Преобразователь угла поворота вала в код

Союз Советских Социалистицеских РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(45) Дата опубликования описания 16, ОЗ.ФЬ,(1 г) 599276 2Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД- Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к преобразователям аналоговой величины в код и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.Известны различные преобразователи угла в код, содержащие датчик угла, подключенный к блоку формирования кода.В одних известных преобразователях угла в код датчик угла работает в режиме пульсирующего поля. Выход датчика угла подключен к блоку формирования кода, содержащем несколько каскадно включенных ступеней, предназначенных для последовательного уменьшения зоны вычисляемого угла поворота. В каждой ступени используются элементы для вычитания из угла фиксированных опорных углов решением тригонометрических тождеств 1 .Недостатком эт го преобразователя является его сложностьневысокая разрешаюгцая способность.В других известных преобразователях угла поворота вала в ко,г, выход датчика угла подклк)чен к блоку преоразования модулированных по амплитуд;- выходных сигналов датчика угла в код, работающему в режиме усреднения,Недостатком таких преобразователеи является их низкое быстродействие.Наиболее близким техническим решением кпредлагаемому изобретению является преобразователь угла поворота вала в кол, содержащий связанный с входным валом датчик угла, вход которого соелинен с выходом источника синусоилального напряжения питания, а выход подключен к блоку формирования кода 3.Датчик утла работает в режиме пульсирующего поля, а в блоке формирования кода молулированные по амплитуде сигналы преобразуются в сигналы, модулированные по фазе, которые затем преобразуются в послеловательности временных интервалов и далее в кол. Недостатком известного преобразователя является невысо кая разрешающая способность.Целью изобретения является повышениеразрешающей спосооности преобразователя.Это достигается тем, что в преобразовательугла поворота вала в код введены блок выделения меньшего по амплитуде напрпжения, делительь напряжения, формирователь напряжения, последовательно соединенные,рормирователь разности переменных напряжений, блок фазослвигающих КС-цепочек, блок преобразования сдвига фазы в кол, формирователь приращения кола, вентиль и сумматор, выход которого подключен к управляющему входу делителя напряжения, выход блока синусоидального напряжения через делитель напряжения и формирователь напряжения подключен соответственно к входу формирователя разности переменных напряжений и другому входу блока фазо сдвигающих КС-цепочек, выходы датчика угла через блок выделения меньШего по амплитуде напряжения соединены с другим входом формирователя разности переменных напряжений и управляющим входом формирователя напряжений, управляющие входы вентиля и блока выделения меньшего по амплитуде напряжения соединены с источником управляющей команды.Выход блока преобразования сдвига фазы в код является выходом точного канала преобразователя. 15Такой преобразователь позволяет значительно повысить разрешающую способность преобразования уг,га поворота вала в код.На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства.Преобразователь содержит источниксинусоидального напряжения, подключенный ь первичной обмотке датчика 2 угла, связанного с входным валом 3. Выходные обмотки датчика 2 угла подключены к блоку 4 формирования кода и блоку 5 выделения меньшего по амплитуде цапрякения. Источник 1 синусоилального напряжения через делитель 6 напряжения и формирователь 7 напряжения подключен соответственно к входу формирователя 8 разности переменных напряжений и входу блока 9 фазосдвигающих КС-цепочек. Другой вход фор- зО мирователя 8 соединен с одним выходом блока 5, а выход формирователя 8 подключен к другому входу блока 9 фазосдвигающих КС-цепочек, выход которого через последовательно соединенные блок 10 преобразования сдвига фазы в код, формирователь 1 приращения кода, вена тиль 2 и сумматор 13 подключен к управляющему входу делителя 6 напряжения. Другой выход блока 5 выделения меньшего по амплитуде напряжения подключен к управляющему входу формирователя 7 напряжения. Источник 14 управляющей команды подключен к управляющим входам вентиля 12 и блока 5. Выход блока 4 является выходом груоого канала преооразователя, а выход блока 10 - выходом точного канала преобразователя.Преобразователь работает слелуогцим оо разом.Источник 1 формирует постоянное по амплитуде сицусоидальное напряжение, поступающее на питание первичной обмотки датчика 2 уг, а, работающего в режиме пульсирунщего поля. В качестве датчика угла могут быть использовань; синусно-косинусные латчикц, сель- сины и т. д 1 д выходе датчика 2 угла образуются синусоилальные напряжения, промодулированцые цо амплитуде в функции угла поворота вала 3. В олоке 4 выходные сигналы датчика 55 2 угла преобразуются в код. Блок 4 может быть построен, например, по принципу кодирования амплитуды входных сигналов с последующим нелинейным преобразованием в код угла или по принципу преобразования входных сигналов в сигналы,модулированные по фазе и последующим линейным преобразованием сдвига фазы в код.В блоке 5 происходит выделение меньшего по амплитуде напряжения, которое поступает на вход формирователя 8. В то же время по соотношению амплитудных и фазовых значений входных сигналов в блоке 5 вырабатывается двоичный сигнал ( или О) в зависимости от знака производной выделенного сигнала при положительном направлении вращения входного вала 3. При этом значение двоичного сигнала ца выходе блока 5 не изменяется цри изменении направления вращения входного вала 3 датчика 2 угла. Так, например, для синусцокосинусного датчика на выходе блока 5 во 2, 3, 4 и 5 октацтах всегда будет формироваться сигнал 1, а в 1, 6, 7, 8 октацтах в О.Двоичный сигнал блока 5 поступает ца управляющий вход формирователя 7 напряжения, представляющего собой делитель выходного напряжения источника 1 с постоянным по модулю коэффициентом передачи. Фаза же выходного сигнала формирователя 7 изменяется на + л в зависимости от кода управляющего сигнала, Если управляющий сигнал соответствует О, то фаза выходного сигнала формирователя 7 совпадает с фазой выходного сигнала блока 1, если управляющий сигнал 1, то выходной сигнал формирователя 7 будет в противофазе с выходным сигналом блока 1.Делитель 6 является управляемым делителем напряжения. Выходное напряжение лелителя совпадает по фазе с выходным напряжением, источника 1 и изменяется по амплитуде в зависимости ог управляющего кода с выхода сумматора 13.В формирователе 8 образуется разносг ь между выходными сигналами блока 5 и делителя 6, которая поступает на вход блока 9 фазосдвигающих КС-цепочек, на другой вход которого поступает неизменное по амплитуде вы ходное напряжение блока 7. В результате с выхода блока 9 на вход блока 10 поступают два переменных напряжения с постоянной амплитудой., сдвиг по фазе между которыми пропорционален изменению по амплитуде выходного сигнала блока 8. В блоке 10 сдвиг по фазе преобразуется в код, поступающий в блок 11, глс ол сравнивается с постоянным значением кола, соответствующим выходному колу блока О прц нулевом зца ении выходного напряжения формирователя 8.В результате сравнения в блоке 11 формируется приращение кода с выхода блока 10 по сравнению с постоянным значением кола. записанным в блоке 1. Если вентиль 12 открыт. то приращение кода поступает в сумматор 3, изменяя коэффициент передачи делителя 6.В отсутствии управляющей команды 4 вентиль 12 открыт. Сформированце в блоке 11 приращение кода поступает в сумматор 13, регулируя коэффициент передачи лелителя 6 напряжения так, чтобы ца выходе формирователя 8 разности переменных напряжений был нулевой сигнал. Тогда на выходе блока 10 будет поддерживаться постоянное значение кодаПри поступлении управляющей команды 14 о начале работы преобразователя с пони599276 цн 11 ПИ "ка П 1 З З"Тираж 763 ПодписноеФилиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 женной дискретностью вентиль 12 закрывается, а в блоке 5 блокируется переключение участков, то есть нз время измерения с пониженной дискретностью выделяется напряжение и двоичный сигнал того участка, который был в начале измерения с пониженной дискретностью. Выходной сигнал формирователя 8 начинает изменяться от нуля в момент поступления управляющей команды 14 в соответствии с изменением выбранного блоком 5 выходного сигнала датчика 2 угла. Соответственно будет изменяться и выходной код блока 1 О. Диапазон измерения угла с пониженной дискретностью составляет 1 - 2 дискретных значения кода грубого отсчета блока 4. Коэффициент передачи формирователя 7 выбирается так, чтобы амплитуда переменного сигнала на его выходе была равна максимальному изменению выбранного блоком 5 выходного сигнала датчика 2 угла за время измерения с пониженной дискретностью. Поскольку амплитуда переменного напряжения на выходе формирователя 7 значительно меньше амплитуды большего из выходных напряжений датчика 2 угла, то одинаковое изменение меньшего из выходных напряжений датчика 2 угла приведет к значительно большему фазовому сдвигу на входе блока 10 по сравнению с фазовым сдвигом в блоке 4, если блок 4 построен на основе преобразования амплитудно- модулированных выходных сигналов датчика угла в сдвиг по фазе и далее в код.В результате применения предлагаемого преобразователя значительно увеличивается разрешаюгцая способность преобразования угла в код. Измерение угла с повышенной разрешающей способностью в преобразователе всегда начинается при нулевом выходном сигнале с формирователя 8, что соответствует определенному выходному коду блока 10 независимо от величины угла поворота датчика 2 в момент начала измерений с повышенной разрешаю 1 цей способностью.Техническое преимушество предлагаемого преобразователя угла в код по сравнецию с известными преобразователями аналогичного наЗца-.от 1 ИЯ ВЫРажаЕтСЯ В ПОВЫШЕННОЙ РаЗРЕШаЮ- щей способности преобразователя.Экономический эффект от использованияпредлагаемого преобразователя обусловлен указанными выше его техническими преимуф ществами. формула зобретенияПреобразователь угла поворота вала в код,содержащий связанный с входным валом датчик угла, вход которого соединен с выходом источника синусоидального напряжения, а выходподключен к блоку формирования кода, отличаюиийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности преобразователя, в него введены блок выделения меньшего по амплитуде15 напряжения, делитель напряжения. формирователь напряжения, последовательно соединенные формирователь разности переменных напряжений, блок фазосдвигающцх КС-цепочек,блок преобразования сдвига фазы в код, формирователь приращения кода, вентиль и сумматор, выход которого подключен к управляющему входу делителя напряжения, выход блокасинусоидального напряжения через делительнапряжения и формирователь напряжения подключен соответственно к входу формироватепяр разности переменных напряжений и другомувходу блока фазосдвигающих КС-цепочек, выходы датчика угла через блок выделения меньшего по амплитуде напряжения соединены сдругим входом формирователя разности переменных напряжении ц управляющим входомЗО формирователя напряжений, управляющие входы вентиля и блока выделения меньшего поамплитуде напряжения соединены с источникомуправляющей команды.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США3480946, кл. 340 в 3,30.11.69.2. Авторское свидетельство СССР36547,кл. Н 03 К 13,32, 28.12.70,3. Патент США3505669, кл. 340 - 347,аВ 07.04,70.