Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоцидлистичеснихРЕСПУБЛИК БО 1108482 за) 6 08 С 9/04ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. 11 й ЖИИЛ(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 1013998,кл. 6 08 С 9/04, 1981.(54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРО.ТА ВАЛА В КОД по авт. св, У 1013998,отличающийся тем,что,сцельюрасширения функциональных возможностейпреобразователя, в него введен второй одновибратор, а в разрыв связи выхода первого делителя со входом первого одновибратора включены пятый делитель частоты и комму. татор, выполненный на двух переключателях, выход первого делителя частоты соединен че. рез пятый делитель частоты с первым неподвижным контактом первого переключателя коммутатора и непосредственно - со вторымнеподвижным контактом первого переключа. теля коммутатора, подвижный контакт кото. рого соединен со входом первого одиовибра.тора, выход которого соединен через второйодновибратор с подвижным контактом второго переключателя коммутатора, первый не.подвижный контакт которого соединен с тре.тьим входом счетчика2 3первого одновибратора включены пятый делитель частоты и коммутатор, выполненный надвух переключателях, выход первого делителячастоты соединен через пятый делитель частотыс первым неподвижным контактом первогопереключателя коммутатора и непосредствен.но - с вторым неподвижным контактом пер.вого переключателя коммутатора, подвижныйконтакт которого соединен со входом первогоодновибратора, выход которого соединенчерез второй одновибратор с подвижным кон.тактом второго переключателя коммутатора,первый неподвижный контакт которого соединен с третьим входом счетчика,На фиг. 1 представлена функциональнаясхема преобразователя угла поворота вала вкод; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющиеработу преобразователя.Преобразователь угла поворота вала в кодсодержит источник 1 питания, фазовращатель2, блок 3 формирования импульсов опорногои измерительного сигналов, делитель 4 частоты,переключатель 5, одновибраторы 6, 7, счетчик8, регистр 9, блок 3 формирования имнуль.сов опорного и измерительного сигналов содержит формирователь 10 тактовых импульсов,триггеры 11, 12 и 13, синхронизаторы 14, 15и 16, элементы И 17, 18 и 19, делители 20,21 и 22 частоты, комбинационный сумматор23, делитель 24, элемент ИЛИ 25, формировате.ли 26, 27 и 28 импульсов, генератор 29импульсов, комбинационный сумматор 23 имеетвыходы 30 (сумма) и 31 (перенос),Преобразователь работает следующим образом.От источника 1 питания подается синусоидальное напряжение (см, фиг,2 а) на фазовращатель2.Формирователь 10 тактовых импульсов формирует две последовательности чередующихсятактовых импульсов (ТИ 1 и ТИ 2), длитель.ность которых равна длительности импульсовгенератора 29 импульсов, а частота на его выхо.дах равнагти= Фиг=где 1 1 - частота первой и второйти 1 ф ти 2последовательности тактовых импульсов ТИ 1,ТИ 2;1 - частота генератора 29 импульсов.Частота генератора 29 импульсов и коэффи.циент деления делителей 20, 21 и 22 частотыпри заданной частоте опорного сигнала источника 1 питания выбирается, исходя из требуе.мой дискретности преобразованчя фазы из сооношенияти 1 ти 2 г = - = - =21 ы К йи ос 3 110848Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть испольэо.вано в фазовых системах программногоуправления.Наиболее близким техническим. решениемк предлагаемому является преобразовательугла поворота вала в код, содержащийисточник питания, подключенный к входупервого формирователя импульсов и входуфазовращателя, выход которого подключен 10ко входу второго формирователя импульсов,генератор импульсов, первый элемент И, вы.ход которого соединен с первым входомсчетчика, выход первого формирователяимпульсов соединен с первым входом первого 15.триггера, Ълок тактовых импульсов, триггеры,синхронизаторы, элементы И и ИЛИ, делителичастоты, одновибратор, третий формировательимпульсов, регистр и комбинационный сумма.тор, первый выход которого соединен спервым входом элемента ИЛИ, выход кото.рого соединен с вторым входом счетчика,выход счетчика соединен с первым входомрегистра, выходы второго и третьего формирователей импульсов соединены с первымивходами соответствующих триггеров, выходывсех триггеров соединены с первыми входамисинхронизаторов, выходы которых соединены спервыми входами элементов И, выходы элементов И через соответствующие делителичастоты соединены с вторыми входами тригге.ров, выход первого делителя частоты черезодновибратор соединен со вторым входом регистра, выходы второго и третьего элементовИ соединены со входами комбинационного сумматора, второй выход которого через четвер.35 тый делитель частоты соединен со вторым входом элемента ИЛИ, первый выход блока тактовых импульсов соединен со вторыми вхо. дами первого синхронизатора, второго и третьего элементов И, второй выход блока так 40 товых импульсов соединен со вторыми входами первого элемента И, второго и третьего синхронизаторов, выход фазовращателя со входом третьего формирователя импульсов, а вы 45 ход генератора импульсов соединен со входом блока тактовых импульсов 111.Недостатком известного преобразователя является отсутствие воз .южности измерения скорости вращения вала, т.е, ограниченные функциональные возможности.50Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения возможности измерения скорости вращения контролируемого вала.Поставленная цель достигается тем, что в 55 преобразователь угла поворота вала в код введен второй одновибратор, а в разрыв связи выхода первого целителя частоты со входомгде й - коэффициент деления делителей 20,21 и 22;1 - частота опорного сигнала источника 1питания.Сигналы с выходов формирователей 2628 5(см. фиг. 2 в, г н д) поступают на входытриггеров 11-13.Сигнал с выхода элемента И 17 (см.фиг, 2 е) подается на вычитающий вход счет.чика 8. Сигнал с элементов И 18, 19 (см.фиг. 2 ж, з) подается на суммирующие входыкомбинационного сумматора 23, Сигналы с выхода 30 подаются на элемент ИЛИ 25 черезделитель 24 частоты, имеющий коэффициентделения 2, а с выхода 31 непосредственно,Результирующий сигнал с выхода элементаИЛИ 25 (см, фнг. 2 и) подается на суммиру.индий вход счетчика 8 н представляет собойпоследовательность пачек отсчетных импульсов,следующих одна за другой, прн частоте импуль сов в пачках равной тизгПри установке переключателя 5 в положение 1 преобразователь работает в режимепреобразования угла поворота вала в код, Вэтом случае с выхода делителя 20 (см, фиг.2 к)через переключатель 5 импульсы через одно.вибратор 6 подаются на регистр 9, При не.подвижном вале фаэовращателя 2 (см, фиг.2 б)при любом его положении количество импульсов, поступающих на суммирующий и вычитающий входы счетчика 8, одинаково и результат отсчета, который переписывается в регистр9 за каждый период следования импульсовс одновнбратора 6 (см. фиг,2 л) не изменя.ется,При повороте вала фазоврашателя 2(см. фиг, 2 б), соответствующем отставанию фа.эы, например аЧв сигнале с выхода элемента ИЛИ 25 (см, фиг. 2 и) этому изменению 40фазы соответствует отсутствие импульсов, и насуммирующий вход счетчика 8 поступаетменьшее количество импульсов, чем на еговычитающий. Результат отсчета, переписываемыйв регистр 9, соответствует изменению фазы 45ЛУсо знаком минус, При повороте валафазовращателя 2, соответствующему опереже.нию фазы, например Ьт" в сигнале с элементаИЛИ 25 этому изменению фазы соответствуетдвойное количество импульсов (см, фиг,2 и),и на суммирующий вход реверсивного счетчика 8 поступает большее количество импульсов,чем на его вычитаюший. Результат отсчета,переписываемый в регистр 9, соответствует из.мененню фазы й со знаком плюс. Как следу.5ет из временных диаграмм, изменению фазыизмерительного сигнала относительно опорного.на 2 л радиан в регистре 9 установится число,равное коэффициенту деления делителей 20, 21 и 22. Изменению числа в регистре на 1 соот. ветствует поворот вала фазовращателя 2 на дис крету угла й, равнуюЛ =2рйгде р - число парлолюсов фазовращателя,При повороте вала фазовращателя 2 наугол + в в счетчике 8 накапливается2 Лчисло1+ вйъ,в 2 лкоторое с частотой сигнала с выхода одновиб. ратора б перепнсываетая с соответствующим знаком в регистр 9. Злюсь е - количество оборотов ваяя фазоарваВтаЖ,В положении 1 преобрвэователь работает в режиме преобразования скорости угла пово. рота вала в код, При этом импульсы с выхода делителя 20 (см. фиг. 2 к) частоты подают на вход делителя 4 частоты, имеющего коэффициент деления й, численно равный Со . С выхода делителя 4 частоты импульсы циклически с частотой равной,Ж и1 ЦЮпереписывают через одновибратор 6 результат отсчета за время, равное -1 с из счетчикаГ8 в регистр 9, н через одновибратор 7 (см. фиг. 2 м) происходит сброс счетчика 8 в нуль, обеспечивая следующий цикл измерения, Импульсы с одновнбраторов 6 я 7 занимают промежуток времени между импульсами ТИ 1 и ТИ 2.Частота на выходе фазовращателя 2 равнафес + фгде ЙФ - девиация частоты ка выходе фйф зовращателя 2, связанная со скоростью вращения вала фаэовращателя 2 следующим соотношениемв 1и =Ргде в - количество оборотов вала фаэовращателя 2 в сек,При любом положении вала фазовращателя 2, при и О, М=О когда Ф щ Ф и количество импульсов пачек с элементов И 17 и ИЛИ 25, поступающих на суммирующий и вычитающий входы счетчика 8 зе каждый период отсчета сигнала одновибратора 7, оди. каково, и результат отсчета, перепнсываемый нэ счетчика 8 в регистр 9 за период сигтвла одновибратора 6, равен нулю.При вращении вала фазовращателя в сторо ну отставания фазы ЛЧили опережения Ю 2 (см. фиг, 2) со скоростью, равной н 1 об/сек,примем р=1, тогда И=1 Гц, частота на выходе фазовращателя становится равной, ул.Проектная атеят, т.Уй Ф 1 + 1 (Гц), Это означает что за каж.дый период сигнала одновибратора 7 измерительный сигнал относительно опорного изменя.ется на 2 л радиан и в счетчике 8 накапли.вается число, равное й, которое переписывается сигналом с одновнбратора 6 в регистр 9со знаком, соответствующим направлениювращения,При вращении вала фазовращателя 2 с угловой скоростью, равной 2 Ул, в счетчикеза каждый отсчетный период сигнала с одновибратора 7 накапливается число, равноеЬЩ которое переписывается в регистр 9 сигналом с одновибратора 6,Максимальное значение девиации частоты 15й 1 Ф (и) в предлагаемом преобрзователеопределяется из выражения максимальной угловой скорости преобразователя равнойИ осы = ос или п = иф Р 2 Р и с учетом числа пар полюсовосльщк 2 РДискретность измерения скорости при этомопределяется выбором частоты 1,. генератора29 и коэффициентом деления делителей 20,21, 22 н равна23 1,й=И йТаким образом, предлагаемый преобразовательс цифровой индикацией осуществляет измерениекоординатной скорости управляемого элементастанка с ЧПУ, при этом механическая привязкадополнительного фазового датчика не требуется.Экономический эффект от применения пред-;лагаемого изобретения определяется его техническими преимуществами,