Преобразователь угла поворота вала в код

ИМОЗРЕСПУБ А ие ои,6 08 С 9/04 НОМИТЕТ СССР ИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН; . " Ф 864 й1 БР ТЕН;у ТОРС НОМУ ДЕ ГЕЛЬСТВУ ОПИСАНИЕ(56) 1. Гитис Э,И., Пискунов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи, М., Энергоиэдат, 1981, с. 184-187.2. Авторское свидетельство СССР Р 746653,.кл. 6 08 С 9/04, 1980 (прототип).3. Шило В.Л. Линейные интегральные схем в радиоэлектронной аппаратуре. М., "Сов, радиоф, 1979, с. 149, 156, 184, 190, 207. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор иькульсов, выход которого соединен с входом опорного делителя частоты, один выход опорного делителя частоты соединен с первым входом демодулятора, а другие его выходы соединены с первыми входами первого и второго сумматоров, фор-, мирователь импульсов, выходы которо го через блок ключевых элементов соединены с входами датчика угла, выходы датчика угла через фильтр соединены с вторым входом демодулятора, выход демодулятора соединен с входом интегратора и первым входом третьето сумматора, преобразователь напряжение - частота, выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, первый и .второй выходы распределителя импуль сов соединены.с суяаирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами первого и второго сумматоров, третьи входы которых. подключены к третьему и четвертому выходам распределителя импульсов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости преобразователя, в него введены регистр, компаратор, выпрямитель и источник напряжения смещения, выход которого соединен с первым входом выпрямителя, выход выпрямителя соединен с входом преобразователя напряжение частота, выход генератора импуль. сов соединен с тактовым входом регистра, выходы которого соединены с входами формирователя импульсов, выход интегратора соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен с вторьи входом выпрямителя и через компаратор с вторым входом распределителя импульсов, выходы первого и второго сум- .маторов соединены с информационны" ми, входами регистра.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и мо. жет быть использовано в системах ЧПУ станками и промышленными роботами.Известен преобразователь угла 5 поворота вала в код, содержащий датчик угла, фазосдвигающую,цепь, компараторы, генератор импульсов, элементы И, триггеры, счетчик, элемент задержки и датчик циклов 1. 10Недостаток известного преобразователя - низкая помехоустойчивость, объясняющаяся высокой чувствительностью к температурным и временным изменениям параметров элементов. 15Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности являет.ся преобразователь угла поворота вала в код, содержащий последовательно соединенные генератор импуль сов, опорный делитель частоты, первый и второй сумматоры, формирова.тель импульсов; блок ключевых элементов, датчик угла, фильтр, демодулятор, первый интегратор, второй интегратор, третий сумматор, преобразователь напряжение - частота, распределитель импульсов, первый и второй выходы которого соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы ревер- З 0 сивного счетчика соединены с соответствующими входами первого и второго сумматоров, другие входы которых подключены к третьему и четвертому выходам распределителя,импуль- З 5 сов 2 .Недостатком известного преобразователя является низкая помехоустойчивость из-за наличия импульсных помех на выходе формирователя импульсов, а также из-за неполного подавления низкочастотных автоколебаний.Кроме того, наличие второго интегратора, исключающего ошибку по ускорению, приводит к необходимости ваедения специальных цепей запуска преобразователя.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с входом опорного делителя частоты, один выход опорного делителя частоты соединен с первым входом демодулятора, а другие его выходы соединены с первыми входами первого и второго сумматоров, формирователь импульсов, выходы которого через блок ключевых элементов 60 соединены с входами датчика угла, выходы датчика угла через фильтр соединены с вторым входом демодулятора, выход демодулятора соединен с входом интегратора и первым вхо дом третьего сумматора, преобразо" ватель напряжение - частота, выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, первый и второй выходы раапределителя импульсов соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами первого и второго сумматоров, третьи входы которых подключены к третьему и четвертому выходам распределителя импульсов, введены регистр, компаратор, выпрямитель и источник напряжения смещения, выход которого соединен с первым входом выпрямителя, выход выпрямителя соединен с входом преобразователя напряжение - частота, выход генератора импульсов соединен с так;товым входом регистра, выходы которого соединены с входами формирователя импульсов, выход интегратора соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом выпрямителя и через компаратор с вторым входом распределителя импульсов, выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными входами регистра.На чертеже приведена структурная схема преобразователя.Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, опорный делитель 2 частоты, первый сумматор 3, второй сумматор 4, регистр 5, формирователь б импульсов, блок 7 ключевых элементов, датчик 8 угла, фильтр 9, демодулятор 10, интегратор 11, третий сумматор 12, компаратор 13, выпрямитель 14, преобразователь 15 напряжение - частота, распределитель 16 импульсов, реверсивный счетчик 17, источник 18 напряжения смещения.Генератор 1 импульсов соединен с входом записи четырехразрядного регистра 5 и входом опорного делителя 2 частоты, представляющего собой двоичный, двоично-десятичный или какой-либо другой счетчик. Сумматоры 3 и 4 представляют собой стандартные сумматоры, осуществляющие сравнение кодов опорного делителя 2 частоты и реверсивного счетчика 17. Регистр 5 состоит из четырех триггеров типа Р, работающих по тактовым сигналам от генератора 1 импульсов. Формирователь б импульсовф преобразует модулированные по фазе сигналы в широтно-модулированные и содержит в своем составе элементы НЕ и И. Блок 7 ключевых элементов преобразует логические сигналы на его входе в аналогичные мощные сигналы для питания датчика 8 угла, в качестве которого может быть использован синусно-косинусный трансформаторный датчик (ВТ, резольвер,индуктосин.и т.п.). С выхода датчика 8 угла сигнал через фильтр 9,представляющий собой частотно-зависимый усилитель, например, на опе рационных усилителях поступает надемодулятор 10, выполняющий Функции фазочувствительного выпрямителя. Интегратор 11 и третий сумматор 12 представляют собой элементыпоследовательной коррекции преобразователя и могут быть реализованыстандартной схемой на операционныхусилителях. С выхода третьего сумматора 12 сигнал поступает на компаратор 13 и через выпрямитель 14на преобразователь 15 напряжениечастота. Преобразователь 15 напряжение - частота реализуется на основе интегратора, компаратора иразрядного ключа йа основе схем,приведенных в 3 1Схемы интегратора 11, третьего сумматора 12, компаратора 13 и выпрямителя 14 такжеприведены в 31. Распределитель 16импульсов может быть реализован наэлементах И-.НЕ, НЕ и триггере типа Р,30 5 20 25 Преобразователь работает следующим образом. 30 Импульсы тактовой частоты от ге нератора 1 импульсов заполняют опорный делитель 2 частоты. На входы .первого сумматора 3 информация отопорного делителя 2 и реверсивного 35счетчика 17 поступает в прямых кодах, На входы второго сумматора 4информация от опорного делителя 2поступает в прямом коде, а от реверсивного счетчика 17 - в обратном коде. На выходах сумматоров 3 и 4формируются прямоугольные сигналы,модулированные по фазе в соответствии с кодом реверсивного счетчика17, однако укаэанные сигналы в силу ограниченного быстродействия сум- .маторов и опорного счетчика имеютбольшое количество провалов и выбросов, для исключения влияния которых введен регистр 5, в котором Фиксируются сигналы с выходов сумматоров после каждого изменения кода-в опорном делителе 2 частоты. Сигналы с выходов регистра 5 через формирователь 6.импульсов, формирующий две последовательности чередующихся разнополярных широтно-модулированных прямоугольных импульсов,поступают на блок 7 ключевых элементов, выходы которого соединены свходными обмотками датчика 8 угла. 60Выходной сигнал с датчика 8 углачерез фильтр 9, выделяющий первуюгармонику напряжения, поступаетна демодулятор 10. На выходе демодулятора 10 Формируется напряжение 65 рассогласования, поступающее на вход интегратора 11.Выходные напряжения интегратора 11 и демодулятора 10 с соответствующими масштабными коэффициентами, обеспечивающими устойчивость, точность и быстродействие устройства, суммируются на третьем сумматоре 12, напряжение с выхода. сумматора 12 поступает на компаратор 13 и выпрямитель 14. На выходе компаратора 13 формируется логический сигнал, определяющий знак напряжения на выходе сумматора 12, а на выходевыпрямителя 14 формируется напряжениеЦ 8,= 1 и,1 + аОгде Б , - напряжение на выходе выпвцхрямителя 14.Пэ - напряжение на его входе;Ж - напряжение смещения отисточника 18.Напряжение с выхода выпрямителя14 поступает на преобразователь 15напряжение - частота, на выходе которого формируются импульсы, частота которых прямо пропорциональнавходному напряжению. Сигналы с выходов преобразователя 15 напряжение - частота и компаратора 13 пос"тупают на входы распределителя 16импульсов, на одном выходе которого формируется последовательностьимпульсов при нулевом значениисигнала с компаратора 13, на другом - при его единичном значении.При вращении вала датчика 8 уг.ла на выходе третьего сумматора 12формируется напряжение, полярностькоторого зависит от направлениявращения вала датчика 8 угла. Прибольшой скорости вращения импульсы,Формируемые преобразователем напряжение - частота, через распределитель 16 импульсов поступает на одиниз входов реверсивного счетчика 17,корректируя его код в соответствиис .изменением положения датчика.В автоколебательном режиме (чередование сигнала на выходе компаратора 13) распределитель 16 импульсов не пропускает импульсы с выхода преобразователя напряжение - частота на входы реверсивного счетчика, при этом преобразователь, оставаясь замкнутым по цепи обратнойсвязи, сохраняет код реверсивногосчетчика неизменным.Таким образом, применение регистра при формировании фазомодулированных сигналов позволяет повысить помехозащищенность преобразователяза счет исключения высокочастотныхпомех в сигналах питания датчикаугла, а включение в состав преобразователя компаратора и выпрямителяпозволяет в автоколебательном режиме с помощью распределителя импульГ.Решетни аказ 3 одписн наб.,илиад ППП "Патент", г. Ужгород, у ектная, 4 сов исключить импульсы с выхода пре-образователя напряжение - частотана входы реверсивного счетчика. Кроме того, исключение из схемы предла 901/42, ТиражВНИИПИ Государственногопо делам иэобретеннй13035, Москва, Ж, Рауш гаемого преобразователя второго интегратора дает возможность использования преобразователя беэ специальных цепей запуска. б 18омитета ССоткрытий