Преобразователь угла поворота вала в код

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеэ СоветскииСоциалистическнкРеспублик по 963034(22) Заявлено 27.02.81 (21) 3251671/18-24 ф)М Кп 3 6 08 С 9/00с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 300 Я 82. Бюллетень Мо 36 Дата опубликования описания 3009,82 М.А.Габидулин, П.С.Плотников, А.В.Киселев, В.А.Бабайцев и Е.Г.Саженов(72) Авторы изобретеии 1 Заявите 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАпреобразователь, со вый генератор синус ений несущей частоты к Фаэовращателю, вы ез усилитель, Фильт одключен к блоку уп состоящего из три ерж ида Известен щей двухфазо льных напряж подключенныйкоторогочер компаратор п ления счетом ход и ав Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в цифровых системах управления угловыми положениями механизмов привода.Известен Фотоэлектрический преобразователь угла поворота вала в код, основанный на использовании растровых сопряжений и внутришаговой зовой интерполяции 1.естен преобразователь, содержащий генератор импульсов, подключен.ный через делитель частоты к фаэорасщепителю, выходы которого соединены с входами фазового растрового 1 интерполятора (фазовращателя), выход которого через фильтр подключенк компаратору Г.23.Недостатком такого преобразователя является наличие значительныхпогрешностей, вносимых фильтром и эксцентриситетом дисков фазовращателягеров, элементов И, блокинг-генератора, двухфазового генератора тактовых импульсов и двух счетчиков, выходы блока управления счетом подключены к суммирующему и вычитающемувходам реверсивного счетчика. Фаэо"вращатель содержит диск с радиальнойрастровой решеткой, источник излучения, оптически связанный через сопряжение радиальной растровой решетки с издбражением ее проекции посредством стекловолосяного светопровода с диаметрально-противоположной частью с четырьмя приемникамиизлучения, подключенными к суюврующей схеме, которая питает двухфазный генератор нес. щей частоты 133.Недостатком этого преобразователя являются значительные погрешности, вносимые двухфазным генераторомсинусоидального напряжения, усилителем, фильтром и компаратором, а также сложность схемы управления счетом.Известен также фотоэлектрический 5 преобразователь угла в код, в точном отсчете которого включен фазовращатель, содержащий два каналапреобразования, каждый нз которыхпредставлен усилителями, подключен ными к ним источниками и приемниками963034 излучения, оптически связанными через четырехфазовое растровое сопряжение 4 .Недостатком преобразователя является наличие двух аналоговых каналов преобразования фазового сдвига в 5 код, а также разные по величине погрешности, вносимые этими каналами.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала 10 в код, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, первый счетчик, фазовращатель, компаратор, усилители мощности, подключенные динен с выходом триггера, подключен Оного к вычитающему входу второго счетчика, второй выход фазовращателяподключен к третьему дополнительномусчетчику, прямой выход старшего разряда которого подключен к управляющему входу коммутатора, выходы разрядов третьего счетчика подключены кдешифратору, первый выход которогоподключен к установочному входу второго счетчика, а третий выход дешиф-.ратора и выход нуль-оргайа подключе-,ны к входам второго элемента И51. сложность фазовращателя, так и слож ность электрической схемы преобразо 45 55 вой половины цикла, когда закончатся переходные процессы, вызванные ком 65 мутацией питателя фазовращателя 10,к фазовращателю, на выходе которого - фильтр, подключенный к нуль-органу, а выход генератора импульсовсоединен с первым входом первого элемента И, другой вход которого сое Недостатком устройства являетсякак конструктивно-технологическая вателя, например, использование счетчиков с параллельным переносом и реверсивным пересчетом.Цель изобретения - упрощение преобразователя. Поставленная цель достигается заменой фазовращателя на фотоэлектрический с двумя диаметрально-противоположными относительно оси вращения каналами четырехфазового растрового сопряжения, а также введение второго коммутатора, третьего усилителя итретьего элемента И, причем второйкоммутатор входами подключен к выходам фазорасщепителя, а управляющийвход этого коммутатора подключен кинверсному выходу старшего разряда третьего счетчика, усилители на входе второго канала фазовращателя подключены к выходам второго коммутатора, а выходы обоих каналов фазовращателя объединены.и подключены кфильтру через третий усилитель, второй выход дешифратора подключен кстаршему входу второго элемента И,выход которого подан на один из входов триггера, третий выход с дешифратора и выход с нуль-органа подан на входы третьего элемента И, выход которого подан на другой вход триггера. На чертеже представлена структурная схема преобразователя.Предлагаемый преобразователь со. - держит генератор 1 импульсов, счетчик 2,фазовращатель 3, счетчик 4, дешифратор 5, коммутаторы б и 7, блоки 8 и 9 усилителей, фазовращатель 10, усилитель 11 сигнала фазового сдвига на выходе фазовращателя,фильтр 12, нуль-орган 13, элементы 14 и 15 И, триггер 16, элемент 17 И и счетчик. 18.Преобразователь работает следующим образом.Генератор 1 импульсов, работая непрерывно, заполняет импульсами счетчик 2, старший разряд которого поступает на фазорасщепитель З.Выходы 1- 1 Ч фазорасщепителя 3 выдают сигналы, первая гармоника которых пропорционально 51 п 10 с, с 050 Й, - 51 п(ий и -соывг, причем сигнал с первого выхода фазорасщепителя 3 одновременно поступает и на счетный вход счетчика 4 и на первые входы коммутаторов б й 7. На входы П -6 коммутатора б подаются сигналы с одноименных выходов фазорасщепителя 3, а на входы П- П коммутатора 7 - 1 У, сии П выходы фазорасщепителя 3. На управляющие входы М коммутаторов б и 7 поступают сигналы управления с прямого и инверсного выходов последнего разряда счетчика 4.Благодаря такой схемной организации управления коммутаторов б и 7 сигналы фазовращателя 3 попеременно включают в работу (т,е. в два такта) оба канала фаеовращателя 10 черезблоки 8 и 9 усилителей. Пройдя соответственно растровые сопряжения,сигналы фазового сдвига по обоим каналам подаются в одну шину, т.е. проходят обработку по одному каналуаналоговой части преобразователя,благодаря разделению по времени,усиливаются усилителем 11 и поступаютна фильтр 12, в котором выделяется первая гармоника сигнала, фаза которой пропорциональна углу поворота.В момент перехода выходного сигнала фильтра 12 через нуль при изменении его полярности с минуса на плюс, нуль-орган 13 формирует импульс, поступающий параллельно на первый входы элементов 14 и 15 И,В начале первой половины цикла работы (т.е. в начале работы третьего счетчика 4) преобразователя с первого выхода дешифратора 5 поступаетсигнал, устанавливающий счетчик 18в нулевое состояние, а в конце перс второго выходе дешифратора 5 поступает сигнал на второй вход элемента 14 И, совпадающий по фазе с опорным (т.е. первая гармоника которого пропорциональна з 1 кюс) сигналом питания фазовращателя 10 и имеющий длительность, равную периоду сигналов Фазовращателя 10. При этом фазовый сигнал с нуль-органа 13, пройдя через элемент 14 И, устанавливает триггер 16 в единичное состояние, а выходные импульсы генератора 1 проходят через элемент 17 на счетный суммируюций вход счетчика 18.В конце второго цикла работы, после окончания переходных процессов стретьего выхода дешифратора 5 поступает сигнал, синфазный с началом периода опорного сигнала питания Фазоврацателя 10, на второй вход элемента 15 И, имеющий длительность, равную периоду сигналов питания фазовращателя 10.При этом фазовый сигнал, сформированный диаметрально-противоположным каналом фазовращателя,пройдя усилитель 11, фильтр 12 и нуль-орган 13, а также элемент 15 И, возврацает триггер 16 в нулевое состояние,а счетчик 18 прекрацает подсчет импуль-. сов генератора 1.В результате этого код, зафикси-, рованный счетчиком 18 пропорционален разности фазовых сдвигов Фазовращателя 10 в первую и вторую половины цикла работый /Ф-ЧД)где Х - число импульсный.код углаповорота вала за цикл работы преобразователя;Ч, - фазовый сдвиг по 1-.ому каналу фазовращателя;Ч - Фазовый сдвиг по Д-ому ка 2налу фазовращателя.При этом фазовые сдвиги Фл и Ц пропорциональны углу поворота вала, т.е.ч, Р и);Ф (-9 л д 9),30 15 20 25 формула изобретения 35 Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, пер-. вый счетчик, фазорасщепитель, первый коммутатор, первый блок усилителя и один канал фазовращателя, выход которого через последовательно соединенс ные усилитель и Фильтр соединен с входом нуль-органа, выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, выход первого элемента И соединен с входом второго счетчика, вход обнуления которого соединен с первым входом дешифратора, первый выход фазорасцепителя соединен со счетным входом третьего счетчика, все выходы которого соединены с входами дешифратора, а прямой выход старших разрядов третьего счетчика подключен к управляюцему входу третьего коммутатора, и второй элемент И, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и упрощения, в него введены второй коммутатор, второй блок усилителей и третий элемент И, фазовращатель выполнен с двумя диаметрально- противоположными относительно оси вращения каналами, выходы фазовращателя соединены с входами второго кам 40 45 50 55 6 О65 где- угол поворота вала, отсчитываемый в 1 канале;-Ч - угол поворота вала, отсчитываемый в О. диаметральнопротивоположном канале;ЬЧ - угловая ошибка, обусловленная эксцентриситетомфазовращателя и вносимаяэлектронной частью схемыпреобразования блока 8 и 9усилителей, усилитель 11,фильтр 12, нуль-орган 13,Результирующий код счетчика 18пропорционален удвоенному углу поворота вала преобразователя за циклработыИс 21,В случае отсутствия вращения вала в течение цикла преобразования счетчик 18 остается в нулевом состо-, янии, подтверждаюцим неподвижность вала.Таким образом, двухтактный режим работы на два диаметральнопротивоположных относительно оси врацения канала фотоэлектрического фазовращателя обеспечивает как конструктивно- технологическое упрощение Фазовращателя, так и в целом преобразователя угла поворота вала в код за счет упрощения схемы коммутаторов (обыкновенные блоки вентилай); упрощения схем второго счетчика 4 (счетчик нереверсивный); ликвидации лишней параллельной цепи переноса вместе с блоком вентилей содержимого счетчика 2 в счетчик 18, замены аналогового дифференцирующего элемента дискретным третьим элементом 15 И; упроцения,схемных связей между элементами преобразователя.Экономическая эффективность от использования преобразователя составит не менее 30-40 тыс, руб. в год при объеме использования в народном хозяйстве преобразователей порядка ста штук.Возможны разработки преобразователя с габаритами, меньшими в 1,5- 2 раза по сравнению с прототипом.963034 Составитель И,Назаркинаедактор Т.Лопатина Техред М.Рейвес Корректор Н.Король Тираж 642рственногообретенийЖ, Рауш 1 г 4НИИПИ Госупо делам035, Москв Поомитета СССРоткрытийкая наб д. Зака лиал ППП "Патент" г.ужгород, ул.Проектная,мутатора, выходы которого через второй блок усилителя соединены с входамн другого канала Фаэовращателя, выход которого соединен с входом усилителя,инверсный выход старших разрядон третьего счетчика подключен к 5управляющему входу второго коммутатора, выход нуль-органа соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены Ооотвртственно с вторыми третьим,30выходом дешифратора, выходы второгои третьего элементов И соединены свходами триггера. Источники информации, 15принятые во внимание при экспертизе 1. Фотоэлектрические преобразова- тели информации. Под ред. Преснухи на Л.Н. М., "Машиностррение", 1974,с.211-230,2, Нреснухин Л.Н. и др. Фазовыйрастровый интерполятор с применениемфильтра. В кн. "Элементы цифровыхсистем управления.", Л "Науиа",1971, с.176-182.3. Преснухин Л.Н. и др. Муфтовыерастровые датчики положения и их применение, М., фМашиностроениеф, 1969,с.161-165,4. Разработка оптического преобразователя угол-код и исследованиеего работы в контуре поведения крупных установок типа П. Отчет поНИР, этап 1.2 МИРЭА, 9 73052737.М., 1979, с.10 и 22,5. Авторское свидетельство СССРР 658985, кл.С 08 С 9/00, 1976