Преобразователь фазового сдвига в цифровой код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследователь; ский, проектно-конструкторский и технологический институт релестрое-ния(56) 1. Зверев А,Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. МЭнергия ф , 1974, с. 75.2. Авторское свидетельство СССР Р 443481, кл. Н 03 К 13/20, 1973 ( прототи и) .(54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗОВОГО СДВИГА В ЦИФРОВОЙ КОД, содержащий формирователи опорного и измеряемого сигналов, кварцевый генератор, соединенный с входами блока измерения периода входного сигнала и управляемого делителя с переменным дробным коэффициентом деления, узел за 801104438 А З(5 П С 01 К 25 00 Н 03 К 20 дания коэффициента усиления, последовательно соединенные ключ, счетчик, регистр и схему управления, о т л и ч ающи й с ятем, что, сцелью повышения точности и расширения функциональных возможностей в него введены делитель частоты и триггер, при- . чем выход кварцевого генератора соединен с первым входом ключа, выход формирователя измеряемого сигнала подключен к второму входу блока измерения .периода входного сигнала, выход которого соединен с вторымвходом управляемого делителя с переменным дробным коэффициентом деления, третий вход которого подключен к выходу узла задания коэффициента усиления,а выход через делитель частоты и триггер связан с вторым входом ключа при этом первый выход схемы управления соединен с установочными входами С делителя частоты триггера и регистра, ее второй выход соединен с выходомСброссчетчика, а вход - с формирователем опорного сигнала. МайИзобретение относится к вычислительной технике, в частности к цифровым системам измерения и регулирования и может быть использовано ввысокочастотных системах измерения иавтоматического регулирования исполни тельных механизмов с фазовыми датчиками положения.Известны преобразователи фазовогосдвига, заданного двумя последовательностями сигналов, в цифровой 10код, содержащие формирователи опор-ного и измеряемого сигналов, Фазовыйдискриминатор, ключи, генератор,счетчик, регистр и блок управления. 1Однако преобразователи сложны, необеспечивают измерения при фазовыхсдвигах, превышающих Ф 2 и, не облада-ют универсальностью как по типу Фазовращателя, так и по виду измерения.Наиболее близким к изобретению р 0по технической сущности является преобразователь фазового сдвига н цифровой код, содержащий формирователиуправляющих импульсов опорного и измеряемого сигналов, генеРатоР кван- р 5тующих импульсов, соединенный с входом делителя частоты, ключи, счетчик,схему управления, блок измеренияпериода входного сигнала, регистр иузел задания коэффициента усиления,а делитель частоты выполнен управляемым с дробным переменным коэффициентом деления, причем выходы генератора квантующих импульсов и формирователя управляющих импульсов опорногосигнала подключены к входам блока из"З 5мерения периода входного напряжения,выход которого соединен с первымуправляющим входом делителя частоты,второй управляющий вход которого подключен к выходу узла задания коэффициента усиления, а выход через ключи счетчик - к регистру 2.Недостатком известного преобразователя является то, что в нем непредусмотрено измеРение скорости фазо ного сдвига, Однако в электропринодах с полностью цифровым управлениемнеобходимо представление скорости фазового сдвига в циФровом коде,цель изобретения - расширение 50функциональных возможностей и повышение точности,Указанная цель достигается тем,что в преобразователь Фазового сдвига н цифровой код, содержащий Формирователи опорного и измеряемогосигналов, кварцевый генератор, соединенный с входами блока измерения периода входного сигнала и управляемогоделителя с переменным дробным коэффициентом деления, узел задания коэффициента усиления, последовательносоединенные ключ, счетчик, регистри схему упранления, введены делительчастоты и триггер, причем выход кварцевого генератора соединен с первым 65 входом ключа, выход формирователя измеряемого сигнала подключен к второму входу блока измерения периода нходного сигнала, выход которого соединен с вторым входом управляемогоделителя с переменным дробным коэфФициентом деления, третий вход которого подключен к выходу узла заданиякоэффициента усиления, а выход через делитель частоты и триггер связан с вторым входом ключа, при этомпервый выход схема управления соединен с установочными входами делите"ля частоты триггера и регистра, аее второй выход соединен с входомСброс счетчика,. а вход - с фомирователем опорного сигнала,На чертеже представлена структурная схема предлагаемого преобразователя.Преобразователь содержит кварцевыйгенератор 1, формирователи 2 и 3 импульсов опорного и измеряемого сигналов соответственно, блок 4 измерения периода входного напряжения, уранляемюй делитель 5 с переменнымдробным коэффициентом деления, узелб задания коэффициента усиления,последовательно соединенные ключ 7,счетчик 8 и регистр 9, схема 10 уп"равления, счетчик 11, регистр 12,ключ 13, логический элемент 14, последовательно соединенные накапливаю,щий сумматор 15 и формирователь 16,две группы ключей 17 и 18, последовательно соединенные делитель 19частоты и триггер 20, соединенный сосхемой 10 управления. Счетчик 8 работает на сложение импульсов и в зависимости от требований к выходномукоду может быть выполнен двоичным,либо двоично-десятичным, Узел б задания коэффициента усиления представляет собой коммутационное устройство,выполненное, например, на тумблерах,причем число Н задается в дополнительном коде. Счетчик 11 блока 4 выполнен двоичным и работает на сложение импульсов. Преобразователь работает следующим образом,В исходном положении счетчики 8 и 11 находятся н нулевом состоянии. В момент перехода напряжения 0 ф через ноль на выходе формирователя 3 возникает сигнал, поступающий на вход блока 4 измерения периода, который преобразует код периода опорного сигнала в код числа К 1, пропорциональный измеряемому периоду Т, который управляет коэффициентом деления К- Н/Б управляемого делителя с перемейным дробным коэффициентом деления, при этом его выходнаяйчастота 1: фчерез ключ 13а "а.йоступает на счетчик н течение промежутка времени,1, соответствующего ,фазовому сдвигу измеряемого напряже= ния относительно опорного напряжения. Число, зафиксированное в счетчике, по сигналу схемы 10 управления, за" писывается в регистр 12, на вход сум матора 15 через группу ключей 17 с выхода регистра 12 с частотой Е пос- тупает число М 4, соответствукщее периоду Т входных сигналов, а в момент переполнения сумматора,15 по импульсу 1 О формирователя 16 с выхода узла 6 задания коэффициента усиления на вход сумматора поступает число И в дополОнительном коде, что соответствует вычитанию иэ содержимого сумматора числа ИИмпульсы переполнения с выхода сумматора 15 подаются на вход делителя 19. Его коэффициент деления К зыбирается таким, чтобы при неподвижном фаэовращателе частота Ена выходе делителя 19 была равна опорной час.тоте Е. Импульсы с выхода делителя 19 по йереднему фронту устанавливают триггер 20 в единичное состояние и импульсы с выхода генератора 1 через ключ 7 начинают поступать на вход счетчика 8. Через промежуток времени 14 соответствующий фаэовому сдвигу измеряемого напряжения О относительно опорного напряжения О за период ЗО То опорной частоты Е, в момент пере. хода напряжения О через нуль на вы- ходе Формирователя 2 возникает импульс при помощи которого делитель 19 и триггер 20 устанавливаются в нулевое 35 состояние, и число Нй Е, зафиксированное в счетчике 8, эапйсмвается в регистр 9, Далее на втором выходе схеьы 10 управления, подключенном к установочному входу счетчика 8, образуется импульс, устанавливающий последний в нулевое состояние.Процесс измерения фазового сдвига происходит циклически с частотой Е входного сигнала ОЧисло Я, выбирают таким, чтобы при заданной точности измерения периода входного напряжения О в рабочем диапазоне изменения частоты входных напряжений О и О 4 выполнялось соотношение И/Ы с 1.Таким образом, поскольку цифровой код Н на выходе регистра 9 прямо пропорционален промежутку времени 1 между переходами напряжений О и О 4 через ноль за период Т и скорости вращения и вала Фазовращателя, ха" рактеристика преобразователя линейна и симметрична, а период преобразования постоянный и равен Т, При этом инерционность преобразователя ие превышает периода То входного напряжения О , что позволяет испольэовать его для измерения скорости изменения фазового сдвига, а включение на выход регистра 9 накапливающего сумматора 21 фазового сдвига Н в диапазоне +21 в, где в = 1, 2, 3, позволяет выПолнять на основе предлагаемого преобразователя быстродействующие цифровые позиционные регуляторы и регуляторы скорости,Изменяя число Н, можно задавать скорость измерения фазового сдвига и его величину в пределах +2 йщ, т.е. преобразователь позволяет не только измерять фазовый сдвиг, но и задавать его.ректор С.Черни Зака одписное Филиал ППППатент, г. Ужгород, ул. Проектная,5205/32ВНИИПИ Гопо дела113035, М Тираж дарственног изобретений ква, Ж,711комитета СССоткрытийушская наб.,