Способ преобразования угла поворота вала в код

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯк АвтоРскому свидетельству Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1951354(51) М. Кл. 608 С 9/00 евеударетеаииИ камитет СССР ва аюам изобретений и атеритийДата опубликования описания 19,08.82 А. К. Смирнов, И. П. Глаголев, Е. В. Замол Л. Н,Орлов и В. Д. Фатеев(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД 1Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.5 Известен способ основанный на преобразовании угла в последовательность временных интервалов от "Старт цо "Стоп"импульсов, формировании пачки импульсовопутем заполнения одного из временныхинтервалов импульсами высокой частоты,суммировании импульсов пачки, масштабном изменении временного интервала отпоследнего импульса пачки до стоп-импуль5са и измерении вновь полученного временного интервала путем заполнения его импульсами высокой частоты с последующимподсчетом этих импульсов 13 .Недостатком известного способа явля- оется значительная погрешность при масштабном изменении временного интервала,а также погрешности формирования старти стоп-импульсов,2Известен способ в котором угол поворота вала преобразуют в.последовательность временных интервалов с регулярным расположением их границ относительно импульсов высокой частоты, гранипы временных интервалов линейно смещают на один или несколько периодов импульсов высокой частоты за время измерения, формируют пачки импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммируют импульсы определенного числа пачек за время измерения 2.Недостатком известного способа является погрешность нелинейности смещения границ временных интервалов относитель но импульсов высокой частоты.Наиболее близким по техническому решению к данному изобретению является способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на формировании за время измерения последовательности временных интервалов от старт до "стоп" импульсов, или от стоп до старт импульсов, пропорциональных углу поворота илиего дополнению до 3600 формировании пачек импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммировании импульсов определенного числа пачек за время измерения 3.5Недостатком известного способа является погрешность, вызванная дискретным измерением каждого из временных интервалов как при случайном, так и регулярном расположении границ временных интервалов относительно импульсов высокой Частоты.Бель изобретения - повышение точности преобразования угла поворота вала в код. 15Поставленная цель достигается тем,вчто в способе преобразования угла поворота вала в код, основанном на формировании за время измерения последовательности временных интервалов ет Старт достоп-импульсов,: пропорциональных углуповорота или его дополнению до 360 о,формировании пачек импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммированииимпульсов, формируют эталонное напряжение, которое в каждом из временных интервалов интегрируют эталонное напряжение от старт-импульса до соседнего импульса высокой частоты с положительнымзнаком, интегрируют эталонное напряжениеот стоп-импульса до соседнего импульсавысокой частоты с отрицательным знаком,полученное в результате интегрированиянапряжение циклически, с частотой следо 35вания старт -)стоп) импульсов, сравниваютс положительным и отрицательным эталонными уровнями эталонного напряжения, припревышении которых:формируют одиночныеимпульсы, которые с соответствующимзнаком суммируют с импульсами пачек, иинтегрируют эталонное напряжение с противоположным знаком за время, равноепериоду следования импульсов высокойчастоты.45На чертеже представлена структурнаясхема одного из возможных устройств,реализующих предложенный способ,Устройство содержит блок 1 преобра 50 зования угла поворота вала в последовательность временных интервалов от стартдо стоп-импульсов или от стоп- до старт импульсов, выходы которого подключены к одним входам элементов И 2 и 3 и формирователей 4 и 5 временных интер 55 валов от старт-импульсов до соседнего импульса высокой частоты и от стоп- импульсов до соседнего импульса высокой 3 951354 4частоты, генератор 6 импульсов высокой частоты, подключенный к другим входам элементов 2 и 3, формирователей 4 и 5 и к одним входам формирователей 7 и 8 временных интервалов, равных периоду следования импульсов генератора 6, Выходы формирователей 4 и 8 подключены к прямому входу интегратора 9, а выходы формирователей 5 и 7 подключены к инверсному входу интегратора 9, третий вход которого соединен с источником 10 эталонного напряжения питания, а выходы интегратора 9 через компараторы 11 и 12 подключены к другим входам форми-, рователей 7 и 8, Выходы элемента 2 и 1 формирователя 7 подключены к входу сложения реверсивного счетчика 13, выход вычитания которого соединен с выходами элемента 2 и формирователя 8,Блок 1 формирует временные интервалы от старт- до стоп-импульсов или от стоп- до старт-импульсов, пропорциональные измеряемому углу поворота или его дополнению до 360 о, в течение которых рткрывается элемент 2 или элемент 3, и импульсы генератора 6 поступают соответственно на выход сложения или вычитания реверсивного счетчика 13. формирователь 4 вырабатывает временные интервалы от каждого старт-импульса до следующего за ним импульса генератора 6, Старз импульсу соответствует передний фронтсигнала с блока 1, открывающего элемент 2 или задний фронт сигнала с блока 1, поступающего на элемент 3. Формирователь 5 вырабатывает временные интер= валы от каждого стоп-импульса до следующего за ним импульса генератора 6, Стоп-импульсу соответствует задний фронт входного сигнала элемента 2 или передний фрочт входчого сигнала элемента 3. Интегратор 9 интегрирует эталонное напряжение источника 10 в течение временное интервала, вырабатываемого формирователем 4, с положительным знаком, а в течение временного интервала, вырабатываемого формирователем 5, с отрицательным знаком, По окончании измерения каждого временного интервала, вырабатываемого блоком 1, в интеграторе 9 вырабатывается напряжение, пропорциональное накопленной погрешности, вызванной дискретным измерением временных.интервалов с выхода блока 1. В компараторах 11 и 12 выходное напряжение интегратора 9 сравнивается с положительным и отрицательным эталонными уровнями, соответствующими одному кванту угловой величины. При превышении вы5 9513ходного напряжения интегратора 9 одногоиэ эталонных уровней срабатывает соответствующий компаратор 11 или 12 ина выходе формирователя 7 или 8 вырабатывается эталонный временной интер-вал, равный периоду следования импульсов генератора 6. Выходной импульс,формирователя 7 (8) поступает на входсложения (вычитания) реверсивного счетчика 13 и на инверсный (прямой) вход 1 оинтегратора 9 для координации его выходного напряжения.Методическая погрешность формирования выходного кода в реверсивном счетчике 13 за время измерения составляет+ 1 квант независимо от числа суммируемых импульсов, что значительно меньшепогрешности известных способов.Если эталонные уровни компаратороь11 и 12 выбрать с некоторым превышением половины уровня эталонных квантовто погрешность в предложенном способеуменьшится до 0,5 кванта,В качестве базового объекта можетбыть принят способ преобразования углаповорота вала в код. Недостатком базового объекта является значительная среднеквадратическая погрешность усреднения(ф ф 0,75 угл. с) при случайном расположении старт- и стоп-импульсов относительно импульсов заполнения временныхинтервалов. Использование предложенногоизобретения обеспечивает практическиисключение среднеквадратической погрешности. Расчетная величина инструментальззной погрешности интегрирования составляет около 0,2 угл. с. Точность преобразования угла поворота в код существенноповьпиается.формула изобретенияСпособ преобразования угла поворотавала в код, основанный на формировании 54 бза время измерения последовательности временных интервалов от старт- до стоп- импульсов и от стоп- до старт-импульсов угла поворота, формировании пачек импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммировании импульсов, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, формируют эталонное напряжение, которое в каждом .иэ временных интервалов интегриру 1 от в течение времени от старз-импульса дососеднего импульса высокой частоты с положительным знаком, а от стоп-импульса до соседнего импульса высокой частоты - с отрицательным знаком, полученное в результате интегрирования напряжение циклически с частотой следования старт (стоп)- импульсов сравнивают с положительным и отрицательным уровнями эталонного напряжения, при превышении которых формируют одиночные импульсы, которые с соответствующим знаком суммируют с импульсами пачек, и интегрируют эталонное напряжение с противоположным знаком за время, равное периоду следования импульсов высокой частоты. Источники информации,принятые во внймание при экспертизе1. Гитис Э, И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. Госэнергоиздат,1961, с.,227, 173- 176,2. Электромеханические преобразователи угла с электрической редукциейпод ред. Ахметжанова А. Л. М., Энергия",1978, с. 179- 180.3, Электромеханические преобразователи угла с электрической редукциейпод ред. Ахметжанова А. А, М., "Энергия"1978, с, 164- 165 (прототип).951354 оставитель И. Назаркинахред С.Мигунова Кор Н. Король Н, Воловик ед Подписнмитета СССРткрытийушская наб., д. 4/ з 5954/58 Тираж 642 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра