Преобразователь угла поворота вала во временной интервал

(5)5 Н 03 М 1/50 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(54) ПРЕО ВАЛА ВО (57) Изобр вычислите лого-цифр быть испол зователей ленная цел достигаетс БРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ВРЕМЕННОЙ ИНТЕ етение относится к а льной технике, в част овым преобразовэтел ьзовано при рэзрабо угла поворота вала в ь - упрощение преоб я тем, что в преобраз ПОВОРОТА РВАЛвтоматике и ности к анаям, и может тке преобракод. Поставразователя - ователь, соВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ держащий генератор 1, делители 2 и 3 частоты, источник 4 синусоидального квадратурного напряжения питания, датчик 6 угла, дешифратор 5, ключи 7, 8 и 13 - 16, запоминающие элементы 9 и 17, фильтры 10 и 23 нижних частот, компараторы 11 и 24, формирователь 12 временного интервала, введены ключи 18 - 21 и 25, а фазоинвертор 22 выполнен управляемым. Введенные элементы, один управляемый фазоинвертор и вновь введенные связи позволяют практически исключить погрешности от квартогональности обмоток датчика угла и питающих его обмоток, а также неравенства их амплитуд, при этом формирование выходного сигнала для выработки стопового импульса, определяющего конец временного интервала, осуществляется на одном управляемом фаэоинверторе. Это существенно упрощает как устройство в целом, так и его настройку. 2 ил,ЦИзобретение относится к автоматике ивычислительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, и можетбыть использовано при разработке преобразователей угла поворота вала в код,Целью изобретения является упрощение преобразователя, которое обеспечивается использованием одного управляемогофазоинверторэ,На фиг,1 представлена блок-схема преобразователя угла поворота вала во временной интервал; на фиг.2 - временныедиаграммы работы преобразователя.Преобразователь содержит генератор 1импульсов, делители 2 и 3 частоты, источник4 синусоидального квадратурного чэп ряжения, дешифратор 5, синусно-косинусныйдатчик 6 например, СКВГ), ключи 7 и 8,первый запоминающий элемент 9, первыйфильтр 1 С низких частот, первый компаратор 11, формирователь 12 временногоинтервала, ключи 13 - 16, второй запоминающий элемент 17, ключи 18-21, управляемый фазоинвертор 22, второй фильтр 23низких частот, второй компаратор 24, ключ25.Преобразователь угла поворота вала вовременной интервал работает следующимобразом.Генератор 1, делители 2 и 3 частотывыбраны так, что нэ выходах 1-4 дешифратора 5 формируются импульсы с частогойследования 1 о, на выходе 3 дешифратора 5 - с частотой 4 Ь а на выходе источника4 синусоидального каадратурного напряжения формируется напряжение питания синусно-косинусного датчика 6 угла частотойЬ, при этом то Ф 1 п. Напряжения с выходаисточника 4 поступают на входные обмоткидатчика 6 угла и на информационные входыключей г и 8, нэ управляющие входы которых поданы с дешифратора 5 короткие импульсы, сдвинутые на 1/4 периода ихследования, На обьединенных выходах ключей 7 и 8 будет формироваться сигнал, представляк)щий ступенчатую синусоиду самплитудой Оо первой гармоники, равнойамплитуде входных сигналов, и частотойо-Ь, Высшие гармоники в таком сигналебудут присутс гвовать только, начиная с частоты 3 то- Ь, а их амплитуда будет не большеОо/и, где и - номер гармоники.Поскольку частоты 10 и Ь достаточноблизки, то амплитуда высших гармоник будет мала и может быть отфильтровэнафильтром 10 низкихчастот. С помощью компараторэ 11 из синусоидального сигнала частоты 10-Ь формируется старт-импульс,определяющий начало временного интервала. 5 1 О 15 2 О 25 30 3 " В случае отсутствия в выходном сигнале датчика угла обратноврэщающейся составляющей на выходе управляемого фазоинверторэ 22 сигнал будет представлять собой ступенчатую синусоиду с амплитудой О, равную амплитуде выходных сигналов, и частотой 1 о-Ь, Сбразовэние сигнала такой формы поясняется фиг.2,На фиг.2 изображены четыре сигнала, образуемые управляемым фазоинвертором 22 из выходных сигналов датчика 6 угла ( со =-2 л 1 л) На образующих этих сигналов отмечены и пронумерованы участки, вырезаемые из них короткими стробирующими импульсами частоты то, поступающими нэ управляющие входы 18-21 (эти ключи управляют фазоинвертором 22), Нумерация указанных участков совпадает с нумерацией импульсов то. В нижней части фиг,2 изображен результирующий сигнал, обоазующийся нэ запоминающем элементе (и), Например, стробирующий импульс 1 (фиг,2 а) открывает ключ 13, через который косинусоидэльный выходной сигнал датчика угла поступает на вход управляемого фазоинверторэ 22, В этот момент фазоинвертор находится в неинвертирующем состоянии благодаря открывшемуся по тому же самому стробирующему импульсу 1 кл:очу 18. В результате из косинусного сигнала (фиг.2 а) как бы вырезается короткий участок 1, который через открывшийся ключ 25 проходит на запоминающий элемент 17 и запоминается до момента, когда следующий стробирующий импульс 2 вырежет короткий участок 2 из проинвертируемого синусоидального сигнала датчика угла (фиг,26) и т.д. Запоминание происходит вследствие того, что ключ 25 открыт только на время действия стробирующих импульсов. Р результате на запоминающем элементе 17 образуется ступенчатый синусоидэльный сигнал. Первая гармоника этого сигнала будет иметь частоту Ь-Ь т,е, произойдет преобразование частоты входного сигнала, Высшие гармоники в таком сигнале будут присутствовать с частотами выше (51 оП). Амплитуда гармоник с такими частотами будет очень мала и равна ООУпК, где К - суммарный коэффициент передачи датчика угла, ключей и фазоинвертора; и - номер гармоники,5 Го пначиная с номера- , Высшие гэрп 1 омоники в ступенчатом синусоидальном сигнале легко уничтожаются фильтром 23 низких частот и на его выходе имеем синусоидальнцй сигнал частотой 1 п 10, фаза ко торого относительно синусоидэльного сигнала на выходе фильтра 1 О прямо про 16625 Я 410 15 20 25 30 35 д 0 45 50 55 порционапьна углу поворота ротора датчика угла, Это сигнал используется для формирования стопового импульса временного интервала.Наличие в выходнь:х сигналах датчика угла сосавляюгцей с обра новращающейся фазой соответствует изменению на 180 фазы одного из этих сигналов, что, в свою очередь, изменяет порядок следования четырех указанных вспомогательных сигналов, образующихся нз выхода управляемого фазоинвертора 22, В результате на этом выходе образуется ступеичатый балансно.модулированный сигнал, который легко фильтруется фильтром 23 низких частот, Механизм образования этого сигнала аналогичен рассмотренному,Таким образом, на выходе фильтра 23 низких цастот обратновращающаяся составляющая, вызванная неравенством питающих датчик у 1 ла синусоидальных напряжений или их неортоональностью, а также неортогональностью ьыхоных обмоток датчика угла, оуде- практически полностью уництожаться, Полезный сигчал выходных обмоток датчика угла с прямовращаюцейся фазой будет полностью передаваться на выход ".ОНЧ, однако на более низкой частоте. Прео.раэовэние частогы дает возможность получить высокую разрешающую способность преобразователя,Если в питающих датчик угла напряжениях имеются высшие Гармоники, Го на его выходе они также будут присутствовать, причем прямовраща с щиеся составляющие этих гармоник, как и в сл 1 чае первой гармоник 1, буДут сДвинуты на ТЙ Друг Относительно друга, а составляющие с ооратновращающейся фазсй на - л/2, При этом прямовращающаяся составляющая третьей гармоники на выходе фильтра 23 низких частот будет представлять собой балансно-модулированный сигнал и на вь,- ходе ФНЧ уничтожится. Обратновращающаяся составляющатретьей -,; рмоники пройдет на выход ФНЧ с частотой 3(Го-Ь), Для пятой гармоники выходных сигналов датчика угла будет уничтожаться обратно- вращающаяся составляющая. Все четные гармоники на выходе ФНЧ уничтожаются,Таким образом. преобразователь по своим точностным параметрам нисколько не уступают преобразователюс двумя фазоинверторами, однако превосходит последний по простоте и надежности. Это достигается эа с 5 ет того, что вместо двух фдэоинверторов, использующихся для по-, лучения из двух выходных сигналов датчика угла четырех сигналов, сдвинутых на л/4 друг относигельнс друга, для этой же цели используется один фазоинвертор, управляемый четырьмя клю ами. В зависимости от состояния последн,.:х он может фун ционировать в инвертирующем или неи,:вертирующем режимах. Влияние вь ходного сопротивления фазоинвертора на работу запоминающего элемента устраняется с помощью дополнительного ключа 25. Форми-. рование сигнала в измор тельном канале преобраэова еля "дним управляемым фаэоинверто,им позволяет избежать раздельной реГулировки амплитуд каждоГО иэ этих сигналов, необходимой для получения высокси тоиност,;, поаобразователя Формула изобретения Преобразователь угла поворота вала во временной интервал, содержащий генератор импульсов, выхо,; которого соединен с входами первого и второго делителей частоты, выход первого делителя частоты соединен с входом источника каэдратурного напряжения питания, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами синусно-косинусного датчика и информационными вхсдами первого и в-срого ключей соотве.с-венно, в 5 яходы которых обьединень 1 и соединены с первым запоминающим элементом и входом первого фильтра низкой частоты, выход которого через первый компа."атер соединен с первым входом блока Формирования временного интервала, выходь, вгорого делителя частоты соединены с входами дешифратора, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами третьего, четвертого, пятого и шестого ключей соответственно, выходы которых обьединены, а первый и второй выходы дешифратора соединены с уг равляющими входами первого и второго ключей соответственно, первый и второй выходы синуснокосинусного датчика соединены с информационным." входами третьего и четвертого ключей соответственно, фазоинвертор, второй запоминающий элемент подключен к входу второго фильтра низкой частоты, выход которого через второй компаратор соединен с вторым входом блока формирования временного интервала, о тл и ч а ю щи й ся тем, что. с цепьюупрощения преобразователя, в него введены седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый ключи, а фазоинвертор выполнен управляемым, управляющие входы с седьмого по одиннадцатый ключей соединены с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами дешифратора соответственно, выход третьего ключа соединен с ин2 Тираж 470 Подписное ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Га 101 формационными входами седьмого и десятого ключей и с входом фазоинвертора, выход которого соединен с информационным входом одиннадцатого ключа, выход которого соединен с входом второго фильтра низкой частоты, информционные входы восьмого и девятого ключей подключены к общей шине, а выход ключей с седьмого по десятый объединены и соединены с управляющим входом фазоинвертора, первый и второй выходы синусно-косинусного датчи ка соединены с информационными входамитретьего и четвертого ключей соответствен.но.