Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК зш С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(56) 1, Авторское свидетельство СССР9 486340, кл, С 08 С 9/04, 1973.2. Авторское свидетельство СССРВ 720456, кл. 6 08 С 9/04, 1977(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий генераторимпульсов, выход которого подключенко входу генератора синусоидальногонапряжения, первый и второй выходыкоторого соединены со входными обмотками фазовращателя, два нуль-органа,два формирователя импульсов, первыйсчетчик, два В 5-триггера, выходы которых соединены с первыми входамипервого и второго элементов И, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения быстродействия преобраЯО 1 О 92544 зователя, в него введены второй счетчик, сумматор, блок вычитания, тре,тий Формирователь импульсов и третийкуль-орган, вход которого соединенс первым выходом генератора синусоидального напряжения, а выход через:первый Формирователь импульсов соединен с 5-входами триггеров и входамиобнуления первого и второго счстчиков, выходные обмотки фазовращателячерез последовательно соединенныевторые нтль-орган и Формировательимпульсов и третьи нуль-орган и Формирователь импульсов соединены с Рвходами соответственно первоговторого триггеров, вторые входы первого и второго элементов И соединенысо вторым выходом генератора импульсов, а выходы - .со счетными входамипервого и второго счетчиков, выходыкоторых соединены соответственно спервыми и вторыми разрядными входамисумматора и блока вычитания, выходблока вычитания соединен со знаковымвходом сумматора.Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и можетбыть использовано В системах управ,ления для ввода угловых величин Вцифровую вычислительную машину, а 5также в системах автоматического регулирования, связанных с угловыми перемещениями,Известен преобразователь угла поворота вала в код содержащий фазовращатель, нуль-орГаны, триггеры,подключенные к входам логическогоблока, другие входы которой соединеныс генератором импульсов, а выходысо счетчиком, блок управления, который соединен с электронным переключателем, одна пара входкьг; клемм которого подключена к Вторичцым обмоткамфазовращателя, вторая - к одной изпервичных его обмоток, а ьыходкые 70клеммы - к входам нуль-органоь, вь 1 ход каждого из которых соединен сдвумя входами соответствующей парыэлементов совпадения, другие Входыкоторых соединены с блоком управле" 25ния, а выходы - с входами тригге.ров 1 3.Недостатком известного устройстваявпяется низкое быстродействие из-заформирования выходного кода в тече- ЗОние нескольких периодов,Наибопее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код,содержащий генератор импульсов, выходкоторого подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первыйи второй выходы которого соедине 1 ььс входными обмотками фазоврадцателя,выходные обмотки которого соединены 1 Ос первыми Входами переключателей,Выходы которых через соответствующиекуль-органы подключены к первым Входам первых четырех элементов И, Второй Выход генератора сикусоидалького напряжения соединен со Вторымивходами переключателей и со Входо 1;блока управления, первый Выход которого соединен с третьими Входами переключателей и вторыми Входами перврго и третьего элементэв И вь 1 ходыкоторых соединены с первыми входамисоответствуюцих триггеров, выходывторого и четвертого элементов И соединены со вторыми входами соответст,5вующик триггеров, второй вьгход блокауправления соединен с первым входоми-разрядного счетчика и ;ретьими Входами триггеров, выхедь 1 которьгх соедицены с первыми входами пятого и шестого элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединЕны со вторымвходом и-разрядного счетчика, анализатор квадранта., выход которого соединен с первым входом корректорастробирующих импульсов, второй Входкоторого соединен с третьим выходомблока управления, первый Выход - соВторым входом второго элемента И ичетвертым входом первого переключателя, второй выход - с вторым входомчетвертого элемента И и четвертымВходом второго переключателя, выходгенератора импульсов соединен со входами формирователей импульсов, выхо 5 ды которых соединены со вторыми входами пятого и шестого элементов И,Выходные обмотки фазовращателя соедикекы с первым и вторым вхор ами анализатора квадранта, третий вход котороГО соединен со вторым выходом генератора синусоидального напряжения 2 311 едостатком известного преобразоВателя является недостаточно высокоебыстродействие из-за формированияВыходного кода в течение несколькихпериодов,Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя за счетуменьшения времени формирования выходного кода Поставленная цель достигается темчто В преобразователь угла поворотаВгла В код, содержа ций генератор имптЬООВ, выход которого подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы коОрого соединены со Входными Обмотками, два куль-органа, два формироВател 51 импульсов перВый счетчи 1:, два триггера, Выходы которых соединены с первыми Входами первого и вто- ро 1 О элементов И, введены второй счетчик, сумматор, блок вычитания, третий формирователь импульсов и третий нуль-орган, вход которого оедикец с первым ВыхОдОм ГекератОра сикусоидалького напряжения, а Выход через первый формирователь импульсов соединен с 5-Входами триггеров и входом обнуления первого и второго счетчиков, Выходные обмотки фазовращателя через последовательно соединенныеВторые нуль-орган и формировательнуль-Орган формирователь импульсов соедикек с Ь:-Вхопеввого и Второго триггера, Вто 092544рые входы первого и второго элементов И соединены со вторым выходом генератора импульсов, а выходы сосчетными входами первого и второгосчетчиков, вьходы которых соединены, 5соответственно с ервыми и вторымиразрядными входами сумматора и блока вычитания, а выход блока вычитания соединен со знаковым входом сумматора. 10 На чертеже приведена схема преобразователя угла поворота вала в код.Преобразователь угла поворота вала в код содержит йазовращатель 1 гене 15 ратор 2 импульсов, генератор 3 синусоидального напряжения, нуль-органы 4, 5 и 6, формирователи , 8 и 9 импульсов, блок вычитания 10, триггера 11 и 12 элементы И 13 и 14 счету Ф20 чики 15, 16 и сумматор 17.Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.Две входные обмотки фазовращателя 1 возбуждаются двумя синусоидальными напряжениями, сдвинутыми относительно друг друга на 90 , получаемые на выходе генератора 3 синусоидального двухфазного напряжения, Фазы напряжений выходных обмоток вращающегося трансформатора фазовращателя 1 за 30 висят от угла поворота ротора.Одно иэ напряжений на выходе генератора 3, принятое за опорное напряжение, поступает на вход нуль-ор" гана 6. На его выходе единичный сигнал соответствует положительной величине опорного напряжения. Этот сигнал поступает на вход формирователя 9 импульсов, который формирует импульсы на положительному йронту вход ному фронту входного сигнала, Таким образом, при переходе опорного напряжения через О в сторону его увеличения йормирователь 9 импульсов йорми" рует импульсАналогично на выходах формирова. -ь телей 7 и 8 импульсов появляются импульсы в момент пегехода через ноль в сторону увеличения напряжений, поступающих с выходных обмоток фазовращателя на входы соответственно нуль- органов 4 и 5.Импульс с выхода йормирователя 9 импульсов поступает на 8-входы триггеров 11 и 12 и сбрасывает в ноль 55 счетчики 15 и 6, При этом триггеры 11 и 12 переключаются и подают единичнные сигналы на один иэ входов элементов И 13 и 14, на другой вход этих элементов поступают импульсы высокой частоты с генератора 2 импульсов. Через элементы И 3 и 14 зти импульсы поступают на счетные входы счетчиков 15 и 16.При прохождении через ноль напряжений на входных обмотках фазоврацателя 1, формирователи 7 и 8 импульсов возвращают триггеры 11 и 12 в исходное состояние и прохождение импульсов через элементы И 13 и 14 прекращается,Двоичные коды счетчиков 15 и 16 пропорциональны фазному сдвигу напряжений выходных обмоток относительно опорного напряжения, Обозначим У-угол поворота ротора фазовращателя 1.В случае, если 1) 90 , на счетчике 15 код пропорционален , а наЛ счетчике 16 код пропорционален Ч 2 Двоичный код на счетчике 15 будет больше по величине двоичного кода на счетчике 16, Разность этих кодов на выходе блока 10 положительна, При этом с выхода знакового разряда блока 10 на вход (и+1)-го разряда сумматора 17 поступает нулевой сигнал.Па сумматоре 7 при этом двоичный код равен сумме двоичных кодов со счетчиков 15 и 6 и пропорционален величине 2 РЛ2Полусумма коцсв счетчиков 15 и 16 равная коду сумматора 17, без млад- щего его разряда пропорциональна величцне74Младщий разряд сумматора 17 может быть использован для повьппенияточности, при этом старшим разрядомкода будет (и+) разряд,В случае, если Ч(90 на счетчике15 коц пропорционален , на счетчикеТ16 код пропорционален Ч- - +2 . Двоичный код, на счетчике 15 меньше повеличине двоичного кода на счетчике16. Разность этих кодов на выходеблока 1 О отрицательна, При этом свыхода знакового разряда блока 1 О навход (и+1)-го разряда сумматора 17поступает единичный сигнал. Частотаимпульсов генератора 2, поступающихна счетчики 15 и 16, рассчитана таким образом, что двоичному коду,имеющему единицу в своем старшеми-м разряде и нули во всех остальных разрядах соотвепствует йазный1092544сдвиг напряжения выходн й обмоткифазоврашателя 1; равный Л. (При такой частсте коду счетчиков равномунулям во всех и разрядах соответствует фазный сдвиг равный 211 К, где 5К=О,1, 2,) .Единичный сигнал на входе (п+1)разряда сумматора 17 увеличивает содержание сумматора на 2 И, Таким образом, двоичный код на выходе сумматора 17 пропорционален величине2 Ч- -ь;+Ю+2,2Полусумма этих кодов равна Ч- -1;+Ф+2 У - -1- (равенство верно для и-раэ 4рядного выходного кода, который кратен 2 У, как было указано вьппе).Таким образом, предлагаемое устройство позволяет независимо от величины угла 9 получить двоичный код,. пропорциональный величине этого угла 20Следовательно, при любом угле пово-рота.на выходе (и+1)-разрядного суммЩра 17; зарегистрирован код угла бкс М - Этот постоянный сдвиг наФ может быть исключен начальным разворотом статора СКВТ до положения, при котором на сумматоре 17 будет нулевой код,таким образом, время преобразования угла поворота вала в код не превьппает одного периода опорного напряжения, т,е, обеспечивает,быстродейст" вне в три раза. больше, чем у прототипа, при сохранении той же точности, что и в прототипе, так как фазовая ошибка преобразователей угол-фаза-код в счетчиках 15 и 16 имеет противоположные знаки, и, таким образом, код на выходе сумматора 17 с точностью до величины второго порядка малости не содержит ошибок преобразования, являюшихся следствием неидеальности квадратурных напряжений генератора 3 синусоидальных напряжений, которые служат основным источником инструментальных погрешностей АЦП такого типа.Составитель А, СидоренкоРедактор А. Долинич Техред ЛЛартяшова Корректор О. БилакЗаказ 3259/35 Тираж 569 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва ЖРаушская наб, д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4