Преобразователь угла поворота вала в код

(088. 8) ио делаи изобретений и аткрытий(71) Заявител 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРО ВАЛА В КОД ке и вычис и технике и може дери рого Изобретение относится к автома быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.Известны преобразователи угла по.- 5 ворота вала в код, содеряащее генератор импульсов, подключенный через делитель частоты к блоку формирования синусоидального напряиения питания,10 выход которого подключен к синуснокосинусному датчику угла, выходы которого через согласуюций блок подключены к блоку фазосдвигающих цепочек, выход .блока фазосдвигающих цепочек через компараторы подключен к измерителю временных интервалов 11.Недостатком такого преобразователя является низкая точность, обусловленная погрешностью синусно-косинус 20 ного датчика угла.Известны преобразователи угла, соащие фазовращатель, выходы котоподключены к преобразователю сдвига фазпа 21.Недостатком этих преобразователейявляется значительная динамическая погрешность,Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являетсяпреобразователь угла поворота валав код, содергкаций фазоврацатель, выходы которого подключены к первымвходам первого и второго блоков сравнения, выходы первого блока сравненияподключены к входам сломения и вычитания первого реверсивного счетчика,последовательно соединенного со вторым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к второму входу первого блока сравнения,выходы второго блока сравнения подклюцены к входам слоиения и вычитаниятретьего реверсивного счетчика, последовательно соединенного с четвертым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к вто3 92838рому входу второго блока сравненияи к управляющему входу блока элементов И, сигнальные входы которого соединены с выходами разрядов второгореверсивного счетчика, генератор импульсов, подключенный к вхоДам сложения второго и четвертого реверсивныхсчетчиков 3 1,Недостатком известного преобразователя являетея значительная динамическая погрешность, величину которой определяет емкость реверсивного счетчика, установленного на входе основного реверсивного счетчика в канале формирования сдвинутого по фазе сигнала. 15Уменьшение емкости этого счетчика приводит к ухудшению стабильности фазового сдвига, формируемого на выходе основного реверсивного счетчика этогоже,канала, т.е. к увеличению случайной составляющей погрешности, Другимнедостатком этого преобразователя является влияние на точность низкочастотных колебаний скорости вращениямодулятора фазоврацателя, которые по д 5частоте сравнимы с колебаниями входного вала преобразователя,Целью изобретения является повышение точности преобразователя.Поставленная цель достигается тем, З 0что в преобразователе угла поворотавала в код, содержащем фазовращатель,выходы которого подключены к первымвходам первого и второго блоков сравФнения, выходыпервого флака сравнения35подключены к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика,последовательно соединенного со вторым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к второму входу первого блока сравнения,выходы второго блока сравнения подключены к входам сложения и вычитаниятретьего реверсивного счетчика, последовательно соединенного с четвер 45тым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к второмувходу второго. блока сравнения и куправляющему входу блока элементов И,сигнальные входы которого соединены50с.выходами разрядов второго реверсивного счетчика, генератор импульсов,подключенный к входам сломения второго и четвертого реверсивных счетчиков, выходы переполнения третьего реверсивного счетчика подключены к егоустановочным входам, входы сложенияи вычитания первого реверсивногосчетчика подключены соответственно 7, 1к входам вычитания и сложения третьего реверсивного счетчика, а выход генератора импульсов подключен к третьим входам блоков сравнения.На чертеже представлена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код.Преобразователь угла поворота вала в код содержит фазовращатель 1, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков 2 и 3сравнения, выходы блока 2 сравнения подключены к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика 4,последовательно соединенного со вторым реверсивным счетчиком 5, выходпереполнения которого подключен к второму входу блока 2 сравнения. Выходы блока 3 сравнения подключены к входам сложения и вычитания третьего реверсивного счетчика 6, последовательно соединенного с четвертым реверсивным счетчиком 7, выход переполнения которого подключен к второму входу блока 3 сравнения и к управляющему входу блока 8 элементов И, сигнальные входы которого соединены с выходами разрядов реверсивного счетчика 5, Генератор 9 импульсов подключен к входам сложения реверсивных счетчиков 5 и 7. Выходы переполнения реверсивного счетчика 6 подключены к его усфтановочным входам. Входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 4 подключены соответственно к входамо вычитания и сложения реверсивного счетчика 6, а выход генератора 9 импульсов подключен к третьим входам блоков 2 и 3 сравнения.Преобразователь работает следующим образом.Реверсивные счетчики 5 и 7 работают в режиме деления частоты генератора 9. На их выходах формируются сигналы такой же частоты, что и выходные сигналы фазовращателя 1. При наличии рассогласования по фазе между опорным сигналом с выхода фазовращателя 1 и сигналом с выхода реверсивного счетчика 5 на выходе блока 2 в каждом периоде опорного сигнала формируются импульсы, поступающие на вход реверсивного счетчика 4 и уменьшающие величину рассогласования. На другом выходе фазовращателя 1 формируется сигнал, сдвинутый по фазе на величину, пропорциональную измеряемо. му углу поворота вала. При наличии рассогласования по фазе между этимформула изобретения 5 9283 сигналом и выходным сигналом ревер" сивного счетчика 7 блок 3 сравнения в каждом периоде сигнала вырабатывает импульсы поступающие на вход реверсивного счетчика 5 и уменьшающие величину рассогласования. Импульсы переполнения реверсивного счетчика 7 поступают в блок 8 и опрашивают состояние разрядов реверсивного счетчика 5. На выходе блока 8 формируется о код угла поворота вала.Вследствие технологических погреш" ностей изготовления фазовращателя 1 неравномерности вращения его модулятора, синхронных и асинхронных наводок выходные сигналы Фазовращателя 1 помимо основной гармонической составляющей содержат высокочастотные и низкочастотные составляющие, которые вызывают паразитные фазовые колеба ния выходных. сигналов фаэовращателя 1, Для исключения влияния этих колебаний на точность преобразователя емкость реверсивных счетчиков 4 и 6 выбирают равной максимальному числу импульсов рассогласования, поступающих по входу сложения или вычитания, В установившемся режиме код реверсивного счетчика 5 в момент переполнения счетчика 7 будет постоянным и равен измеряемому углу поворота. При изменении угла поворота среднее значение фазы выходного .сигнала фаэовращатеОля 1, поступающего на вход блока 3, смещается от положения равновесия. Реверсивный счетчик 6 Формирует сигнал переполнения, который поступает в реверсивный счетчик 7. Для быстрейшей отработки рассогласования импульс переполнения реверсивного счетчика 6 поступает на его установочные входы и записывает в нем код, соответствующий моменту перед переполнением. Так, при переполнении при сложении импульсом обратной связи во всех разрядах реверсивного счетчика 6 записывается "1", а при переполнении при вычитании записываются "0". Следующий импульс, поступающий на тот же вход ревереив 50 ного счетчика 6, снова вызывая его переполнение, поступает на соответствующий вход реверсивного счетчика 7 и записывает в реверсивном счетчике 6 код, соответствующий моменту перед переполнением. В результате рассогла 55 сование Фаэ на входе блока 3 отрабаты,вается в каждом периоде сигнала Фазовращателя 1. 87 6Однако наличие низкочастотных составляющих от неравномерности вращения модулятора Фазовращателя 1 снижает положительный эффект, достигнутый введением обратных связей в реверсивном счетчике 6. Рассогласование Фаз .возникшее в блоке 3, отрабатывается с частотой низкочастотных колебаний модулятора. Для исключения этих погрешностей импульсы, поступающие на входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 4, одновременно посту" пают соответственно на входы вычита" ния и сложения реверсивного счетчика 6,. Поскольку низкочастотные колебания, вызванные неравномерностью вращения модулятора Фазовращателя 1, одновременно присутствуют в обоих выходных сигналах фазовращателя 1 и совпадают по амплитуде и Фазе, то в результате введения упомянутых связей происходит полная компенсация скоростной погрешности преобразователя и энацительно снижается погрешность по ускорению. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий Фаэовращатель, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков сравнения, выходы первого блока сравнения подключены к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика, последовательно соединенного со вторым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к второму входу первого блока сравнения, выходы второго блока сравнения подключены к входам сложения и вычитания третьего реверсивного счетчика, последовательно соединенного с четвертым реверсивным счетчиком, выход переполнения которого подключен к. второму входу второго блока сравнения и к управляющему входу блока элементов И, сигнальные входы которого соединены с выходами разрядов второго реверсивного счетчика, генератор импульсов, подключенный к входам сложения второго и четвертого реверсивных счетчиков, о т л и чающийс я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, выходы переполнения третьего реверсивного. счетчика подключены к его установочным входам, входы сложения и вычитания первого7 .928387 8реверсивного счетчика подключены со. Электромеханические преобразоваответственно к входам вычитания и сло- тели угла с электрической редукцией.жения третьего реверсивного счетчика, Под ред, А; А. Ахметжанова. М., "Энера выход генератора импульсов подклю- гия", 1978, с. 169, рис. 5.6, с. 187,чен к третьим входам блоков сравнения,рис. 6.5.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 3. Авторское свидетельство СССР1, Патент США Ю 3505669, Ь" 404111, кл, С 08 С 9/00, 1971 (прокл. 340-347, 1970 тотип 1.азаркина СоставителПерсиянцева Техред ректор Г.Решетник актор Подписное 3 Тираж 639 ОНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 1(-35, Раувская наб, Заказ 32 а 4 5 Проектная,слиал (1 Г 1(1 "Патент", г. Ужгоро