Преобразователь угла поворота вала в код

Союз СоветскииСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) , Кл. 6 08 С 9/00 Государственный комитет па делам изобретений и открытийОпубликовано 30.07,80. Бюллетень28 Дата опубликования описания 30,07,80(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах управления для кодирования угла поворота вращающегося вала.Известен преобразователь угол-код, содер 5 жащий генератор импульсов, делитель частоты, источник питания фазовращателя, фазовращатель, формирователь фазового сдвига, элементы совпадения, реверсивный счетчик, счетчик с переменным коэффициентом пересчета, блок коэффициентов, блок выявления величины и знака приращения угла 1.Недостатком известного преобразователя является погрешность преобразования от внешних помех и внутренних шумов при линеиной экстраполяции.Из известных преобразователей угла ловорота вала в код наиболее близкими по технической сущности является преобразователь, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блок питания, фазовращатель, формирователь фазовых импульсов, другой вход которого соединен с генератором импульсов, один выход подключен к блоку определения приращения скорости, а другой выход - к блоку элементов И, второй вход которого соединен с другим выходом делителя частоты, выход генератора импульсов подключен к одному из входов счетчика, друъй вход которого соединен с блоком коэффициентов, а выход - с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом блока элемен. тов И, элемент совпадения, цифровой ограничитель и последовательно соединенные блоки определения величины и знака приращения ско. рости, усреднитель и регистр скорости, один из выходов которого соединен со входом блока коэффициентов,а другой - с третьим входом реверсивного счетчика, входы элемента совпадения соединены соответственно с выхода. ми блока элементов И, формирователя фазо. вого импульса, выход элемента совпадения подключен к первому входу блока определения величины и знака. приращения скорости, второй вход которого соединен с выходом ре.версивного счетчика, а выход блока определения величины и знака приращения скорости75242 а 5 30 35 40 через цифровой ограничитель соединен с другимвходом усреднителя и с третьим входом блокаэлементов И 12).Недостатком известного преобразователяс экстраполяцией является наличие погрешности 5от внешних помех и внутренних шумов.Цель изобретения - повышение точностипреобразователя.Поставленная цель достигается тем, что впреобразователь угла поворота вала в код,содержащий генератор импульсов, делитель час.тоти, блок питания, фазовращатель; формиро.ватель фазовых импульсов, другой вход кото.рого соединен с генератором импульсов, одинвыход подключен к блоку определения при 15ращения скорости, а другой выход к блокуэлементов И, второй вход которого подключенк делителю частоты, а выход - к первомувходу реверсивного счетчика, преобразователькод-частота, вход которого соединен с выхо.аодом генератора импульсов, а выход подключенк второму входу реверсивного счетчика, регистрскорости, один выход которого подключен кпреобразователю код.частота, а другой - ктретьему входу реверсивного счетчика, одинвыход реверсивного счетчика подключсн квторому входу блока приращения скорости,третий вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход подключен к усреднителю, введены два вычитателя, Второй и третийрегистры, сумматор, определитель ускоренияи определитель времени усреднения, один входкоторого соединен с первым выходом формиро.вателя фазовых импульсов, другой вход - свыходом определителя ускорения, первый вы.ход подключен к одним входам, регистраскорости и второго регистра, второй выход ктретьему входу блока элементов И, а третийвыход - к одним входам определителя уско.рения и третьего регистра и к другому входуусрсднителя, выход усреднителя подключенк одному входу первого вычитателя и к дру.гому входу третьего регистра, выход которогоподключен к одному входу второго вычитате.45ля и к другому входу первого вычитателя,выход которого подключен к другим входамрегистра скорости и второго вычитателя, выходкоторого через второй регистр подключен кодному входу сумматора, другой вход кото 50рого соединен с другим выходом реверсивногосчетчика, а один выход регистра скоростиподключен к другому входу определителя ускорения,Преобразователь, изображенный на чертеже,содержит генератор 1 импульсов, делитель 2частоты, блок 3 питания, фазовращатель 4,формирователь 5 фазовых импульсов; блок 6элементов И, реверсивный счетчик 7, преобра. зователь 8 код-частота, регистр 9 скорости,усреднитель 10, блок 11 определения прираще.ния скорости, сумматор 12, второй и третий,регистры 13, 14, вычитатели 15, 16, определитель 17 времени усреднения, определитель 18ускорения,Преобразователь работает следующим образом.Импульсы с генератора 1 импульсов с час.тотой 1 поступают на делитель 2 частоты, имею.ший коэффициент пересчета 2", В блоке 3питания формируется многофазное синусоидаль.ное напряжение для питания фазовращателя 4.С выхода фазовращателя 4 синусоидальноенапряжение, сдвинутое ло фазе на угол, равныйуглу поворота ротора фазовращателя 4, поступает на формирователь 5 фазовых импульсов.Формирователь 5 фазовых импульсов форми.руст импульсы в момент перехода синусоидаль.ного напряжения через нуль от отрицательногок положительному значению, Импульсом с формирователя 5 переписывается через блок 6элементов И, на вторые входы которого посту.кают импульсы с выхода делителя 2 частоты,являющегося временной шкалой прсобразова.теля, кодовый эквивалент угла поворота ротора фазоврашателя 4,Уменыценис погрешности преобразованияза счет усреднения с последующей коррекциейпо скорости и углу осуществляется следующимобразом,В первый момент включения в определителе 17 времени усреднения устанавливаетсямаксимальный интервал усреднения Туо,который выбирается исходя из максимальногозначения величины входной помехи и внутрен.них шумов преобразователя, и выдается разрешение на блок 6 элементов И для переписитекущего значения угла в реверсивный счетчик 7. Таким образом, в блоке 11 опредсле.ния приращения скорости будет сформированавеличина приращения угла за интервал Тсв усреднитсле 10, которая затем переписыва.ется в регистр 9 скорости, В следующем цик.ле преобразования осуществляется линейнаяэкстраполяция путем записи величины приращения угла в виде равномерно расставленныхимпульсов на интервале Тс, которые формируются преобразователем 8 код.частота, вреверсивный счетчик 7, в котором было запи.сано текущее значение угла в первый моментвключения. При этом на втором цикле преоб.разования и последующих блок 6 элементов Изапирается управляющим сигналом с определителя 17 и открывается только в том случае,когда время усреднения равно времени преобразования (случай больших ускорений,.с кото.рым вращается входной вал). В этом жецикле преобразования определяется погрешностьпрогнозирования в блоке 11 как разность между экстраполируемым и текущим значением угла, и затем усредняется в усреднителе 10.Величина погрешности сГД с 1, обусловленная неточностью измерения скорости вращения вала, выявляется после второго цикла усреднения в вычитателе 15 как разность усредненных погрешностей прогнозирования Д и Ь 2 в соседних первом и втором циклах усреднения, которая затем прибавляется к 10 величине записанной в регистре 9 скорости.Величина Д усредненного значения погрешности прогнозирования первого цикла усреднения записывается в регистр 13 из усреднителя 1 О управляницим сигналом, поступающим 5 с определителя 17. После второго цикла усрсд. нения определяется также погрешность измене. ния угла в вычитателе 16 и переписьвастся в регистр 14 управляющим сигналом с опредс. литсля 17. гоЛля этого.в вычитатель 1 б вводится с усрссщителя 10 и величина длс с вычита.теля 15 без млалззсго разряда,Соответственно в конце второго цикла усрсд. нсния вводится поправка по скс 1 ости в регистр 25 9 скорости и по положению вала через сумма.тор 12. Использование усреднения позволяет уменьшитьпогрешности с временем корреляции,меныцим ЗОвремени .рсобразования погрсшнсть квантования по уровню, погрешность от высокочастотной входной помехи, случйнуо ссгвляюшуюпогрешности фазовращателя и при выборе интервала усреднения кратным частоте гармони- З 5ческой составляющей погрешности, обусловлен.ной качеством квадратуры блока 3 питания,гармонические составляоцие погрешности пре.образования) .Для того, чтобы погрешность, обусловленная40изменением скорости вращения входного вала,нс вносила дополнительной погрешности, вопределителе 18 ускорения вычисляется изменение скорости врашсния вала и в соответствиис этим формируется сигнал в определителе 145для корректировки времени усреднения,Таким образом, использование усредненияпогрешности прогнозирования с введениемпоправки по скорости и положению вала позво.ляет снизить погрешность с временем корреля.50ции меньшим, чем время преобразованияи гармонические погрешности преобразователяи тем самым повысить точность преобразования. Формула изобретснияПреобразователь угла поворота вала в код.содержащий генератор импульсов, делительчастоты, блок питания, фазовращатель, формирователь фазовых импульсов, другой вход которого соединен с генератором импульсов, одинвыход подключен к блоку определения приращения скорости, а друтой выход - к блоку элементов И, второй вход которого под.ключен к делителю частоты, а выход - к первому входу реверсивного счетчика, преобразо.ватель код-частота, вход которого соединенс выходом генератора импульсов, а выходподключен к второму входу реверсивного счет.чика, регистр скорости, один выход которогоподключен к выходу преобразователя кодчастота, а другой - к третьему входу ревер.сивного счетчика, один выход реверсивногосчетчика подключен к второму входу блокаприращения скорости, третий вход которогосоединен с выходом делителя частоты, а выходподключен к усрсднителю, о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что, с целью повышения точ.ности преобразователя, в него введены двавычитателя, второй и третий регистры, сум.матор, определитель ускорения и определительвремени усрсднсния, один вход которогосоединен с первым выходом формирователяфазовых импульсов, другой вход - с выхо.дом определителя ускорсния, первый выходподклочсн к одним входам регистра скоростии вп.рого регистра, второй выход - к третье.му входу блока элементов И, а третий выход - к одним входалл определителя ускорс.ния и тре гьсго регистра и к другому входуусрсднитсля, выход усрсднителя подключенк одному входу первого вычитателя и к дру.гому входу третьего регистра, выход которогоподключен к одному входу второго вычитателя и к другому входу первого вычитателя,выход которого подключен к другим входамрсгистра скорости и второго вычитателя, выходкоторого через второй регистр подключен кодному входу сумматора, другои вход которого соединен с другим выходом реверсив.ного счетчика, а один выход регистра скоростиподключен к друтому входу, определителяускорения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Нф 487405,кл. 6 08 С 9/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССР Н 553987кл. 6 08 С 9/04, 1975 (прототип).752425 рректор С. Редактор И. Коваль Составитель И, Назар Техред М,Петко Тираж 682. ЦБИИПИ Государственно по делам изобретений 13035; Москва, Ж - 35, Раушомитета СССР ткрмтийскан наб д, 4/5 ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проек