Устройство для прямого преобразования фазы сигнала в код

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц 687580(22) ЗаЯвлено 030677 (21) 2490703/18-21с присоединением заявки Йо-ьГ н 03 к 13/02 Государственный ком нтет СССР по делам изобретений н открытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФАЗЫ СИГНАЛА В КОД Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и пред назначено для построения отсчетных частей фазоврашателей и цифровых фаэометров.Известен преобразователь фазакод, содержащий два фазовых детектора, фазосдвигатель, преобразователь напряжение - код, логическую схему, преобразователь код-код, в который для расширения зоны преобразования, т.е. устранения неоднозначности, дополнительно введены Фазосдвигатель, Фазовый детектор, преобразователь код-код и логическая схема (1 .Известный преобразователь требует при реализации осуществления сдвига по Фазе одного из сигналов на угол 90 с высокой точностью,очто однако не исключает ошибки в определении квадранта (устранение неоднозначности) логической схемой эа счет детектирования одного сигнала относительно другого и использования продетектированного сигнала в анализе логической схемой в зонах (вблизи) углов О, 90, 180, 270, 360 ; неточности получаемого фазового сдвига в фаэосдвигателе; эон нечувствительности при переходе через ноль сигналов, снимаемыхс выходов фазовых детекторов; т.е.5имеется ошибка в определении квадрантов в зоне углов О, 90, 180, 270,360Известно также устройство прямогопреобразования фазы сигнала в код,содержащее генератор, делитель частоты, фильтр питания фаэоврашателя,фазоврашатель, схему сдвига сигналас одного из выходов фаэоврашателяна угол 90 , суммирующее и вычитаюшее устройства, двойную НС-цепочку,нуль-органы пуска и останова, управляемые триггер и вентиль, счетчики логическую схему, устраняющуюнеоднозначность (2.Однако зто устройство сложно вреализации из-за необходимости учета Фазовых сдвигов и наличия узловс повышенными требованиями по качеству использования и точности настройки.Цель изобретения - повышение точности преобразования.Поставленная цель достигаетсятем, что в предлагаемое устройстводля прямого преобразования фазы сигнала в код, содержащее последова 687580тельно соединенные генератор, делитель частоты, фильтр питания фазоврашателя и Фазонрашатель, а такжесодержащее двойную НС-цепь, соединенную по входам с фазоврашателем,а по выходам в . с нуль-органами пуска и останова, которые своими выходами соединены с управляемым триггером, выход которого подключен через вентиль к счетчику и генератору,и блок логической обработки сигнала,введены две дополнительные цепочки,состоящие из последонательно соединенных Фазового детектора и триггера Шмидта каждая, причем один Фазовый детектор первым входом соединенс синусной обмоткой Фазоврашателя,второй фазовый детектор своим перным входом соединен с косинусной обмоткой Фазоврашателя, а вторые ихвходы подключены к выходу фильтрапитания фазоврашателя, при этом выходы триггеров Шмидта подсоединенык первому и второму входам блокалогической обработки сигнала, одинуправляющий вход которого соединенсо вторым выходом нуль-органа пуска,а другой с выходом управляемоготриггера.На фиг, 1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства дляпрямого преобразования фазы сигналан код; на Фиг. 2 - принципиальнаяэлектрическая схема блока логической обработки сигнала,Устройство содержит Фазовращатель1 двойную НС-цепочку 2, нуль-органыпуска 3 и останова 4, управляемыйтриггер 5, вентиль 6, счетчик 7, Фа"зоный детектор 8, триггер Шмидта 9,Фазовый детектор 10, триггер Шмидтр11, блок 12 логической обработки сигнала, фильтр питания Фазоврашателя13, делитель частоты 14 и генератор 15,Блок логической обработки сигнала содержит два инвертора 16 и 17,три элемента совпадений 18, 19 и 20,,дна триггера 21 и 22 и дна ключа 23и 24, соединенных так, что выходпервого инвертора 16 соединен с первыми входами перного 18 и второго19 элементов совпадений и перникавходом первого триггера 21. Первыйвход второго триггера 22 связан свыходом второго 19 элемента совпаденийподключенного вторым входом квыходупервого триггера 21, Выходпервого 18 элемента совпадений соединен со вторыми входами первого 21и второго 22 триггеров, а выход второго триггера 22 через иннертор 17и ключи 23 и 24 - с входами третьегоэлемента 20 совпадений, выход которого является выходом всего блока.Причем вторые входы ключей являютсяпервым и вторым входами блока логической обработки сигнала 12, а вто 15 ЗО 35 40 45 5 О 55 ЬО 65 рой вход первого 18 элемента совпадений и вход первого инвертора 16 являются его управляющими входами.Устройство работает следующим образом. Импульс, пропорциональный по длительности углу поворота ротораФазоврашателя 1, формируется на выходе управляемого триггера 5. В течение длительности. этого импульсаимпульсы с генератора 15 поступают на вход счетчика 7, Количество импульсов, подсчитанное за время, пока вентиль б открыт импульсом с управляемого триггера 5, пропорционально углу поворота ротора фазоврашателя 1 в диапазоне углов от 0 до 180 и нновь повторяется в диапазоне углов от 180 до 360 , Счетчик 7 преобразует пересчитанные импульсы в параллельный код с количеством разрядон (и -1),Фазовый детектор 8 детектирует сигнал с синусного выхода фаэоврашателя 1, триггер Шмидта 9 формирует фронты и уровни и выдает сигнал на один из входов блока 12, т.е, сигнал с уровнем единица поступает на вход этого блока при нахождении ротора Фазовращателя 1 в зоне углов 135-315 . При нахождении ротора фаозоврашаеля 1 в зоне углов 0-135 и 315-360 поступает на этот вход блока 12 сигнал с уровнем нуль.Фазовый детектор 10 детектирует сигнал с косинусного выхода фазовращателя 1, триггер Шмидта 11 формирует фронты и уровни и выдает сигнал на другой вход блока 12, т.е. сигнал с уровнем единица поступает на этот вход блока 12 при нахождении ротора фазоврашателя в зоне углов 0-45 д и 225-360, При нахождении ротора фазоврашателя 1 в зоне углов 45-225 на этот вход блока 12 поступает сигнал с уровнем фнуль,Нуль-органы пуска 3 и останона 4 из синусоидальных напряжений, поступающих на их входы с выходов двойной ВС-цепочки 2, формируют прямоугольные импульсы, длительностью ровной половине периода напряжения питания фазовращателя 1, которые равны длительности импульса с выхода управляемого триггера 5 при развороте ротора фазовращателя на угол 90 . Продифференцированньжи передними Фронтами с нуль-органов пуска 3 и останона 4 производятся пуск и останов управляемого триггера 5.Прямоугольные импульсы, равные полонине периода напряжения питания Фазоврашателя 1, и соответствующие развороты ротора Фазонращателя 1 на угол 90 ъ с нуль-органа пуска 3 поступают на один из управляющих входон блока 12. На другой иэ управ)ляющих входон этого блока подаетсяимпульс с выхода управляемого триггера 5, пропорциональный по длительности углу поворота ротора Фазоврашателя 1, Блок 12 сравнивает по длительности импульсы, поступаюшие на его управляюшие входы. Если дительность импульса с выхода управляемого триггера 5 меньше длительности импульса с нуль-органа пуска 3, то значит, что ротор фаэоврашателя 1 находится в зоне углов от 0 до 90 или в зоне углов от 180 до 270 и блок 12 подключает на свой выход сигнал, сформированный цепью фазового детектора 8 и триггера Шмидта 9, подключенных к выходу синусной обмотки Фазоврашателя 1. При этом получается, что на выходе оказываются сигнал с уровнем нуль при положении ротора фаэоврашателя 1 в зоне углов от 0 до 90 и сигнал с уровнем единица при положении ротора фазоврашателя 1 в зоне углов от 180 до 270Если же длительность импульса с выхода управляемого триггера 5 больше длительности импульса с нуль-органа пуска 3, то значит, что ротор фазоврашателя 1 находится в зоне уголов от 90 до 180 или в зоне углов от 270 до 360 , и блок 12 подключает на свой выход сигнал сформированный уже цепью фазового детектора 10 и триггера Шмидта 11, подключенных к выходу косинусной обмотки фазоврашателя 1. При этом получается, что на выходе оказывается сигнал с уровнем нуль при положении ротора фазовращателя 1 в зоне углов от 90 до 180 и сигнал с уровнем единица при положении ротора Фаэоврашателя 1 в зоне углов от 270 до 360Таким образом на выходе блока 12 при положении ротора фазоврашателя 1 в зоне углов от 0 до 180 имеется сигнал с уровнем нуль, и при положении ротора фаэоврашателя 1 в зоне углов от 180 до 360 имеется сигнал с уровнем единица, т.е. получен старший разряд, устраняющий неодноэначность в устройстве прямого преобразования Фазы сигнала в код,Изобретение позволяет не предъявлять высоких точностных требований к исполнению фазовых детекторов, просты по исполнению и триггеры ВМидта, а блок логической обработки сигнала имеет минимальное число зле ментов, очень прост в настройке. Невысокие точностные требования к фазовым детекторам объясняются тем, что подключение их выходов (после дополнительной обработки фронтов и уровней на триггерах Шмидта) на выход блока происходит со сдвигом наоугол 45 относительно момента формирования Фронтов, В итоге в устройстве устранена неоднозначность,0 формула изобретения Устройство для прямого преобразования фазы сигнала в код, содержащее последовательно соединенные генератор, делитель частоты, фильтр питания Фазоврашателя и фазоврашатель, а также содержашее двойную ВС-цепь, соединенную по входам с фаэоврашателем, а по выходам - с нуль-органом пуска и с нуль-органом останова, которые своими выходами соединены с управляемым триггером, выход которого подключен через вентиль к счетчику и к генератору, и блок логической обработки сигнала, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены две дополнительные цепочки, состояшие из последовательно соединенных фазового детектора и триггера Шмидта каждая, причем один фазовый детектор первым входом соединен с синусной обмоткой фазовращателя, второй фазовый детектор своим первым входом соединен с косинусной обмоткой фаэоврашателя, а вторые их входы подключены к выходу фильтра питания фазоврашателя, при этом выходы триггеров Шмидта подсоединены к первому и второму входам блока логической обработки сигнала, один управляющий вход которого соединен со вторым выходом нуль-органа пуска, а другой управляющий вход - с выходом управляемого триггера. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР У 336794, кл. Н 03 К 13/02, 19,74. г50 2. Зверев А.Е. и ур. Преобразователи угловых перемешений в код, 55 Л., Энергия, 1974, с. 153-159,рис, 79.687580 Фиг. Заказ 5744/52 Тираж 1060 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5