Преобразователь угловых перемещений в код

О П И С А Н И Е р) 556476ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЗЧЬСТВУ Союз Советских социалистических Республик(51) М. Кл. 6 08 С 9/04 с присоединением заявкиГосударственный комитет Совета Министров СССР(088,8) по делам изобретений Опубликовано 30,04,77. Бюллетень16 и открытий Дата опубликования описания 23.05.77 Р. М, Мирсалимов и В. Б, ИбрагимовРАзербайджанский институт нефти и химии им. Н. Азиайскава(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕ 1 ЦЕНЙЙ В КОД Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в информационно-измерительных системах для преобразования угла поворота вала в цифровой код.Известен преобразователь угловых перемещений в код, содержащий фазовый датчик положения, выходы которого подключены к функциональным делителям напряжения, фазовые детекторы, генератор импульсов, логические блоки и счетчик 1.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь угловых перемещений в код, содержащий сельсин, выходы которого непосредственно подключены к входам формирователя кода гру 1 бого отсчета и через выпрямители соединены с входами переключателей, выходы которых объединены и подключены к входу первого компаратора, выходом соединенного с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу вентиля, входами соединенного с выходами блока управления и второго 1 компаратора, выход триггера подключен к одному входу ключевого элемента, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход ключевого элемента подключен к входу счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления 21. Однако известные преобразователи имеютнедостаточное быстродействие.Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя угловых перемещений5 в код,Это достигается тем, что в предлагаемыйпреобразователь введены цифровое отсчетноеустройство, преобразователь кода, элементыИ, ИЛИ и дополнительные компараторы, вхо 10 ды которых подключены к выходам выпрямителей, а выходы - к,первым входам элементов И, другие входы которых соединены с выходами формирователя кода грубого отсчета,выходы, элементов И подключены к соответ 15 ствующим входам первой и второй групп элементов ИЛИ, выходы первой группы элементов ИЛИ соединены с управляющими входами переключателей, выходы второй группыэлементов ИЛИ подключены к одним входам20 преобразователя кода, другие входы которого соединены с выходами, счетчика, входыцифрового отсчетного устройства подключенык выходам преобразователя кода и формирователя кода грубого отсчета.25 На чертеже показана функциональная схема предлагаемого преобразователя.Преобразователь содержит источник 1 напряжения, сельсин 2, выпрямители 3, формирователь кода грубого отсчета 4, состоящий30 из формирователей 5 и дешифратора 6, ком3параторы 7, элементы И 8 и ИЛИ 9, 10, переключатели 11, компараторы 12 и 13, вентиль 14, блок 15 управления, триггер 16, ключевой элемент 17, генератор 18 импульсов, счетчик 19, преобразователь кода 20, в состав которого входят вентили 21, 22 и элементы ИЛИ 23, и цифровое отсчетное устройство 24,Преобразователь работает следующим образом.С выхода сельсина 2 поступают напряжения видаУ =Ю,з 1 пщ 1 яп 6;У 2 = йУ яп а 1 яп (Э - 120 ); (1)Уз = Ы 3,з 1 пв яп(Э - 240),где У, в - амплитудное значение и круговая частота напряжения У источника 1;6 - угол поворота ротора сельсина; Й - коэффициент трансформации, постоянный,для данного типа сель- сина (й=сопй).Напряжения с выхода сельсина и напряжение 4 источника 1 поступают на формирователь кода грубого отсчета, который в зависимости от фазовых соотношений между указанными напряжениями формирует код Ж грубого отсчета угла поворота О ротора сель- сина, изменяющийся с дискретностью 60, по следующему правилу: синфазности выходных напряжений сельсина и его напряжения питания соответствует 1, а противофазности - О на,выходе соответствующего формирователя. Код Л, с выхода формирователя 4 непосредственно заносится в старшие декады цифрового отсчетного устройства 24.В зависимости от состояния формирователей 5 на одной из выходных шин дешифратора 6 появляется сигнал, соответствующий определенному 60-градусному сектору угла поворота О; этот, сигнал устанавливает разрешающий потенциал по одному из входоз пары элементов И 8, включенных в выходные цепи компараторов 7. Входы каждого из указанных компараторов соединены с соответствующей парой выходов выпрямителей 3 так, что в зависимости от соотношения выпрямленных фазных напряжений сельсина на одном из выходов рабочего (т. е. действую 1 щего в выбранном 60-градусном секторе) компаратора 7 появляется сигнал, который проходит через элементы И 8 и ИЛИ 10 на переключатели 11 подключающие одно из указанных напряжений к,компаратору 12. Соотношение сравниваемых напряжений (т. е. состояние соответствующего компар атор а 7) определяет,признак той половины 60-градусного сектора, в которой находится искомый угол поворота О; этот признак, составляющий дополнительный, четвертый разряд кода Л, грубого отсчета, заносится в определенную декаду цифрового отсчетного устройства 24 с выхода элементов ИЛИ 9, объединяющих выходы элементов И 8 (признак О, соответствующий первой половине выбранного 60 градусного сектора, или лризнак 1, соответ 5 ствующий второй половине выб 1 ранного 60 градусного сектора).Формирование временного интервала г 4,пропорциональ 1 ного углу поворота О роторасельсина, происходит, следующим образом.10 При переходе напряжения У питания через нуль из отрицательной области в положительную компаратор 13 формирует импульс начала счета, который проходит черезоткрытый вентиль 14 и устанавливает триг 15 гер 16 в такое, положение, при котором импульсы с генератора 18 импульсов через открытый ключевой элемент 17 поступают навход счетчика 19. В момент времени, соответствующий равенству сравниваемых напряже 20 ний (одного из выпрямленных фазных напряжений У сельсина и его напряжения Упитания) на входах компаратора 12, последнийсраоатывает, и импульс конца счета с еговыхода устанавливает триггер 16 в исходное25 состояние; при этом ключевой элемент 17 закрывается, и поступление счетных импульсовна вход счетчика 19 прекращается,Содержимое счетчика в момент времени,соответствующий появлению импульса конца30 счета, пропорционально углу, поворота О ротора сельсина. Действительно, в момент равновесия выполняетсяУ, =- Уили У, яп О = Уз 1 пыЫ, (2)З 5 где У,и У, - максимальное значение выпрямленного фазного напряжения сельсина и амплитудное значение его напряжения питания;40 Л 1 - интервал времени, ограниченный импульсами началаи конца счета (И=4)При выполнении условия У.= Уп спра 4- ведливо следующее соотношениеИ=в (3)Если частота следования импульсов генератора 18 равна , то значение кода Ж точ 50 ного отсчета, отображающего угол поворотаО в пределах выбранного 60-градусного сектора, составляет 55= - " = сопз 1.В зависимости от признака, определяющегодополнительный разряд кода У, грубого от счета, содержимое счетчика 19 переносится вцифровое отсчетное устройство 24 через преобразователь кода 20 в,прямом (через вентили 21 и элементы ИЛИ 23) или обратном (через вентили 22 и элементы ИЛИ 23) коде.65 Например, в первом 60-прадусном секторе4 О 45 угла поворота О дешифратор 6 формирователя кода грубого отсчета 4 устанавливает разрешающий потенциал по одному из входов элементов И 8. Если угол поворота О находится в первой, половине сектора О+б 0, выполняется условие У,) У, и сигнал с выхода рабочего компаратора 7 через элементы И 8 и ИЛИ 10 устанавливает переключатели 11 в положение, при котором к одному из входов компаратора. 12 подключается выпрямленное фазное напряжение Усел 1.сина (одновременно этот сигнал проходит через элемент ИЛИ 9 на преобразователь кода 20, открывая те вентили, которые связаны с единичными выходами разрядов счетчика 19). Если угол поворота О находится во второй половине рассматриваемого сектора, выполняется условие У,) Уз, сигнал с другого выхода рабочего компаратора 7 проходит через элементы И 8 и ИЛИ 10 на,перекл очатели 11 и устанавливает их в такое положение, при котором к одному из входов компаратора 12 подключается выпрямленное фазное напряжение Уз сельсина (одновременно этот сигнал проходит через элемент ИЛИ 9 на,преобразователь кода 20, открывая те вентили, которые связанны с нулевыми выходами разрядов счетчика 19). Работа преобразователя синхронизируется выходными сигналами блока 15 управления. Первый сигнал (Уст. О) устанавливает счетчик 19 в исходное состояние, Второй сигнал подготавливает вентиль 14 для прохождения импульса начала счета с выхода комларатора 13 на вход триггера 16. Формирователь кода грубого отсчета непосредственно не связан с блоком 15 управления, поэтому код грубого отсчета (включая и его дополнительный разряд) непрерывно индицируется в цифровом отсчегном устройстве 24.Предлагаемый преобразователь угловых перемещений в код отличается от известных устройств более высоким быстродействием благодаря введению новых элементов и связей между ними. 5 1 О 15 20 25 зз 35 Ф ор мул а из о бр етен и я Преобразователь угловых перемещений в код, содержащий сельсин, выходы которого подключены к входам формирователя кода груоого отсчета и через выпрямители соединены с входами переключателей, выходы которых объединены и подключены к входу первого компаратора, выходом соединенного с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу вентиля, входами соединенного с выходами блока управления и второго компаратора, выход триггера подключен к одному входу ключевого элемента, другой вход которого соединении с выходом генератора импульсов, выход ключевого элемента подклю ен к входу счетчика, управляющий вход которого соединении с выходом блока угравления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены цифровое отсчетное устройство, преобразователь кода, элементы И, ИЛ и дополнительные компараторы, входы которых подключены к выходам выпрямителей, а выходы - к первым входам элементов И, другие входы которых соединены с выходами формирователя кода грубого отсчета, выходы элементов И подключены к соответствующим входам первой и,второй групп элементов ИЛИ, выходы первой группы элементов ИЛИ соединены с управляющими входами переключателеЙ, выходы второй группы элементов ИЛИ подключены к одним входам преобразователя кода, другие входы которого соединены с выходами счетчика, входы цифрового отсчетного устройства подключены к выходам преобразователя кода и формирователя кода грубого отсчета,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Зверев Л. Е, и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код, Л., Знергия, 1974, с. 146.2. Лвт. св. СССР428427, кл. 6 08 С 9/04, 18.09.72.ПодписноСССР Типография, пр. Сапунова,Изд.391 Тиран ИПИ Государственного комитета Совета по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб