Датчик углового положения и скорости вращения вала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСГУбЛИН 12787 19) 1460 Р 9 ОСУДАРСТВЕННЦО ДЕЛАМ ИЗОб ОМИТЕТ СССРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ НИ Т хронизатор 11, регистр во 13 Устр сдвиг выход щателя 4, н опорные на цепочкои гесчетчик 6сигналов, в ого ти, при мутатор ра 12 п ыходнои хараккорости, 1 з,тик р-ва ы,ПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИД(22) 03,04.85 (46) 23.12.86. Бюл. У 47 (71) Тюменское специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством (72) В.Г.Горожанкин, Ю.П.Смышляв, В.,Г.Трифонов, Э.Е,Лукьянов и А.В.Барычев (53) 771.35(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР У 934382, кл. О 01 В 3/489, 1982, ( 54) ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ И СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения- повышение точности измерений в широком динамическом диапазоне угловых скоростей и удобства представления информации при различных направлениях вращения вала. Устр-во содержит генератор 1 импульсов, счетчики 5 и 6, регистры 2, формирова - тель 3 опорных сигналов, фаэовращатель 4 и нуль-орган 8. Введены синЮоа ума коммутатор 10, счетчик 12, арифметическое устрво преобразует фазовый ого напряжения фазовравход которого подаются яжения, сформированные ератора 1 импульсов - формирователь 3 опорных код текущего углового положения вала, а приращение аэ вига - в код угловой ско чем введение в устр-во к а 10, счетчика 11 и реги озволяет получать информ об угловои скорости вращения вала впрямом коде независимо от направления вращения, Арифметическое устр-во13, включающее в себя накапливающийсумматор 14, схему 15 сравнения,одновибратор 6, регистр 7, триггер 18, ключ 19 и счетчик 20,производит операции деления .и умножения, необходимые для линеаризацииИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в, качестве датчика углового положения,и мгновенной скорости вращения вала в точных цифровых системах автоматического управления.Цель изобретения в . повышение точности измерения в широком динамическом диапазоне угловых скоростей и удобства представления информации при различных направлениях вращения вала,На чертеже представлена схема датчика углового положения и скорости вращения вала,Датчик содержит генераторимпульсов, первый регистр 2, формирователь 3 опорных сигналов, Фазовращатель 4, второй счетчик 5, первыйсчетчик 6,.синхронизатор 7, нульорган 8, второй регистр 9, коммутатор 10, третий счетчик 11, третийрегистр 1 2, арифметическое устройство 13, включающее в себя накапливающий сумматор 14, схему 15 сравнения, одновибратор 16, регистр 17,триггер 18, ключ 19 и счетчик 20.Датчик работает следующим образом,Первый счетчик 6 выполняет Функцию деления частоты генератора 1.формирователь 3, подключенный к выходу старшего разряда счетчика 6,вырабатывает из выходных периодических сигналов счетчика 6 опорные напряжения Фазовращателя с частотойПервый счетчик 6 работает поомодулю Б , где И - число импуль. сов, соответствующее полному,обороту ротора фазовращателя 4, или периоду Т опорного напряжения с частотой 1 . Нуль-орган 8 Формируетиз выходных синусоидальных сигналовФазовращателя 4 прямоугольные периодические сигналы, подготавливающиесинхронизатор к выдаче синхроимпульса. Первый импульс, поступивший свыхода генератора 1 на вход синхронизатора , после готовности его кработе запускает синхронизатор 7,и через время, достаточное для завершения переносов в счетчиках, онформирует короткий синхроимпульс,передним фронтом которого происходит перезапись кодов всех трех счетчиков в соответствующие регистры изапускается арифметическое устройство 13, При этом в первом регистре2 фиксируется код текущего углового 5 10 5 го 25 30 35 40 45 50 55 положения вала. Второй 5 и реверсив=ный 11 счетчики вместе свторым 9и третьим 12 регистрами, коммутатором 10 и арифметическим устройством 13 образуют блок вычисления частоты вращения Г, .Блок работает следующим образом,После перезаписи кодов второго5 и реверсивного 11 счетчиков соответственно во второй 9 и третий 12регистры задним фронтом синхроимпульса с синхронизатора 7 происходит обнуление второго 5 и реверсивного 11 счетчиков, после чего указанные счетчики производят подсчетимпульсов, поступивших на их счетные входы с генератора 1, причемпри появлении сигнала логического11 и0 на выходе старшего разряда второго счетчика 5 коммутатор 10 подключает выход генератора 1 к входуреверсивного счетчика 11, соответствующего работе счетчика в режимевычитания, Второй счетчик 5 работает по модулю 2 Мб, а реверсивныйсчетчик 11 - по модулю БоТаким образом, в момент появления каждого следующего импульса ссинхронизатора 7 во втором регистре 9 фиксируется прямой код, соответствующий периоду Т выходного напряжения фазовращателя 4, причемпотенциал логического д" на выходестаршего разряда второго регистра 9будет соответствовать положительнойчастоте вращения вала, а потенциал логической "1" - отрицательной,Реверсивный счетчик 11 к моменту появления каждого следующегосинхроимульса с синхронизатора 7,независимо от направления вращениявала, формирует прямой код разности1 Т=1 То-Т. Осуществляется это следующим образом,После обнуления второго 5 и реверсивного 11 счетчиков последнийработает в режиме вычитания и, если ТсТ, формирует прямой код разности Ь.ТТо-Т, Через время, равное То, реверсивный счетчик 11 обнуляется, а выход старшего разрядавторого счетчика 5, связанный с входом управления коммутатора 10, устанавливается в единичное состояние,вследствие чего коммутатор 10 переключает выход. генератора 1 на входпрямого счета реверсивного счетчика11 и, если Т)Т , к концу периодана выходах реверсивного счетчика 11формируется прямой код разности ЬТ= =Т-ТС выходов второго 9 и третьего 12 регистров прямые коды, соответствующие Т и Ю Т, подаются на инфор мационные входы арифметического устройства 13, которое запускается передним фронтом синхроимпульса с синхронизатора 7 и производит определение значения частоты вращения. 10Арифметическое устройство работает следующим образом.Передним фронтом синхроимпульса с синхронизатора 7 запускается одно- вибратор 16. По переднему фронту им пульса с выхода одновибратора 16 происходит обнуление счетчика 20 и накапливающего сумматора 14Задним фронтом этого же импульса триггер 18 устанавливается в единичное состоя ние, разрешая тем самым прохождение импульсов с генератора 1 через ключ 19 на счетный вход счетчика 20 и тактовый вход накапливающего сумматора 14, Таким образом на выходе 25 накапливающего сумматора 14 присутствует код числа, равный И и , где Б - число, соответствующее периоду Т выходной частоты фазовращателя 4эа и - число импульсов, поступивших 30 с генератора 1 на тактовый вход накапливающего сумматора 14.Разрядность накапливающего сумматора 14 определяется разрядностью второго счетчика 5 датчика. Так как второй счетчик 5 работает по модулю 2 М , выражение для максимального числа на выходе накапливающего сумматора 1340иже ф) рВыходы старших разрядов накапливающего сумматора 14, работающего по модулю Мр, подключены к входам схемы 15 сравнения, работающей по модулю Б, вторые входы которой соединены с выходами третьего регистра 12 датчика, на которых фиксируется код разности ЬТ=(Тр-Т. Съем информации с выходов старших разрядов накапливающего сумматора 13 эквивалентен делению числа, присутствующего на его выходах, на число Б . Таким образом на выходе схемы 15 сравнения появляется импульс при выполнении условияи, Б-") и,Мр Отсюда видно, что число импульсов и , поступивших с генератора 1/на тактовый вход накапливающего сумматора 14 и счетный вход счетчика20 к моменту срабатывания схемы 5,пропорционально частоте вращения вала.Передним фронтом импульса с выхода схемы 15 сравнения триггер 18переводится в нулевое состояние,запрещая тем самым дальнейшее прохождение импульсов с генератора 1 через ключ 19, и производится перезапись кода, соответствующего частоте вращения вала с выходов счетчика20 в регистр 17,Формула изобретения), Датчик углового положения и скорости вращения вала, содержащий генератор импульсов, первый счетчик, второй счетчик, первый и второй регистры,формирователь опорных сигналов, фазовращатель и нуль-орган, причем выход генератора импульсов подключен к счетному входу первого счетчика, выход старшего разряда которого через формирователь опорных сигналов соединен с входом фазовращателя, выход которого подключен к выходу нуль-органа, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений в широком динамическом диапазоне угловых скоростей и удобства представления информации при различных направлениях вращения вала, в датчик введены синхронизатор, коммутатор, реверсивный счетчик, третий регистр и арифметическое устройство, причем выходы первого и второго счетчиков соединены с информационными входами первого и второго регистров соответственно, входы разрешения записи которых объединены с аналогичным входом третьего регистра, входами сброса второго и реверсивного счетчиков, одним из входов арифметического устройства и выходом синхронизатора, первый вход последнего соединен с выходом нуль-органа, а второй вход объединен с выходом генератора,вторым входом арифметического устройства, счетным входом второго счетчика и входом коммутатора, вход управления последнего подключен к старшему разряду второго счетчика, а выходы подсоединены к счетным входам ре12787 8 Составитель А.Чистяков Редактор АЛандор Техред Н.Глущенко Корректор В.БутягаЗаказ 6828/41 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауиская наб., д, 4/5. Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4 версивного счетчика, выходы которого через третий регистр подключенык соответствующим информационнымвходам арифметического устройства,адругие информационные входы которого соединены с соответствующими выходами второго регистра2, Датчик по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что арифметическое 10 устройство выполнено в виде накапливающегосумматора, к информационным входам которого подключены выходы второго регистра датчика, а тактовый вход объединен со счетным входом 15 счетчика и выходом ключа, вход управления последнего соединен с выходомтриггера, один из входов которогообъединен с выходом одновибратораи входами сброса сумматора и счетчика, выходы последнего подключены ксоответствующим информационным входам регистра, вход разрешения записи которого объединен с вторым входом триггера и выходом схемы сравнения, одни входы которой подключенык старшим разрядам выходов сумматора, а вторые соединены с соответствующими выходами третьего регистрадатчика,