Преобразователь углового перемещения в код

(22) Заявлено 02,10.7 вкиприсоединением Государственнын ккитет Совета Министров СССР, А, В. Корниенко, А, Д, Белькинд и М. А. Редкозубовй институт радиотехники, электроники и автоматикиое конструкторское бюро Института кристаллографииАН СССР) Заявит ОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД(54 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и моокет применяться в цифровых системах управления по перемещеИзвестны преобразователи углового перемещения в код, содержащие фазовый датчик угла, входы которого соединены с выходами источника многофазных .напряжений, а выходы - с формирователями сигналов грубого и точного отсчетов, генератор счетных импульсов, счетчики прубого и точного отсчетов, выходы которых подключены к входам блоков считывания кода, элементы И, ИЛИ, трипгеры.Низкая помехоустойчивость таких преобразователей вызвана возможностью сбоя триггеров.Наиболее близким решением к предлагаемому является преобразователь, содержащий фазовый датчик угла, вал которого соединен с валом датчика, грубого отсчета, источник многофазных напряжений, выходы которого соединены с входами фазового датчика угла и соответственно с усилителями синусного и косинусного опорных напряженийвыходы которых подключены к одним из входов триггеров, выходами через селектор направления перемещения соединенных со счетными входами реверсивного счетчика грубого отсчета, выходы "оторого соединены с одними входами блока считывания кода грубого отсчета, к другим входам которого через одновибратор подключен выход усилителя синусного опорного напряжения, выход одновибратора под ключен к одним входам счетчика точного отсчета и блока считывания кода точного отсчета, другие входы которого подключены к выходам сетчика точеного отсчета, счетный вход которого соединен с выходом генерато ра счетных импульсов, выходы селектора направления перемещения подключены через элемент ИЛИ к одному входу первого элемента И, к другому входу которого через формирователь сигнала грубого отсчета под ключен выход датчика грубого отсчета, выходпервого элемента И через элемент задержки соединении с входом сброса реверсивного счетчика грубого отсчета, второй элемент И, дифференцирующую цепочку, вход которой через 20 усилитель-ограничитель фазового сигнала соединен с выходом фазового датчика угла.Невысокая надежность известного преобразователя объясняется наличием временных задержек при,преобразовании,25 Цель изобретения - повышение надежностипреобразователя.Это достигается тем, что в,предлагаемомпреобразователе выход дифференцирующей цепочки подключен к другим входам триггеЗ 0 ров, выход усилителя-ограничителя фазовогосигнала подключен к одному входу второго элемента И, к другому входу которого подключен выход усилителя синусного опорного напряжения, выходы первого триггера подключены к третьим входам блока считывания кода точного отсчета, а выход второго элемента И подключен к управляющему входу генератора счетных импульсов.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого преобразователя.Выходы источника 1 многофазных напряжений соединены с входами фазового датчика 2 угла, вал,которого соединен с валом датчика 3 грубого отсчета. Выход фазового датчика 2 угла .подключен через усилитель-ограничитель 4 фазового сигнала к одному входу элемента И 5 и входу дифференцирующей цепочки 6. Выходы источника 1 многофазных напряжений через усилители соответственно синусного 7 и косинусного 8 опорных напряжений подключены к одним входам триггеров 9 и 10, к другим входам которых подключен выход дифференцирующей цепочки 6, Выход усилителя 7 синусного опорного напряжения соединен через одновибратор 11 с одними входами счетчика 12 точного отсчета, блока 13 считывания кода точного отсчета и блока 14 считывания кода грубого отсета и непосредственно - с другим входом элемента И 5, выход которого через генератор 15 счетных импульсов соединен со счетным входом счетчика 12 точного отсчета, выходы которого соединены с вторыми входами блока 13 считывания кола точного отсчета, третьи входы которого подключены к выходам триггера 9. Выходы триггеров 9 и 10 подключены к входам селектора 16 направления перемещения, выходы которого подключены к счетным входам реверсивного счетчика 17 грубого отсчета и входам элемента ИЛИ 18, выход которого подключен к одному входу элемента И 19, к другому входу которого через формирователь 20 сигнала грубого отсчета подключеи выход датчика 3 грубого отсчета, а выход элемента И 19 через элемент 21 задержки соединен с входом сброса реверсивного счетчика 17 грубого отсчета.Преобразователь работает следующим образом,Выходные напряжения источника многофазных напряжений, поступающие на фазовый датчик 2 угла имеют вид2 кЕ, = Ез 1 п ю - (1 - 1)где Е, - напряжение на 1-м выходе источника 1;Е - амплитудное значение напряжения;и - количество выходов (фаз) источника 1;э - круговая частота;ю=1, 2п.При =1 и = - +1 имеем:4Е, =Е з 1 пи 1; Ел/4., 1 = Е,д 81 п и 1 -- = Ещ с 08 ю 1./ тЭти напряжения поступают на усилителисинусного 7 и косинусного 8 опорных напряжений. Выходной сигнал фазового датчика 2 угла, фаза которого пропорциональна углу поворота датчика а, усиливается, ограничивается и инвертируется усилителем-ограничителем 4 фазового сигнала. При этом р=Йа, где й=2 дго -- )коэффициент электрической ре дукции фазового датчика 2 угла, а и - разрядность счетчика 17 прубого отсчета, При совпадении положительных полуволн с выходов 15 усилителя-ограничителя 4 фазового сигналаи усилителя 7 синусного опорного напряжения разрешающий сигнал с элемента И 5 поступает на генератор 15 счетных импульсов, который работает в режиме ударного возбужде ния. Длительность выходного импульса элемента И 5 при изменении фазы сигнала с усилителя-ограничителя 4 фазового сигнала от 0 до л по отношению к опорному синусному сигналу увеличивается от 0 до Т(2, где 25 Т - период опорного сигнала, а при изменении фазы от л до 2 л уменьшается от Т 2 до О.Количество импульсов Л, поступающих свыхода генератора 15 счетных импульсов на счетный вход счетчика 12 точного отсчета З 0 пропорционально длительности положительного сигнала с элемента И 5.Выходные сигналы с усилителей синусного7 и косинусного 8 опорных напряжений поступают на й-входы триггеров 9 и 10, на СЗ 5 входы которых через дифференцирующую цепочку 6 подается сигнал с выхода усилителя- ограничителя 4 фазового сигнала. Поскольк 0-триггер при приходе на С-вход разрешающего импульса принимает состояние Я, рав ное состоянию сигнала на его Й-входе, токаждый из триггеров 9 и 10 изменяет свое состояние через приращение фазы Л=л, причем выходные сигналы триггера 10 сдвинуты на л/2 по отношению к выходным сигналам 45 триггера 9. Селектор 16 направления перемещения формирует по сигналам с триггеров 9 и 10 через каждые Ь=л пмпульсыпоступающие на суммирующий или на вычитающий входы реверсивного счетчика 17 грубого от счета в зависимости от знака приращенияфазы Лр.Передним и задним фронтами выходногосигнала триггера 9 формируются импульсы счета, поступающие на реверсивный счетчик 55 17 грубого отсчета, а триггер 10 используетсядля определения направления перемещения, т. е. управления подачей импульса на соответствующий вход счетчика 17 грубого отсчета. За один оборот входного вала на него по ступит 2"го иипульсов. При этом при измененииот 0 до л и соответственно,при изменепни а на л/К код точного отсчета изменится от 0 до 2"то, где и - разрядность счетчика 12 точного отсчета, Следовательно, общее 65 число разрядов преобразователя п =и+продвоичных разрядов, а разрешающая способность его равна /2 аВыдача кода преобразователя осуществляется следующим образом,Если на счетчике 12 точного отсчета установлен код 111, а суммирующий импульс в реверсивный счетчик 17 грубого отсчета из-за наличия временных задержек уже поступил, то при приходе разрешающего импульса с одновиоратора 11 со счетчика 12 точхого отсчета считывается код 000, а если суммирующий импульс на реверсивный счетчик 17 грубого отсчета не,поступил, то считывается код 111. Если на счетчике 12 точного отсчета установлен код 000, а вычитающий импульс уже поступил, то со счетчика 12 точного отсчета считывается,код 111, если вычитающий импульс на реверсивный счетчик 17 грубого отсчета,не поступил, то считывается код 000.Достигается повышение надежности преобразователя, так как ошибка преобразования не превышает единицы младшего разряда счетчика точного отсчета. Обнуление счетчика точного отсчета происходит по заднему фронту импульса с одновибратора 11, который запускается по заднему фронту сигнала с усилителя 7 синусного опорного напряжения, Обнуление реверсивного сетчика 17 трубого отсчета производится один раз за оборот вала при приходе разрешающего импульса с формирователя 20 сигнала грубого отсчета. Импульсы с выходов селектора 16 направления перемещения через элемент ИЛИ 18 поступают на один вход элемента И 19, на второй вход которого поступает импульс с формирователя 20 сигнала грубого отсчета, При совпадении импульсов на входах элемента И 19 выделяется импульс, который задерживается элементом 21 задержки на время т, задним фронтом производится установка в О всех разрядов реверсивного счетчика 17 грубого отсчета. Время задержки т определяется временем установления указанного счетчика при приходе на его входы импульсов с селектора 16 направления перемещения.Предлагаемый преобразователь имеет высокую надежность, его возможно реализоватьна серийных интегральных схемах.Фор мул а из обр етен и я 5 Преобразователь углового перемещения вкод, содержащий фазовый датчик угла, вал которого соединен с валом датчика грубого отсчета, источник многофазных напряжений, выходы которого соединены с входами фазо вого датчика угла и соответственно с усилителями синусного и косинусного,опорных напряжений, выходы которых подключены к одним из входов триггеров, выходами через селектор направления перемещения соединен ных со счетными входами реверсивного счетчика грубого отсчета, выходы которого соединены с одними входами блока считывания кода груоото отсчета, к другим входам которого через одновибратор подключен выход 20 усилителя синусного опорного напряжения,выход одновибратора подключен к одним входам счетчика точного отсчета и блока считывания кода точного отсчета, другие входы которого подключены к выходам счетчика точ ного отсчета, счетный вход которого соединенс выходом генератора счетных импульсов, выходы селектора направления перемещения подключены через элемент ИЛИ 1 к одному входу первого элемента И, к другому входу ЗО которого через формирователь сигнала грубого отсчета подключен выход датчика грубого отсчета, выход первого элемента И через элемент задержки соединен с входом сброса реверсивного счетчика груоого отсчета, второй З 5 элемент И, дифференцирующую цепочку, входкоторой через усилитель-ограничитель фазового сигнала соединен с выходом, фазового датчика угла, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразовате О ля, в нем выход дифференцирующей цепочкиподключен к другим входам триггеров, выход усилителя-ограничителя фазового сигнала подключен к одному входу второго элемента И, к другому входу которого подключении вы ход усилителя синуоного опорного напряжения, выходы первого триггера подключены к третьим входам блока считывания кода точного отсчета, выход второго элемента И подключен к управляющему входу генератора 50 счетных импульсов,057/10 ЦНИИПИ фия, пр, Гапунова,ип Изд.391 Государственног по делам изо 13035, Москва, ЖТи комитета Сов ретений и от 35, Раушская