Преобразователь угла поворота вала в код

ОП ИСАНИЕИЗЬВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 942090 Союз СоветскииСоциалистическиеРеспублик(51)М. Кд. 008 С 9/00 9 еуирстеенкЫ комитет СССР ао делам изобретений н открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД1Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике, в частности кустройствам, преобразующим угловое илилинейное перемещение в цифровой код, иможет быть использовано для контролявеличины перемещения механизмов настанках и установках, предназначенныхдля обработки крупногабаритных и длинномерных изделий.Известно устройство для преобраэова 1 ония перемещений в цифровой код, содержащее генератор, делитель частоты, фазорасщепитель, фазоврашатель, преооразователь фаза-код цифровое вычислитель.тное устройство, преобразователь код-на 15пряжение, устройство сравнения напряжений, усилитель, тахогенератор, электродвигатель и механический редуктор, соединяющий фазоврашатель с электродвигателем 1,20Известно также устройство для преобразования перемещений в цифровой код,содержащее генератор, делитель частоты,фазорасшепитель, фазовра "1 атель, нуль 2орган, регистр и звено кинематической связи фазоврашателя с перемешающимся механизмом 21Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для преобразования перемещений в цифровой код, содержащее генератор, два делителя частоты, счетные входы которых соединены с выходом генератора и каждый из которых содержит последовательно соединенные масштабирующий и основной делители частоты, фаэорасщепитель, вход которого соединен с выходом первого делителя частоты, фазовращатель, вход которого соединен с выходом фаэорасщепителя, звено кинематической свяэи вала фазоврашателя с перемещающимся механизмом, квантователь, первый вход которого подключен к выходу фазоврашателя, а второй вход - к первому входу второго делителя частоты, регистр, информационный вход которого соединен с вторым выходом второго делителя частоты, вход синхронизации соединен с выходом кван-тоВателя, а ВыхОд ф с кодоВОЙ шинОЙ, и формирователь импульсов сброса, вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, а выход к входу сброса второго делителя частоты 3,Известные устройства имеют ограниченный диапазон преобразования переме шений в цифровой код, определяемый ко личес твом дискрет перемещения, приходяшихся на один оборот вала фаэовраща ф теля. Данное ограничение обусловлено тем, что в известных устройствах преобразование перемещений в масштабированный цифровой код осуществляется однозначно только в пределах одного оборота вала фазовращателя, т,.е. от 0 до 360без одной угловой дискреты перемещении.Цель изобретения - расширение диапазона преобразования перемещений.20Указанная пель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный через последовательно соединенные первый делитель частоты и25 фазорасшепитель к входу фазоврашателя и непосредственно к первому входу второго делителя частоты, первый выход которого соединен с первым входом квантователя, второй вход которого соединен с фазоврашателем, выход первого делитезо ля частоты соединен е первым входом формирователя импульсов сброса, выход которого соединен с вторым входом вто рого делителя частоты, второй выход которого соединен с первым входом выход- З 5 ного регистра,введены вычислитель, элемент памяти и элемент 2 И, первый вход, которого соединен с выходом квантователя, второй вход - с выходом вычислителя, а выход - с вторым входом выходного40 регистра и с первым входом элемента памяти, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов сброса, а выход - с вторым входом формирователя импульсов сброса, второй выход 45 второго делителя частоты соединен с первым входом вычислителя, второй вход которого соединен с выходом выходного регистра.На чертеже представлена блок-схема 50 предлагаемого преобразователя.Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, первый 2,и второй 3 делители частоты, счетные входы которых соединены с выходом генератора 1 им пульсов, фазорасшепитель 4, вход которого подключен к выходу первого делителя 2 частоты, фаэоврашатель 5, вход которого соединен с выходом фазорасшепителя 4, звено 6 кинематической связи вала фаэовращателя 5 с перемещающимся механизмоМ, квантователь. 7, второй вход которого подключен к выходу фазовра щателя 5, а первый вход - к первому выходу второго делителя 3 частоты, выходной регистр 8, первый вход которого соединен с вторым выходом второго делителя 3 частоты, а выход - с выходной кодовой шиной 9, формирователь 10 импульсов сброса, первый вход которого подключен к выходу делителя 2 частоты, а выход - к второму входу сброса второго делителя 3 частоты, вычислитель 11, элемент 2 И 12 и элемент 13 памяти. Первый вход вычислителя 11 соединен с первым входом выходного регистра 8, второй вход - с выходом выходного регистра 8, а выход - с вторым входом элемента 2 И 12, первый вход которого подключен к выходу квантователя 7, а выход - к второму входу выходного регистра 8 и к первому входу элемента 13 памяти, второй вход элемента 13 памяти соединен с выходом формирователя 10 импульсов сброса, а выход с вторым входом формирователя 10 импульсов сброса.Вычислитель 11, элемент 2 И 12 и элемент 13 памяти могут быть реализованы на базе широко распространенных элементов схемотехники, например интегральных микросхем серии 155 (технические условия 0,348.006 ТУ), в частности, вычислитель 11 может быть выполнен на микросхемах типа К 155 ИПЗ, элемент 2 И 12 - на микросхеме типа К 155 ГИ 1 и элемент памяти - на микросхеме типа К 155 ТМ 2.Преобразователь работает следующим образом.Импульсы тактовой частоты поступают с выхода генератора 1 импульсов на делители 2 и 3 частоты, Первый делитель 2 частоты вырабатывает сигналы кодовой развертки для фазорасшепителя 4, формирующего двухфазную или трехфазную сис. тему питающих напряжений для фазовращателя 5 типа Вращающегося трансформа тора или сельсина. Иа выходе фаэоврашателя 5 образуется сигнал, фазовый сдвиг которого относительно опорного сигнала (одной иэ, фаэ питания фазоврашателя 5) пропорционален угловому перемещению вала фазовращателя 5, а следовательно, и перемещению механизма, связанного с валом фазоврашателя 5 через звено 6. Этот сигнал поступает на второй входквантователя 7, на первый вход которого приходят импульсы с первого выхода второго делителя 3 частоты, которые исполь зуются для квантоаанкя по фазе выходного сигнала фазоврашателя 5, На выходе кван тователя 7 формируются узкие квантованые по фазе импульсы, которые поступают на первый вход элемента 2 И 12, на второй вход которого поступает с выхода вычислителя 11 сигнал, вырабатываемый 1 О последним из кодовых сигналов на первом входе и выходе выходного регистра 8 и разрешающий прохождение на выход элемента 2 И 12 определенного квантованного импульса. На первый вход выходного регистра 8 приходят сигналы кодовой развертки с второго выхода второго делителя частотыимеющего коэффициент деления, равный произведению е М, где М - количество дискрет перемещения, . 2 О приходящихся на один оборот вала фазовращателя 5, М - максимальное количество оборотов вала фаэоврашателя 5, соответствующее контролируемому перемещению. Кодовая комбинация, образующаяся на втором выходе второго делителя 3 частоты в момент прихода квантованного по фазе импульса с выхода элемента 2 И 12, записывается в выходной регистр 8 и поступает с его выхода на кодовую шину Зф 9, с которой считывается цифровой код, отображающий в заданных единицах величину перемещения меюнизма, связаного с валом фазовращателя 5 через звено 6.Согласование системы измерения с пе- . 35 ремещающимся механизмом обеспечивается эа счет электрической редукции, реализуемой при помощи первого 2 и второго 3 делителей частоты. Отношение коэффициентов деления этих делителей часто ты соответствует передаточному отношению звена 6 кинематической связи вала фазоврашателя 5 с перемещающимся механизмом умноженному на число й, и может быть выполнено с любой степенью уточнения. а 5Синхронизация работы второго делителя 3 частоты относительно опорного .сигнала и установка начала отсчета перемещения обеспечиваются формирователем 10 импульсов сброса, который выдает импульсы при единичной сигнале на втором входе и при определенной (заданной) кодовой комбинации на выходе первого делителя 2 частоты. Сигнал, разрешающий работу формирователя 10 импульсов сброса, появляется на выходе элемента 13 памяти после прихода с выхода элемента 2 И 12 импульса, осуществляю 942090 6щего запись кода в регистр 8, и списывается импульсом сброса с выхода формирователя 10.Сигнал, разрешающий прохождение импульсов с выхода квантователя 7 на выход элемента 2 И 12, формируется вычислителем 11, который выполняет вычисление разности Ь 8 между кодомна выходе регистра 8 и кодом Е на егопервом входе ( ЬР Ь - Р ), сравнениемодуля величины Ь 1 с кодовой установкой у, которая ограничивает максимальную величину приращения выходного кодана шине 9, причем величина кодовой установки выбирается иэ условия 7 ар Сс, где М- максимальная скоростЬперемещения механизма; р- период кодовой развертки на первом входе регистра 8; формирование логического сигналапо результату сравнения модуля величиныС с кодовой установкой Ьу (при Ь 1(7 Ьуна выходе вычислителя формируется нулевой сигнал, а при ф - единичныйУсигнал).При появлении на выходе вычислителя11 единичного сигнала очередной квантовый импульс, прошедший на выход элемента 2 И 12, записывает в выходной регистр8 код Ь, соответствующий положениюмеханизма в заданных единицах измерения относительно установленного началаотсчета в И-ый момент времени, и разрешает формирование импульса сброса,устанавливающего в исходное (нулевое)состояние второй делитель 3 частоты иэлемент 13 памяти. Повторно единичныйсигнал на выходе вычислителя 11 появляется тогда, когда величина на первом входевыходного регистра 8 отличается от значения Ьд не более чем на величинупри этомв выходном регистре 8 фиксируется код Ь +, величина которого находится в пределах значений Ь.Ущ 1 р,так как за время Ьр механизм не .можетизменить своего положения более чемна Уп р дискрет перемещения.1Поскольку Ус - эа время формирования единичного сйгнала на втором входе элемента 2 И 12 на его выход приходит только один квантованный импульс,что обеспечивает однозначность отсчетаположения механизма независимо от числаоборотов вала фазовращателя 5 в процессе контроля величины перемещения.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон преобразования перемещений в смасштабированный цифровой код благодаря увеличению7 9420 диапазона изменения фазы квантовых импульсов, осуществляющих выборку кода из сигналов кодовой развертки второго делителя частоты и перенос его в выходной регистр, за счет ограничения величины 3 приращения выходного кода, В известных устройствах этот диапазон ограничен одним оборотом вала фазоврашателя, В предлагаемом устройстве при его относителен йой простоте диапазон контролируемого перемещения более чем на порядок вьпде и может регулироваться в широких пределах соответствующим выбором .величин Чи и Фр.151формула изобретенияПреобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, 20 подключенный через последовательно соединенные первый делитель частоты и фа зорасшепитель к входу фазоврашателя и непосредственно к первому входу второго делителя частоты, первый выход которого 5 соединен с первым входом квантователя, второй вход которого соединен с фазоврашателем, выход первого делителя частоты соединен с первым входом формирователя импульсов сброса, выход которого Ю соединен с вторым входом второго дели 90 8теля частоты, второй выход которогосоединен с первым входом выходногорегистра, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью расширения диапазона преобразования перемешений, в преобразователь введены вычислитель, элемент памяти и элемент 2 И, первый вход которогосоединен с выходом квантователя, второй вход - с выходом вычислителя, авыход элемента 2 И соединен с вторымвходом выходного регистра и с первымвходом элемента памяти, второй вход ко-торого соединен с выходом формирователя импульсов сброса, а выход - с вторымвходом формирователя импульсов сброса,второй выход второго делителя частотысоединен с первым входом вычислителя,второй вход которого соединен с выходомвыходного регистра,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ахметжанов А, А. Высокоточныесистемы передачи угла автоматическихустройств. М., "Энергия", 1975, с. 207,рис. 10-5,2. Зверев А. Е, и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код.Л"Энергия", 1974, с, 156, рис. 80,3, Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2848966/18-24,кл. 608 С 9/00, 1979 (прототип).каз 4847/43 Тираж 642 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушска