Преобразователь угла поворота

союз советснихСОЦИАЯИСТИЧЕСНИРЕСПУБЯИН О 01 В 7/30 СПИ САНИ АВТОРСКОМУ Т ВИДЕТЕЛЬСТВ 19С.Горяе ническии инстидетельство С7/30, 1977.тельство ССС(54)(57) ПРЕОБ РОТА, содержащ нератор тактов та, первым вхо нератору такто л и ч а ю щ и АЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПО й потенциометр, г с я тем, что судАРственнцй номитет сссО делАм изоБРетений и отнРытий(прототип). х импульсов, блок счеом подключенный к геых импульсов, о т -целью повышения точности преобразований, он снабжен вторым блоком счетапервым входом подключенным к выходугенератора тактовых импульсов, цепьюиз последовательно соединенных сумматора, блока сравнения, цифро-аналогового преобразователя и управляемого генератора, блоком памяти, подключенным к второму входу блока сравнения, выход управляемого генератора подключен к вторым входам первого и второго блоков счета, первый и второй входы сумматора соединены с выходами соответственно первого и второго блоков счета, выход генера-. тора тактовых импульсов - с вторым входом цифро-аналогового преобразователя и щеткой потенциометра, третьи входы первого и второго блоков счета связаны с соответствующими крайними выводами потенциометра, каждый из блоков счета выполнен в виде цепи из последовательно соединенных конденсатора, компаратора, триггера, элемента И,. счетчика, пластина конденсатора-, подключенная к компарато" ру в каждом из блоков счета, является третьим входом блока, вторые плас- Се тины конденсаторов заземлены, вторые входы триггера и счетчика ви кахцом из блоков счета являются первым входом блока, второй вход элемента И в каждом из блоков счета является вторым входом блока, а выход счетчика в каждом из блоков счетаМ является выходом блока. ООСЮ1093888 ляется третьим входом блока, вторыепластины конденсаторов заземлены,вторые входы триггера и счетчика вкаждом из блоков счета являются пер 5 вым входом блока, второй вход эле"мента И в каждом иэ блоков счета является вторым входом блока, а выход счетчика в каждом из блоков счета является выходом блока0На чертеже представлена блоксхема преобразователя.Преобразователь содержит потенциометр 1, первый блок 2 счета, сос 5тоящий из конденсатора 3 последова.Утельно соединенных компаратора 4,триггера 5, логического элемента Й 6счетчика 7, генератора 8 тактовых импульсов, блок 9 памяти, последовате 0льно соединенные управляемый генератор 10; цифро-аналоговый преобразо -ватель 11, блок 12 сравнения, сумматор 13второй блок 14 счета, состоящий из конденсатора 15, последовательно соединенных компаратора 16,триггера 17, логического элемента И18, счетчика 19.Конденсатор 3 соединен с одним иэвыводов потенциометра 1 и входомкомпаратора 4. Конденсатор 15 соеди-нен с другим выводом потенциометраи входом компаратора 16, Вторыеэлектроды каждого из конденсаторов 3и 15 заземлены. Генератор тактовыхимпульсов соединен с щеткой потенциометра 1, одним из входов триггеров5 и 17, одними из входов счетчиков7 и 19 и одним из входов цифро-аналогового преобразователя 11. Выводыблоков и 14 .чета -,одключены к входам сумматора 13. , : 9 памяти связан с од, .";.з:хо,д,ов блока 12 сравнения. Уьразляемый генератор 10 подключен к вторы.; входам логическихэлементов ". 6 н 18,Известен преобразователь угла поворота в электрический сигнал, содержащий тороидальный каркас с расположенным на его поверхности токо- проводящим элементом,и токосъемный элемент, выполненный в виде гибкого проводящего стержня 1 3.Недостатком устройства является низкая точность преобразования.Наиболее близким к изобретению является преобразователь угла поворота, содержащий потенциометр, генератор тактовых импульсов, блок счета, первым входом подключенный к генера" тору тактовых импульсов 2.Недостатком известного устройства является невысокая точность измерений, обусловленная влиянием мешающих параметров, в частности нестабильности питающего напряжения. 25Цель изобретения - повышение точности преобразований.Поставленная цель достигается тем, что преобразователь угла поворота, содержащий потенциометр, генератор тактовых импульсов, блок счета первым входом подключенный к генератору тактовых импульсов, снабжен вторым блоком счета, первым входом подключенным к выходу генератора тактовых импульсов, цепью из после 35 довательно соединенных сумматора, блока сравнения, цифро-аналогового преобразователя и управляемого генератора, блоком памяти, подключенным к второму входу блока сравнения, вы 40 ход управляемого генератора подключен к вторым входам первого и второго блоков счета, первый и второй входы сумматора соединены с выходами соответственно первого и второго45 блоков счета, выход генератора тактовых импульсов - с вторым входом цифро-аналогового преобразователя и щеткой потенциометра, третьи входы первого и второго блоков счета связаны с соответствующими крайними выводами потенциометра, каждый из блоков счета выполнен в виде цепи из последовательносоединенных конденсатора, компаратора, триггера, элемента И, счетчика, пластина конденсатора, подключенная к компаратору в каждом из блоков счета, яв Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться, в частности в устройствах управления манипуляторами роботов,Щетка пот-:.нц,ометра 1 соединена . с валом гривода манипулятора, При повороте вала в каждом плече-потенциометра образуются пропорциональные величие- сопрот ивлений. Конденсаторы 3 и 15 составляю 1 с сопротивлениями плеч потенциометров цени, постоянные времени которых изменяются в зависимости от угла поворота вала.Гон;.,г;тор 8 тактовых импульсов г".нерирует як овые импульсы. Эти им,у.":.1 гы -лковре енно и"ступают на обе М.,-: . ч, ха один -;з входов триггерана оппн з входов счетчиков7 и 19 и на один из входов цифро-аналогового преобразователя 11. Компараторы 4 и 16 вырабатывают перепады вмоменты достижения напряжением на .конденсаторах 3 и 15 определенных 5уровней,Триггеры 5 и 17 изменяют свое состояние под воздействием импульсовгенератора тактовых импульсов а такЭ Оже перепадов с выходов компараторов.Логические элементы И 6 и 18 пропускают импульсы, поступающие с выходауправляемого генератора 10, толькопри наличии разрешающих уровней навыходах триггеров 5 и 17, Счетчики157 и 19 подсчитывают числа импульсов,поступающие через логические элементы И 6 и 18. Сумматор 13 суммируетчисла импульсов, записанные в счетчиках 7 н 19. Блок 9 памяти хранит .20эталонное число импульсов, эквивалентное полному углу поворота щетки потенциометра 1.Блок 12 сравнения производит вычитание числа импульсов сумматора 13 ииз числа импульсов, ханящегося вблоке 9 памяти.Цифро-аналоговый преобразователь11 преобразует остаток операции вычи 50тания в аналоговый сигнал.Управляемый генератор 10 генерирует импульсы, частота которых пропорциональна амплитуде выхода цифроаналогового преобразователя 11.Устройство работает следующим образом.Импульс генератора 8 тактовых импульсов, устанавливает триггеры 5 и17 в такое положение, при котором сих выходов поступают сигналы, откры 40вающие логические элементы И 6 и 18,Одновременно передний фронт этого импульса производит сброс в нуль содержания счетчиков 7 и 19. Импульсыуправляемого генератора 10 проходят45через открывающиеся логические элементы И 6 и 18, записываются в счетчиках 7 и 19 до тех пор, пока с выходов триггеров 5 и 17 не поступают разрешающие сигналы.50Цикловой импульс проходит такжечерез плечи потенциометра 1 на конденсаторы 3 и 15. Начинается их заряд по экспоненте. В моменты достижения напряжениями конденсаторов определенных пороговых уровней срабатывают компараторы 4 и 16, переключающие триггеры 5 и 17. Теперь с их выходов поступают запрещающие сигналы, закрывающие логические элементы И 6 и 18, счет импульсов счетчиками 7 и 19 прекращается.Так как постоянные времени КС- цепей, образованные плечами потенциометра 1 и конденсаторами 3 и 15, пропорциональны величинам сопротивлений плеч, т.е. углу поворота вала, то в счетчиках 7 и 19 оказываются записанными числа импульсов, соответствующие углам поворота щетки от начального состояния. Сумма двух.углов является неизменной величиной, равной 360, поэтому и сумма импульсов в сумматоре также должна быть неизменна.Накапливание импульсов в счетчиках 7 и 19 не происходит, так как фронты каждого импульса генератора тактовых импульсов производят сброс в нуль их содержания. Спад каждого импульса генератора тактовых импульсов разрешает запись информации из блока 12 сравнения в цифро-аналоговый преобразователь 1 при этом структура в целом работает с постоянной тактовой частотой.В реальных условиях вследствие+ .влияния возмущающих факторов сумма импульсов в сумматоре 13 непостоянна, образуется погрешность измерений. Наибольшая часть погрешности обуславливает ся нестабильностью напряжения питания, например изменяется порог срабатывания в компараторах, т.е. длительнос" ти временных интервалов увеличиваются или уменьшаются пропорционально. Образуется погрешность преобразования углов поворота по каждому блоку 2 и 14. Компенсирует погрешность совокупность блоков 9 - 12. Число импульсов в блоке 9 памяти является задаю" щим для замкнутой статической системы с отрицательной обратной связью, образованной блокоМ 2 сравнения, цифра-аналоговым преобразователем 11, управляемым генератором 10, логическими элементами И 6 и 18, счетчиками 7 и 19, сумматором 13. По" этому число импульсов в сумматоре 13 всегда меньше по отношению к числу импульсов в блоке 9 памяти, разность между ними образует сигнал рассогласования в цифровой форме на выходе блока 12 сравнения. Этот сигнал через цифро-аналоговый преобразователь 11 управляет частотой генератора 10.1093888 3 ИИПИ Заказ 3409/32 Тираж 587 одписн Патевт", г. Ужгород, ул,Проек 4 Так например, если по какой-либопричине число импульсов в сумматоре13 уменьшается, то частота управляемого генератора 10 возрастает, компенсируя убывание содержания сумматора 13. Таким образом, сумма чиселимпульсов в счетчиках 7 и 19 поддерживается относительно неизменной и независит от угла поворота щетки потенциометра 1,ОПусть форма импульсов изменяетсяпод влиянием ,возникающих факторов,например нестабильности напряженияпитания, повышения температуры окружающей среды и т.д, Так как возмущение .1действует одновременно на оба блокасчета, то возникающие в них погрешности имеют один и тот же знак.Пусть движок потенциометра 1 находится в среднем положении, тогда результаты каждого блока счета одинаковы, Возникающие погрешности выражаются в виде дополнительных чиселимпульсов в счетчиках 7 и 19, приэтом сумма в сумматоре 13 возрастает,что приводит к уменьшению разностного сигнала на выходе блока 12 сравнения, убыванию частоты управляемогогенератора 10 импульсов и, как следствие, компенсации избыточных чиселимпульсов в счетчиках 7 и 19, т.е,снижению ошибок измерения, Такойже эффект проявляется и при любомдругом положении движка потенциометра 1,Таким образом, предлагаемый преобразователь угла поворота в несколькораз повышает точность преобразованияугла по сравнению с известными преобразователями, так как преобразуемые величины на выходах блоков преобразователя охватываются действиемотрицательной обратной связи. Крометого, преобразователь дает точные отсчеты угла поворота в тактовые моменты независимо от начала угла поворота, т.е. потери информации в нем неткак это имеет место при утрате импульсов в преобразователях, основанных,например, на фотосчитывании меток,нанесенных вдоль края прозрачногодиска.