Преобразователь угловых перемещений в код

(51) М. Кл. б 08 С 9/00 Гмуорстаанньй квинтет СССР а деглан нзйретеннй н атнритнй(71) Заявитель Киевский технологический институт легкой промышленности(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КО 0Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в различных быстродействующих фазовых следящих системах, где необходимы .точные преобразования угловых перемещений в цифрсеой кодИзвестен модуляционный фазовый преобразователь угловых перемещений в код, содержащий кодирующий элемент и считыванщие элементы, подключенные к выходу источника переменного напряжения и ко входу логического блока, нуль-орган, соединенный с выходом источника переменного напряжения, реверсивный счетчик, входы которого соединены с выходами элементов И, а выходы - со входами преобразователейЦ,Недостатком указанного устройства является его сложность,Наиболее близким техническим решением является модуляционный фазовый преобразовательугловыхперемещений в код, содержащий генератор питаюшего напряжения выход которого подключен ко входу датчика угловых перемещений, к первому входу первого переключателя и через последовательно соединенные первый избирательный усилитель и первый формирователь импульсов - к первым входам фазочувствительного блока и второго переключателя, выход датчика угловых перемещений подключен ко второму входу первого переключателя и через последовательно соединенные второй избирательный усилитель и второй формирователь импульсов - ко вторым входам фазочувствительного блока и второго переключателя, выход которого соединен с первымн входами первого и второго триггеров, выход первого переключателя через последовательно соединенные третий избирательный усилитель и третий формирователь импульсов соединен со вторым входом первого триггера непосредственно и через инвертор - со вторым входом второго триггера, выходы триггеров подключены ко входам сумматора, выход которого соединен со входом синхронного детектора, выход об 1 цего коммутационного генератора соединен с третьими входами переключателей и вторым вхо. дом синхронного детектора, и делитель частоты 12.Недостатками этого устройства являют ся малые точности и быстродействие.693410 ные каналы, включающие избирательные уси- Зэ 45 50 5 Цель изобретения - повышение точности и быстродействия модуляционного фазового преобразователя угловых перемещений в код.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введены элемент И, счетчик импульсов и регулируемый по частоте генератор счетных импульсов, выход фазочувствительного блока подключен к первому входу элемента И, выход синхронного детектора подключен ко входу регулируемого по частоте генератора счетных импульсов, выход которого подключен ко второму входу элемента И, выход элемента И соединен с первым входом счетчика импульсов, Выход общего коммутационного генератора через делитель частоты соединен со вторым входом счетчика импульсов.На чертеже представлена функциональн ая схем а устройства.Устройство содержит генератор питающего напряжения 1, датчик 2 угловых перемещений, первый 3 и второй 4 избирательные усилители, первый 5 и второй 6 формирователи импульсов, фазочувствительный блок 7, общий коммутационный генератор 8, первый 9 и второй 10 переключатели, третий избирательный усилитель 11, третий формирователь 12 импульсов, инвертор 13, первый 14 и второй 15 триггеры, сумматор 16, синхронный детектор 17, регулируемый по частоте генератор 18 счетных импульсов, элемент И 19, счетчик импульсов 20, делитель частоты 21. Генератор питающего напряжения 1 осуществляет питание датчика углового перемещения 2, К выходу генератора 1 и датчика 2 подключены основные преобразовательлители 3 и 4, настроенные на первую гармонику напряжения генератора 1, формирователи 5 и 6, короткие пусковые импульсы на выходе которых появляются в моменты переходов через нуль первых гармоник сравниваемых напряжений. Выходы основных преобразовательных каналов подключены ко входам фазочувствительного блока 7. Общий коммутационный генератор 8 управляет работой переключателей 9 и 10, которые периодически с частотой коммутации подключают ко входам и выходам основных преобразовательных каналов дополнительный канал коррекции погрешностей, также включающий избирательный усилитель 11 и формирователь 12. Триггер 14 подключен через инвертор 13, а триггер 15 - непосредственно к выходу дополнительного канала коррекции погрешностей. В результате непрерывной коммутации на выходе сумматора 16, подключенного к выходам триггеров 14 и 15, появляется переменное напряжение частоты коммутации, пропорциональное погрешности преобразования основных каналов, которое выпрямляется синхронным детекто 5 46 1 го г зО ром 17. Постоянное напряжение с выхода 7 воздействует на генератор 18, изменяя частоту генерации.Элемент И 19 открыт для счетных импульсов на протяжении временного интервала, формируемого фазачувствительным блоком 7, и счетчик 20 суммирует импульсы, поступающие с генератора 18. Длительность времени счета определяется делителем частоты 21, который возбуждается коммутационным генератором.Процесс преобразования осуществляется следующим образом.Генераторпитает датчик углового перемещения 2, например индуктосин, с помощью которого угловое перемещение а преобразуется в фазовый сдвиг р. Одно из напряжений питания, принимаемое за опорное, и выходнбе напряжение датчика 2 воздействуют через избирательные усилители 3 и 4 на входы формирователей 5 и 6 преобразовательных каналов. По моментам переходов через нуль этих напряжений формируются короткие пусковые импульсы, поступающие на входы фазочувствительной схемы 7, вырабатывающей импульсы, длительность которых пропорциональна фазовому сдвигу 4 р между опорным напряжением и выходным напряжением датчика 2.Полученный временный интервал может быть преобразован в цифровой код М путем заполнения его счетными импульсами фиксированной частотЬ и суммированием их н счетчике. Однако точность преобразования угловых перемещений в код при такой схеме преобразования будет низкой из-за влияния неизбежной фазовой неидентичности Ьр каналов преобразования на длительность кодируемых импульсов. Для исключения фазовой неидентичности Ьу имеется третий коммутируемый канал, на вход которого при помощи переключателя 9 поочередно воздействуют напряжения с выхода датчика 2 и генератора 1. Короткие запускающие импульсы, сформированные по моментам переходов через нуль входных напряжений, с выхода формирователя 12 одно непосредственно, а второе через инвертор 13 воздействуют на раздельные входы триггеров 14 и 15. На вторые входы триггеров через переключатель 10 поочередно воздействуют импульсы с выхода формирователя 6, когда ко входу дополнительного канала подключено напряжение датчика 2, и с выхода формирователя 5, если ко входу канала подключено напряжение генератора 1.Таким образом, поочередно с частотой коммутации дополнительный канал подключается к каждому из основных каналов. Прямоугольные импульсы с триггеров 14 и 15 поступают на сумматор, на выходе фильт 693410формула изобретения ра которого выделяется среднее значение импульсного напряжения.Если временные задержки, вносимые основными каналами преобразователя, равны, то среднее значение пакетов импульсного напряжения в смежные такты коммутации равно, и на выходе фильтра сумматора напряжение огибающей частоты коммутации отсутствует.Постоянное напряжение на выходе синхронного детектора 17 в этом случае равно нулю. Поскольку сигнал на управляющем входе генератора 18 отсутствует, то частота заполняющих импульсов на его выходе равна начальной частоте генератора 1 о. Если же каналы вносят различные временные задержки, что является следствием фазовой неидентичности Ь(р между ними, то среднее значение пакетов импульсного напряжения в смежные такты коммутации на выходе 16 различно. В результате этого появляется переменное напряжение частоты коммутации, которое выпрямляется синхронным детектором 17 и воздействует на управляющий вход генератора 18. При этом величина постоянного натряжения пропорциональна фазовой не- идентичности Ьр. Появление постоянного напряжения ца управляющем входе генератора 18 приводит к изменению частоты генерируемых импульсов на величину Ь 1, которая пропорциональна Ьр,В зависимости от знака постоянного на пряжения частота уменьшается, либо увеличивается на Л 1. Изменение частоты заполняющих импульсов приводит к изменению количества импульсов, суммируемых счетчиком 20 за заданный промежуток времени, определяемый делителем частоты 21 и периодом колебаний коммутационного генератора 8. Изменение количества импульсов в счетчике эквивалентно изменению временного интервала на выходе фазочувствительного блока 7, а значит изменению фазового сдвига, причем это изменение обусловлено фазовой неидентичностью преобразовательных каналов. Поскольку изменение частоты Ь 1 пропорционально величине фазовой неидентичности Ьр, то измене.ние 61 корректируется погрешностью от фа зовой неидентичности Лр,Таким образом, в предлагаемом устройстве коррекция фазовой неидентичности Ьр производится без введенйя в преобразовательные каналы дополнительного инерционного регулируемого звена, которым в прототипе является дополнительный сельсинфазовращатель, а исключение из цепи регулирования исполнительного двигателя позволяет значительно повысить быстродействие системы коррекции. Кроме того, отсутствие инерционного звена в основных преобразовательных каналах уменьшает дли 5 1 о 55 2 о 25 зо З 5 40 45 5 О 55 тельность переходных процессов при вращении вала датчика 2, что повышает точность преобразования угла поворота в код в переходных режимах.Зкономический эффект от использования да нного устройства определяется указанным выше его техническим преимуществом. Преобразователь угловых перемещений в код, содержащий генератор питающего напряжения, выход которого подключен ко входу датчика угловых перемещений, к первому входу первого переключателя и через последовательно соединенные первый избирательный усилитель и первый формирователь импульсов к первым входам фазочувствительного блока и второго переключателя, выход датчика угловых перемещений подключен ко второму входу первого переключателя и через последовательно соединенные второй избирательный усилитель и второй формирователь импульсов - ко вторым входам фазочувствительного блока и второго переключателя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго триггеров, выход первого переключателя через последовательно соединенные третий избирательный усилитель и третий формирователь импульсов соединен со вторым входом первого триггера непосредственно и через инвертор - со вторым входом второго триггера, выходы триггеров подключены ко входам сумматора, выход которого соединен со входом синхронного детектора, выход коммутационного генератора соединен с третьими входами переключателей и вторым входом синхронного детектора, и делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены элемент И, счетчик импульсов и регулируемый по частоте генератор счетных импульсов, выход фазочувствительного блока подключен к первому входу элемента И, выход синхронного детектора подключен ко входу регулируемого по частоте генератора счетных импульсов, выход которого подключен ко второму входу элемента И, выход элемента И соединен с первым входом счетчика импульсов, выход коммутационного генератора через делитель частоты соединен со вторым входом счетчика импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР369836, кл. б 05 В 1/12, 28.07.69.2. Авторское свидетельство СССР424207, кл. 6 08 С 9/04, 30.10.72. (прототип).Антоновааи КорректорПоднисноомнтета СССРОткрытийкад наб., д. 4/5д, ул. Проектная Составитель Г д О. Лугов ж 710 рствениого бретений- 35, Рауш г. УжгорЛыкова ТекреТира ЦИИИПИ Госуда по делам изо 113035, Москва, Ж илиал ППП кПатенть