Датчик углового положения, скорости и ускорения вращения вала

(71) Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбьппева(56) Авторское свидетельство СССРУ 01740, кл. С 01 Р 3/489,27.09.83.(54)(57) ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ,СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ВАЛАпо авт.св. Ф 101740, о т л и ч а - .ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости в него дополнительно введены блоксуммирования частот, последовательно соединенные второй фазовый детектор, второй управляемый генератор и второй делитель частоты, причем выход триггера старшего разряда второго делителя частоты соединен с входом первого фазового детектора, выход триггера 1.-го разряда второго делителя частоты соединен с входом блока суммированиячастот, другой вход которого соединен с выходом схемы запрета, выходблока суммирования частот черезпервый делитель частоты соединен свходом второго фазового детектора,другой вход которого подключен квыходу фазовращателя, выход второго управляемого генератора подклю-,чен к информационному входу ключа,а выход старшего разряда первогосчетчика соединен с входом формирователя задержанных импульсов.Изобретение относится к областиизмерительной техники и может бытьиспользовано в качестве датчикауглового положения, мгновенной скорости.и ускорения вращения вала вточных цифровых системах автоматического управления и является усовершенствованием устройства по авт,св, Р 1101740.Целью изобретения является повышение точности измерения скоростивРащения и улучшения помехоустойчивости,На чертеже изображена структурная схема предложенного датчика.Датчик содержит генератор 1 импульсов, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика 2, выполненного на триггерах, выход старшего разряда счетчика 2 через формирователь 3 опорных сигналов, соединен с гходом фаэовращателя 4, подключенного своим выходом к входу первого нуль-органа 5. Выход первого иуль-органа 5 соединен с входом разрешения записи первого регистра б, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих триггеров счетчика 2. Выход генератора импульсов соединен также с первым входом,"хемы 7 запрета, управляющий вход каждой подклю - чен к выходу триггера -го разряда первого счетчика 2. Выход схемы 7 запрета соединен с первым входом блока 8 суммирования частот, выход которого через первый делитель 9 частоты соединен с одним из входоы второго фазового детектора 1 О, другой вход которого подключен к выходу фаэовращателя 4. Выход второго фазового детектора 10 соединен с входом второго управляемого генератора 11, подключенного своим выходом к входу второго делителя 12 частоты, выход триггера х-го разряда которого подключен к второму рходу блока 8 суммирования частот, Выход второго управляемогр генератора 11 соединен также со счетным входом второго счет чика 13 через ключ 14, упра зляюший вход которого соединен с выходом дополнительного триггера 15, Вход сбро са триггера 15 соединен с выходом перврго счетчика 2, Выход первого счетчика 2 соединен также с входом формирователя 16 импульсов, первый выход которого подключен к входу10 15 20 25 ЗО 35 40 разрешения записи.второго триггера 17, информационные выходы которого соединены с соответствующими выходами триггеров второго счетчика 13,вход предустановки которого подключен к второму выходу Формирователя1 б задержанных импульсов, третийвыход Формирователя 1 б соединен свходом установки в единичное состояние дополнительного триггера 15. Выход триггера старшего разряда второго делителя 12 частоты подключен к входу первого фазового детектора 18 выход которого подключен к входу Фильтра 19 нижних частот и входу интегратора 20, Выход интегратора 20 подключен к входу суммирующего элемента 21, другой вход которого подключен к выходу первого фазового детектора 18. Выход суммирующего элемента 21 соединен с входом первого управляемого генератора 22, выход которого подключен к второму входу первого фазового детектора 18.Датчик работает следующим образом,Первый счетчик 2 выполняет функцию делителя частоты Г генератораина коэффициент 2 , так что на вы 1 ходе старшего и-го разряда счетчика 2 образуются прямоугольные имн пульсы с частотой Г =Г/2 , Формирователь 3 вырабатывает иэ выходных периодических сигналов первого счетчика 2 опорные напряжения фазовращателя 4, Первый нуль-орган 5 формирует иэ выходных синусоидальных сигналов фаэовращателя 4 прямоугольные периодические сигналы, по переднему фронту которых осуществляется запись кода первого счетчика 2 в первый регистр б. В первом регистре фиксируется код текущего углового положения вала. ФВыходные сигналы генератора 1 поступают также на первый вход схемы 7 запрета, на управляющий вход которой поступают сигналы с частотой3Г/2 с -го разряда первого счетчи 50 ка 2, которые запрещают прохождение через схему 7 каждого импуль 1. са с номером 2, Импульсы выходасхемы 7 запрета, имеющие среднюючастоту следования, равную Г(2 -1)/2поступают на первый вход блока 8 суммирования частот, на второй вход которого поступают сигналы с выхода триггера 1.-го разряда второго делителя 12 частоты, частота которых в дЪа раза ниже частоты Й импульсовг второго управляемого генератора. 11. Следовательно, частота сигналов Е .на выходе блока 8 суммирования частот равнаЕ. =Е(2 - 1)/2+Г /2 (1) е Первый и-разрядный делитель 9 частоты делит выходную частоту блока суммирования частот на 2", следовательно, на первый вход второго Фазового детектора 10 поступают сигзкалы с частотой Е /2На второй вход Фазового детектора поступают выходные сигнальг фаэо- вращателя 4 с частотой Р + Рвр . Выходной сигнал второго фазового детектора 10, воздействуя на управ:ляющий вход второго генератора 11, изменяет его частоту таким образом, что при постоянном значении Рв частота сигналов на обоих входах Фазового детектора равнаР (2 -1)./2+Ег/22 о врИУчитывая, что Р 2 =Е, на основании выражения (2 можно:записать=Г + Р (3) Выходные сигналы второго управляемого генератора 11 поступают непос- Вредственно в блок вычисления частоты вращения и через делитель 2 в блок вычисления ускорения.Второй счетчик 13 вместе с ключом 14, дополнительным триггером 15, формирователем 16 задержанных импульсов и регистром 17 образуют блок вычисления частоты вращения. Второй счетчик 13 имеет 0 цифровых разрядов и один знаковый, причем число 0 выбирается из условиягде Р - максимальная измеряемаявр моксчастота вращения;Т =1/Ро - период опорного сигнала.По переднему фронту выходного сигнала первого счетчика 2 переходит в нулевое состояние дополнительный триггер 15 и одновременно запускает-. ся формирователь 16 задержанных импульсов. Сигнал с выхода триггера 15У воздействуя на управляющий вход ключа 14, прекращает поступление импульсов второго управляемого генератора 11 на счетный вход второго счетчика 13, Через время, достаточное для,переноса в счетчике 13, вырабатывается первый импульс формирователя6, который поступает на вход разрешения записи второго регистра 17 иосуществляет запись кода счетчика13 во второй регистр 17,второй импульс формирователя 15, воздействуя 10 на входы предустановки второго счетчика 13, осуществляет запись в счетчик 13 кода, соответствующего промежутку времени между появлением первого и.третьего выходных импульсов 15 формирователя 15. Импульс с третьего выхода формирователя 16 переводит в единичное состояние триггер15, в результате чего открываетсяключ 14 и сигналы второго управляе мого генератора 1 1 вновь поступаютна вход счетчика 12. Таким образом, во втором регистре 17 зафиксируется код счетчика 13 25 в конце каждого периода Т выходного сигнала первого счетчика 2. Пустьпервоначально Р =О, т.е. Е =й иэа период Т второй генератор 11ввырабатывает 2 импульсов. Тогда 30 за пеРиод Тс втоРой счетчик 13 заполнится 2". раэ импульсами второго генератора 11 и по концу периода То как . цифровых, так и знаковый разряды второго счетчика 13 левРейдут в нулевое состояние, ЕслиРвО, .то за период Т , кроме 2оимпульсов, второй генератор 11 согласно выражению 3) выработает ещеТ Р 2 импульсов, которые согласо40 но выражению (4) не вызовут переполнения цифровых разрядов второгосчетчика 13, а знаковый разряд счетчика 13 в конце периода То будет внулевом состоянии. Следовательно,во втором регистре 17 будет зафиксирован прямой код.частоты вращения Рс коэффициентом Т 2 " . Если Г0врто во втором регистре 17 будет зафиксирован дополнительный код час тоты вращения.Фазовый детектор 8, Фильтр 13,интегратор 20, суммирующий элемент21 и управляемый генератор 22 обра,зуют блок вычисления ускорения.1213417 глодое уснорюнце Составитель Ю МРУчко р шева Техред М,Пароцай КорректрТираж 778 Под рственного комитета С зобретений и открытий а, Ж, Раушская наб но аказ 778/55 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Моск