Преобразователь угла поворота вала в код

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 071279,(21) 2848698/18-24с присоединением заявки Нов(51)М, К .з 6 08 С 9/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД Изобретение, относится к вычислительной технике и может быть использовано в области автоматики и вычислительной техники.5Известен двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код., содержащий датчик угла, преобразователь масштаба угла, устройство . формирования кода угла грубого отсчета, соеди- о ненное с выходом датчика угла, устройство формирования кода точного отсчета, соединенное с выходом преобразователя,масштаба угла, и устройство согласования отсчета. Для получения однозначности измерения в пределах оборота используется канал грубого отсчета (ГО), имеющий один период изменения показаний за угол, равный 360 о. Каналы грубого и точного отсчетов связаны друг с другом через коэффициент редукции, величина которого обычно кратна числу 2, возведенному в целую степень (1,Недостатком такого преобразователя является его сложность и невысокая точность.Известен также преобразователь уг." ла поворота вала в код, содержащий два фазовращателя, первый из которых установлен на входном валу и яв-. ЗО ляется фазовращателем грубого отсчета, другой фаэовращатель соединен спервым через редуктор и является фазовращателем точного отсчета, блок питания, выход которого соединен собеими фазовращателями и с входомпервого нулевого детектора, выходкаждого фазовращателя соединен с входом соответствующего нулевого детектора, выход нулевого детектора каждого канала соединен с первым входомсоответствующего триггера, вторые входы обоих триггеров соединены с выходом опорного нулевого детектора, выход триггера каждого канала соединенс первым входом элемента И, второйвход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход первого элемента И соединен с входом первогосчетчика, выход которого соединен свходом дешифратора и первым входомсумматора, выход второго элемента Исоединен с первым входом элементаобъединения, второй вход которогосоединен с выходом третьего элемента И, выход элемента ИЛИ через последовательно соединенные второй счетчик и шифратор соединен с вторымвходом сумматора, блок управления,входы которого соединены с выходаминулевых детекторов обоих каналов,первый выход блока управления соединенс первым входом третьего элемента И,второй вход которого соединен с первым выходом дешифратора, второй выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и первым входом четвертого элемента И, второйвход которого соединен с вторым входом первого счетчика и вторым выходомлока управления, а выход - с вторымвходом второго счетчика, третий вход 10которого соединен с третьим выходомблока управления 21,Недостатком известного преобразователя является его сложность и недостаточно высокая точность,Цель изобретения - повышение точности и упрощение преобразователя угла поворота вала в код,Поставленная цель достигается 2 Отем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий блокпитания, выход которого соединен свходами двух фазовращателей, один изкоторых установлен на входном валу,и первого нулевого детЕктора, выходкоторого соединен с первыми входамидвух триггеров формирования временного интервала, вторые входы которых через второй и третий нулевой детекторы соответственно соединены с выходамл первого и второго Фазовращателей, выход первого триггера Формирования временного интервала соединенс первым входом первого элемента И,выход второго триггера формированиявременного интервала соединен с первым входом второго элемента И вторыевходы обоих элементов И соединены свыходом генератора импульсов, выходпервого элемента И соединен с первым 4 Овходом первого счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, блок управления, первый выходкоторого соединен с одним входомвторого счетчика, и шифратор, введены буферный регистр и запоминающееустройство, вход которого соединен свторым выходом блока управления, входкоторого соединен с выходом первогонулевого детектора, выход второго эле.мента И ссединен с другим входом вто-, Орого счетчика, выход которого соединен с вторым входом сумматора, третийвход которого соединен с первым выхо-,дом запоминающего устройства, выходсумматора соединен с первым входом 55шифратора, второй вход которого соединен с вторым выходом запоминающегоустройства, а третий вход - с третьимвыходом устройства управления, четвертый выход которого соединен с пер-рвым входом буферного регистра, второйвход которого соединен с выходом пер вого счетчика, а третий - с выходомшифратора, второй Фаэовращатель установлен на входном валу. 65 На Фиг, 1 приведена блок-схемапредлагаемого преобразователя углаповорота вала в код; на Фиг. 2 - граФик, поясняющий работу преобразовате."ля,преобразователь содержит блок 1питания, Фазовращатели 2, 3, нулевыедетекторы 4-6, триггеры 7, 8 Формирования временных интервалов, элементыИ 9, 10, генератор 11 импульсов, счетчики 12, 13, шифратор 14, устройство15 управления, запоминающее устройство 16, буферный регистр 17, сумматор18, входной вал 19,Преобразователь работает следующимобразом,При изменении углового положениявходного вала 19 происходит пропорциональное изменение фазовых сдвиговвыходных сигналов с Фаэовращателей2, 3 относительно напряжения питанияс блока 1, Коэффициент пропорциональности в канале фаэовращателя 2 - Иа в канале фаэовращателя 3 - И, Нулевые детекторы 4-6 формируют короткиеимпульсы в моменты перехода своихвходных сигналов через нуль с минусана плюс. В триггерах 7 и 8, устанавливающихся в положение "1" по выходным сигналам с нулевого детектора 6и сбрасывающихся в "0" по сигналамс детекторов 4 и 5, формируются временные интервалы, длительность которых, соответственно, пропорциональнаФаэовым сдвигам между выходными напряжениями с фаэовращателей 2, 3 инапряжением питания с блока 1. Бэлементах И 9, 10 происходит заполнение сформированных временных интервалов импульсами высокой частотыс генератора 11, количество которыхподсчитывается счетчиками 12 и 13,В результате в счетчиках 12 и 13формируются коды, пропорциональныеуглам поворота фазовращателей 2, 3внутри их полюсных делений, измеренные с одной и той же для обоих каналов дискретностью отсчета.Для получения полного кода углавнутри оборота необходимо провестицифровую обработку. кодов, зафиксированных в счетчиках 12 и 13. Приэтом следует учитывать, что однозначно определить угол в пределах оборота можно лишь в том случае, еслиИ и И (числа пар полюсов Фаэовращателей 2, 3) - взаимно простые числа,т,е. они не имеют общих делителей,кроме 1, например, 3 и 5 или 128 и135,в этом случае(фиг.2)системы управлений, описывающая измерение углав первом и втором каналах, имеет вид1 "макс +2 максг + й 21,где К Кг . - число отрезков в первоми во втором каналах,целиком укладывающихся в измеряемьФугол,Формула изобретения ХмзксХмакс максимальные значенияизмеряемых величин (длины отрезков 1 в первом иво втором каналах, рав 2 л. ЗбОные Хмакс = н = ч1 152 д 360ХНЗКС 1 НгРВ - значение измеряемой величины в первом и новтором каналах,В счетчиках 12 и 13 на конец измерения зафиксированы числа, пропорциональные В, и В 2, Число . записанов системе остаточных классов (по модулю Х- в счетчике 12 и по модулюХмакс 1 - в счетчике 13), Система ураннений (1) имеет единственное решениеотносительно К - или К в диапазоне углов ат О да ЗбО при условии,что М, и К, взаимно простые числа,Таким образом, в пределах оборотасистема уравнений (1) имеет единствен.ное решение для целых К, и К, т,е,если в двухотсчетном преобразователеугол-код использовать в качестве кодирующих элементов мнагополюсные датчики, числа пар полюсов которых янляются взаимно простыми числами, тоизмеряемый уголможет быть однозначна определен в пределах всегооборота,Для нахождения угла А по числам30В, и В; заметим, чта К, и К могутбыть только целыми и разность (К, -К)может меняться только в диапазоне(0 М, -й). Зная величины К, и Вможно записать значение числа с, Полный код угла . образуется присоединением к коду числа В, кода числа Кпричем, код числа К, пишется на местестарших разрядов, а код числа В, - наместе следующих за ними младших. Код 40полученный присоединением кода В, ккоду числа К, или кода числа В к коду числа К является окончательнымрезультатом измерения,В преобразователе весь цикл рабаты 4делится на два периода. Длительностькаждого из них равна длительности периода питающего напряжения, Во времяпервого периода в счетчиках 12 и 13формируются коды (числа В, и В),пропорциональные углам поворота фаэо-вращателей 2, 3 внутри их полюсныхделений, т.е, производится раздельнаяоцифровка каналов, После окончаниячерного периода преобразования устройство 15 управления вырабатываетсерию импульсов, по которым путем совместной обработки результатов измерения в обоих каналах определяется полный код угла По первому иэ этойсерии импульсу коды из счетчиков 12 60и 13 вводятся в сумматор .18, где вычисляется разность (В-В,), передавае.мая далее в шифратор 14 для осуществления операции деления на число(Хмзкс, -Хмаксг )хранящееся в эапоми- д нающем устройстве 1 б, Количественночисло (Хс, -Х) равно разностичисла импульсов, поступающих в счетчик 12 при повороте на одно полюсноеделение Фазовращателя 2, и числа импульсов, поступающих в счетчик:13 при повороте на одно полюсное деление Фазавращателя, при измерении углов нобоих каналах с одинаковой дискретностью. Если в результате деления получается целое число, то частное отделения и есть число К Если реэул"тат деления - число дробное, то устройство 15 управления вырабатывает следующий импульс, по которому иэ разности ( В, - В, ) вычит ае тсЯ число Х мамс 1 и далее 2 Хмакс и т.д. до ( "г) Хмксупока в шифраторе 14 в результате деления не получается число без остатка,т,е. число К Число Хкс количественно равное числу импульсон в счетчике 13 при повороте Фаэавращателя 3 на полное палюсное деление, также хранится в запоминающем устройстве 16,Так как числа (Хмакс 1 Хмаксх ) и Хмакс 1 постоянные, та они могут быть занесены в запоминающее устройство 16 при регулиранке преобразователя, При получении числа К, устройство 15 вырабатывает импульс перезаписи, по которому н буферный регистр 17 переписывается число как иэ счетчика 12, так и иэ шифратора 14, Число иэ счетчика 12 переписывается в младшие разряды, а из шифратора 14 - н старшие. В результате н буФерном регистре 17 фиксируется полный кад угла, Далее в устройстве 15 вырабатывается импульс, абнуляющий счетчики 12 и 13 и цикл преобразования начинается снова,Ввиду того, чта допуски при измерении угла . н обоих каналах примерно одинаковы и в образовании кода старших разрядов н сумматоре 18 и шифраторе 14 участвуют результаты иэмерения в обоих каналах, дополнительногосогласования отсчетов в предлагаемомпреобразователе производить не требуется,Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий блок питания, выход которого соединен с входами двух фазавращателей, один из которых установлен на входном. валу, и первого нуленога детектора, выход которого соединен с первыми входами двух триггеров формирования временного интервала, вторые входы которых через вто- рой и третий нулевой детекторы соответственно соединены с выходами первого и второго фазовращателей, выход первого триггера Формиронания временного интервала соединен с первым нходом первого элемента И, ныхад второго триггера Формирования воеменного ин881802 ПИ Заказ 9979/76 Тираж 694 Подписноал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 ВНИ тервала соединен с первым входом второго элемента И, вторые входы обоих элементов И соединены с выходом генератора импульсов, выход первого элемента И соединен с первым входом первого счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, блок управления, первый выход которого соединен с одним входом второго счетчика, и шифратор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения преобраэователя, в него введены буферный регистр и запоминающее устройство, вход которого соединен с вторым выходом блока управления, вход которого соединен с выходом первого нулевого детектора,Ф выход второго элемента И соединен с другим входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом сумматора, третий вход кбторого соединен с первым выход поминающего устройства, выход сумматора соединен с первым входом шифратора, второй вход которого соединен с вторым выходом эапоминающегоустройства, а третий вход - с третьимвыходом устройства управления, четвертый выход которого соединен с первымвходом буферного регистра, второйвход которого соединен с выходом первого счетчика, а третий - с выходомшиФратора, второй Фаэовращатель установлен на входном валу,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л., "Энергия", 1974, с. 8, 164- 1652. Авторское свидетельство СССР 9 437120 кл С 08 С 9/04, 1973 (про