусоидального напряжеия от поло.жительного значения к отрицательному, Этот импульс, поступая на элемент И б, списывает код со шкалы, развертывающейся на делителе 2 частоты, в реверсивный счетчик 7, фиксируя код, пропорциональный углу поворота вала в даиый момент времени, Следующий фазовый импульс сойдет с формирователя фазового импульса 5 через Т сек, где Т=Я /Х период напряжения питающего фазовращатель 4,Для компенсации динамической ошибки преоб.разователя при скоростях вращения вала, превышающих ы = 2 л/2 Т на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 7 в зависимости от направления вращения, поступает число импульсов, соответственно пропорциональное приращению угла.Приращения угла определяютсякак разность текущего и предыдущего М -1 значения угла ЬМ=И - й -1, Знак приращения угла положительньй, если й ) И -1 и отрщательный при ИМч.Со схемы выявления величины и знака приращения угла 8 величина приращения углаЬН поступает на блок 9 коэффици. ентов, представляющий собой дешифратор.Коэффициент перерасчета К, поступающий с блока 9 коэффщиентов И на счетчик 10, длягого момента равенК = (1) С выхода счетчика 10 поступают равномерно распределенные по периоду Т = 2" /т импульсы, числокоторых за период равноЬИ, суммируется иливычитается в реверсивном счетчике 7.При этом динамическая ошибка преобразования ( в промежутке времени между соседнимифазовыми импульсами) будет складываться нзошибок определения величины приращения и ошибки дискретности ( квантования по уровню), равной- время, в течение которого величина выходного кода изменяется нл единицу младшегоразряда;; - частота, с которой изменяется выходнойкод преобразователя.Выразим частоту формируемого на счетчике10 импульса Р через величину приращений кода йМЬЮ 1 Е(2) и получим выражение;ДЗ- фК-)Из этого выражения уже видно, что при уменьшении коэффициента пересчета в 2 раз уменьшается динамическая ошибка преобразования, Для частоты, получаемой на выходе счетчика 10, имеем следующее выражение а ошибка дискретности уменьшается в 2 раз, при этом необходимо ввести г дополнительных последовательно соединенных триггеров, выходы которых будут использоваться в качестве дополнительных разрядов выходного кода преобразователя. В преобразователе, показанном на чертеже г=1,525987 Подписное Тираж 830 Заказ 5188/482 ЦНИИПИ Филиал ППП "Патент", г, Ужгород ул. Проектная, 4 При приходе фазового импульса триггер 11устанавливается в положение "О", а в реверсивномсчетчике 7 переписывается информация фазовымимпульсом с делителя частоты, Частота импульсов,поступающих со счетчика 10 увеличивается в два Ьраза,Импульсы с выхода счетчика 10 подаются на счетный вход триггера 11, нулевой сигнал триггера 11 че 19 рез дополнительный элемент И 12, управляемый знаковым выходом блока 8 приращения угла подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 7, а единичньй сигнал через дополнительньй элемент И 12 управляется проинвертированным элементом НЕ 13,б выходом блока 8 приращения угла подается на вычитающий вход реверсивного счетчика 7. Таким образом, благодаря введению триггера,информация, снимаемая в любой момент времени стриггера и реверсивного счетчика, имеет меньшуюдинамическую ошибку. Формула изобретения Преобразователь угла в код, содержащий генератор импульсов, подлюченньй непосредственно к счетчику и через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь синусоидального напряжения - к фазовращателю, выход которого через формирователь фазового импульса подключен к одному из входов элемента И, другой вход которого соединен с делителем частоты, а выход элемента И подключен к реверсивному счетчику и через последо. вательно соединенные блоки приращения угла и коэффициента - к счетчику, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены элемент НЕ, триггер и дополнительные элементы И, нулевой вход триггера соединен с формирователем фазового импульса, а первый и второй выходы через дополнительные элементы И - с реверсивным счетчиком, блок прирашения угла подключен к одному цо. полнительному элементу И непосредственно и через элемент Н. - ко второму дополнительному элементу И, а счетный вход триггера соединен со счетчиком.