Преобразователь кода в угол поворота вала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО 1062747 Э(51) . 08 С 11 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) Г 1 РЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА В УГОЛ 11 ОВОРОТА ВАЛА, содержащий блок сравнения кодов, один выход которого подкгпочен к установочным входам счетчика, генератор импульсов. вьход которого подключен к первым вход . перноо и второго элементов И, вторые входы первого и второго элементов И соединены с другим выходом блока сравнения, третьи входы соединены с выходом счетчика, а выходы подключены к блоку управления шаговым двигателем, выход которого подключен к счетному входу счетчика и шаговому двигателю, кинематически соединенному с блоком преобразования угла поворота вала в код, выход которого и источник входного кода подключены к входам блока сравнения кодов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены последовательно соединенные олок преобразования кода в напряжение и блок функ циоыального преобразования напряжения, выходы разрядов счетчика подключены к блоку преобразования кода в напряжсние, а выход блока фушсцпонального преобразования напряжения подключен к входу генератора импульсов.5 10 50 55 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления с цифровой обработкой информации.Известны преобразователи, содержащие аналоговый исполнительный двигатель и усилитель, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя (ЦАП) кода рассогласования или к выходу динамического триггера, скважность выходного сигнала которого пропорциональна коду рассогласования 11.Недостатком таких преобразователей является низкая точность преобразований изза наличия в составе преобразователей аналогового исполнительного механизма, вносящего дополнительную зону нечувствительности.Наиболее близким к изобретению техническим решением является преобразователь кода в угол поворота вала, содержащий блок сравнения кодов, один выход которого подключен к установочным входам счетчика, генератор импульсов, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы первого и второго элементов И соединены с другим выходом блока сравнения, третьи входы соединены с выходом счетчика, а выходы подключены к блоку управления шаговым двигателем, выход которого подключен к счетному входу счетчика и шаговому двигателю, кинематически соединенному с блоком преобразования угла поворота вала в код, выход которого и источник вхОдного кода подключены к входам блока сравнения 2.Недостатком известного преобразователя являются возможные перерегулирования и даже переход в режим автоколебаний в конце цикла преобразования при большом моменте инерции объекта, кинематически связанного с выходным валом преобразователя, что снижает точность работы преобразователя,в целом. Целью изобретения является повышение точности преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе кода в угол поворота вала, содержащий блок сравнения кодов, один выход которого подключен к установочным входам счетчика, генератор импульсов, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы первого и второго элементов И соединены с другим выходом блока сравнения, третьи входы соединены с выходом счетчика, а выходы подключены к блоку управления шаговым двигателем, выход которого подключен к счетному входу счетчика и шаговому двигателю, кинематически соединенному с блоком преобразования угла поворота вала в код, выход которого и источник входного кода подключены к входам блока сравнения кодов, введены последовательно соединенные блок преобразования 15 20 25 30 35 40 45 кода в напряжение и блок функционального преобразования напряжения, выходы раз. рядов счетчика подключены к блоку преобразования кода в напряжение, а выход блока функционального преобразования напряжения подключен к входу генератора импульсов.На фиг. 1 представлена блок-схема пре образователя кода в угол поворота вала; на фиг. 2 - вариант реализации блока функ. ционального преобразования; на фиг. 3 - зависимость частоты 1 импульсов на выходе генератора от напряжения .3 и на выходе блока. Преобразователь содержит блок 1 сравнения кодов, счетчик 2, блок 3 преобразования кода в напряжение, блок 4 функционального преобразования напряжения, генератор 5 импульсов, элементы И б, блокуправления шаговым двигателем, ш аговый двигатель (ШД) 8, блок 9 преобразования угла поворота вала в код и выходной вал 10, операционный усилитель 11, резистор 12, транзистор 13 и конденсатор 14.Преобразователь работает следующим образом.Входной параллельный код У периодически поступает в блок 1 сравнения, кодов, на другой вход которого в те же моменты времени с периодом Т поступает цифровой код Х с выхода блока 9 преобразования угла поворота вала в код. Цифровой код Х является результатом цифрового измерения углового положения выходного вала 10. Блок 1 сравнения кодов производит вычитание числа У из числа Х и выдает цифровое рассогласование Е= У - Х. Параллельный цифровой код рассогласования в абсолютном значении б поступает в счетчик 2 для хранения в течение периода Т. Выход счетчика 2 подключен к блоку 3 преобразования кода в напряжение, который преобразует цифровое рассогласование 6 в аналоговую величину, например в напряжение. Выход блока 3 подключен к блоку 4 функционального преобразования напряжения, который может представлять собой, например, усилитель напряжения с выводами для коррекции его статических и динамических характеристик. К этим выводам подключаются корректирующие цепи, состоящие из пассивных электрических линейных или нелинейных звеньев. Корректирующие цепи определяют вид функциональной зависимости выходного напряжения блока 4 от входного напряжения. Тип и величина коррекции выбираются в зависимости от требуемых показателей качества преобразователя кода в угол поворота вала и параметров элементов преобразователя. Выход блока 4 функционального преобразования подключен к генератору 5, частота импульсов на выходе которого линейно зависит от величины выходного на62747 10зпряжения блока 4 функционального преобразования. Импульсы с выхода генератора 5 через элементы И б поступают в блок 7 управления ШД. С поступлением каждого импульса в блок 7 управления шаговый двигатель 8 делает один шаг. Одновременно импульсы блока 7 управления ШД поступают на вычитающий .счетный вход счетчика 2 и, по мере отработки рассогласования б шаговым двигателем 8, содержание счетчика 2 уменьшается до нуля, после чего на выходе счетчика 2 вырабатывается потенциал, запирающий элементы И 6. Дальнейшее поступление импульсов в блок 7 управления ШД прекращается. Так как выходной вал ШД 8 кинематически связан с выходным валом 10 и валом блока 9 преобразования угла поворота вала в код, новое отработанное значение выходного вала 10 в цифровом коде через период Т, равный времени преобразования угловой величины в цифровой код, заново поступает в блок 1 сравнения кодов и заново вычисляется и отрабатывается цифровое рассогласование.Направление вращения ШД 8 определяется с помошью потенциала знака рассогласования, который вырабатывается в блоке 1 сравнения кодов и поступает на вторые входы элементов И 6. В зависимости от знака рассогласования открывается один из этих элементов.Один из вариантов реализации блока 4 функционального преобразования совместно с генератором 6 импульсов показан на фиг. 2.Преобразователь собран на базе операционного усилителя 11. Инвертирующий вход усилилителя 11 подключен к выходу блока 3. Выход усилителя 11 через резистор 12 подключен к эмиттеру транзистора И. Генератор 6 собран на однопереходном транзисторе КТ 117 13. Частота на выходе генератора 6 зависит от сопротивления резистора 12, емкости конденсатора 14 и от напряжения на выходе операционного усилителя 11, При увеличении емкости конденсатора 14 и сопротивления резистора 12 частота генератора 6 уменьшается. Зависимость частоты генератора 6 от напряжения на выходе операционного усилителя 11 линейная. С помощью резистора 12 и конденсатора 14 можно изменять максимальную частоту генератора 6, выбираемую равной частоте приемистости ШД 8, и минимальную частоту генератора б, определяющую минимальную скорость вращения ШД 8 при минимальном значении кода рассогласования Е. Максимальная частота генератора 6 соответствует напряжению насыщения усилителя 11, которое после определенного значения кода рассогласования в остается без изменения.Путем изменения сопротивления резис тора 15 производится смещение нуля операционного усилителя 11, что дает возможность подобрать минимальную частоту в зависимости от параметров элементов преобразователя. Сопротивления резисторов 16 и 17, установленные в цепи отрицательной обратной связи усилителя 11, определяют коэффициент усиления операционного усилителя 11, а следовательно, и наклон участка а (фиг. 3) характеристики блока 4 функционального преобразования. Конденсатор 18 выполняет функцию интегрируюшего звена, 20подключенного параллельно усилителю. Благодаря этому спад частоты на выходе генератора 6 при уменьшении 11 х происходит- по кривой б (фиг. 3), что приводит к увеличению скорости отработки кода при боль ших значениях б . Резкое изменение входного кода преобразователя приводит к резкому увеличению кода рассогласования б, что в сввою очередь приводит к резкому увеличению частоты импульсов на выходе генератора 6. Это явление отрицательно действует на работу ШД 8, так как резкие перепады частоты питания ШД 8 могут нарушить синхронный режим его работы и может произойти остановка ШД 8.Для предотвращения этого к корректирующему выводу операционного усилителя 11 подключены конденсатор 19 и резистор 20, что препятствует резкому изменению выходного напряжения операционного усилителя 11 при скачкообразном изменении напряжения на его входе, и частота на выходе 40 генератора 6 будет расти по кривой в (фиг. 3).С помощью правильного подбора корректируюших цепей блока 4 функционального преобразования напряжения предлагаемый преобразователь позволяет повысить качество и увеличить скорость преобразования 45 кода в угол поворота вала, Он может бытьприменен в системах программного управления с цифровыми вычислительными машинами.1062747 ип +О Фи ов Шарош 13035, Миал ППП едактор Н. Джуганаказ 10223/52ВНИИП Составитель А. СмиТехред И. ВересТираж 618 Государственного комитетелам изобретений и открысква, Ж - 35, Раушская накПатент, г. Ужгород, ул. КорректорПодписноеСССРийд. 4/5Проектная, 4