Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 08 С 9/04 АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГО ИЗОБРЕТЕН И 5 ОП ВТОРСНОМУ СВ ЕЛЬСТВУ 18-2 4(56) 1. Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией. Поп ред. А. А. Ахметжанова. М."Энер. гия, 1978, с, 206.2. Авторское свидетельство СССР Ию 487405, кл. С; 08 С 9/00, 1975 (прототип). Росляков, нин, М. Б. Ба. И. Вышецкий ОВАТЕЛЬ УГЛА . КОД, сопержаший коэффициентом девный счетчик и по- нные генератор имтоты, источник пифазоврашатель и го импульса, о ттем, что, с целью льных возможностей(54) (57) ПРЕОБРАЗ ПОВОРОТА ВАЛА В счетчик с переменным ления, первый реверси следовательно соецине пульсов, делитель час тания фазовращателя, формирователь фазово личаюшийся расширения функциона.и упрощения преобразователя, в него введены второй реверсивный счетчик, комму.татор, блок регистрации и фазовый дисриминатор, первый вход которого соеаинен с выхоцом формирователя фазового . импульса, а второй вход - с выходом первого реверсивного счетчика,. выходы фазового дискриминатора соединены с вхо дами второго реверсивного счетчика, информационные выхоаы которого попключены к управляюшим входам счетчика с переменным коэффициентом деления, первый вход коммутатора соединен с первым входом генератора импульсов, второй выхоц которого соединен со счет ным входом счетчика с переменным коэффициентом деления, знаковый выхоа второго реверсивного счетчика соеаинен с вторым входом коммутатора, первый и второй выходы которого соединены с входами первого реверсивного счетчика, , а третий и четвертый выходы - с входами блока регистрации, третий вхоп ком,мутатора соединен с выходом счетчика с переменным коэффициентом деления.58тель частоты, источник питания фаэовра-щатеня, фаэоврашатель и формировательфазового импульса, введены второй реверсивный счетчик, коммутатор, блок регистрации и фазовый дискриминатор, первый вход которого соединен с выходомформирователя фазового импульса, а второй вход - с выхоаом первого реверсивного счетчика, выходы фазового дискриминатора соединены с входами второгореверсивного счетчика, информационныевыходы которого подключены к управляющим входам счетчика с переменным коэффициентом деления, первый вход коммутатора соединен с первым выходом генео ратора импульсов, второй выход которого соединен со счетным входом счетчика с переменным коэффициентом деления, знаковый выход второго реверсивного счетчика соединен с вторым входом коммутатора, первый и второй выходы которого соединены с входами первого реверсивного счетчика, а третий и четвертый выходы - с входами блока регистрадии, третий вход коммутатора соединен свыходом счетчика с переменным коэффициентом деления.На фиг. 1 приведена структурнаясхема преобразователя угла поворотавала в код, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг. 3 - схема коммутатора, вариант; на фиг, 4 - схема фазового дискриминатора,Преобразователь угла поворота валав код содержит генератор 1 импульсов,делитель 2 частоты, источник 3 питания,фмюврашааль 4, формирователь 5 фаэового импульсафазовый дискриминатор 6,реверсивный счетчик 7, счетчик 8 с переменным коэффициентом деления, коммутатор 9, реверсивиый счетчик 10, блок 11регистрации, ось 12 фазоврашателя.На фиг. 2 обозначено: 13 - вычанойсигнал фазоврашателя 4; 14 - фазовыйимпульс на выходе формирователя 5; 15 опорный сигнал на выходе реверсивногосчетчика 10; 16 - суммирующий импульсна выходе фазового дискриминатора 617 - вычитающий импульс на выходе фазового дискриминатора; 18 - тактовыеимпульсы иа первом выходе генератора 1; 19 - тактовые импульсы на втором выходе генератора 1; 20 - импульсы на выходе счетчика 7 с пещменнымкоэффициентом деления; 21 - импульсына суммирующем входе реверсивногосчетчика 10 р 22 - импульсы на вычттающем вхоае реверсивного счетчика 1 П; 1 10420Изобретение относится к автоматике,тепемеханике и вычислительной техникеи может быть использовано в системахчисловогопрограммного управления,Известен преобразователь угол - код,5в котором питание авухфаэной обмоткифазоврашателя осушествляется от функционального преобразователя код - напряжение, а напряжение с однофаэной обмотки.является управляющим, Обязательнымиузлами преобразователя угон - коа являл"ются последовательно подсоединенные квыходной обмотке фазочувствительныйвыпрямитель, генератор переменной частоты и реверсивный счетчик с логическим устройством, управляемым фазочувствительным выпрямителем 1 .Недостаток данного преобразователяугол - коа - большие аппаратные затраты на реализацию преобразователя коанапряжение, основного узла, определяюшего точность преобразования. Преобразователь коа напряжение может представлять собой трансформатор с переменным коэффициентом трансформации либо 5управляемый резисториый целитель. Вобоих случаях управление ведется с помощью прецизионных развязанных ключей, переменного тока с малым прохоаным сопротивлением в открытом состоянии ивысоким - в закрытом.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, соаержаший счетчик с переменным коэффици 35энтом деления, первый реверсивный счетчик и последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, иоточннк питания фаэоврашателя, .фазоврешатель и формирователь фазового импульса, а также блок коэффидиентов иблок выявления величины и знака приращения угла2.Однако в известном преобразователеугол - код отсутствует возможность иэ 45мерения скорости вращения вала. Крометого, это устройство является сложным.Белью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя угла поворота вала в код эа счетизменения скорости вращения вала фазо 50вращетеля, упрощение преобразователя эасчет нового схемного решения.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь угла поворотавала в коа, содержащий счетчик с перемп 455ным коэффициентом деления, первый реверсивный счетчж и последовательносоединенные генератор импульсов, дели058 4 3 104223 - импульсы на суммирующем входеблока 11 регистрации; 24 - импульсына вычитаюшем входе блока 11 регистрации,Генератор 1 импульсов прецставляетсобой станцартный двухфазный генератор,на выхоцах которого формируются цве несовпацаюшие во времени серии импуль-сов 18 и 19 (фиг. 2). Делитель 2 часто-ты представляет собой станцартный счетчик с коэффициентом целения М, которыйв случае двоичной системы равен й =2",гце П - число разряцов целителя. Источник 3 питания, фаэоврашателя состоит изактивного фильтра, вмцеляюшего первуюгармонику из сигнала на выхоце целителя 2, и усилителя мощности. В качествефаэоврашателя 4 могут быть использованы вращающиеся трансформаторы, сельсины, резольверы и т,п. 20фазовый дискриминатор 6 может бытьреализован на основе элемента НЕ 25и элементов И 26 и 27 (фиг.3);. Реверсивный счетчик 7 может быть реализован на основе станцартных микросхем: 25например К 155 ИЕ 7. Счетчик 8 спеременным коэффициентом целения выполняет функции цифрового управляемогоцелителя частоты и может быть реализован на основе. микросхем К 155 ИЕ 8,КомМутатор 9 (фиг. 4) может быть реализован на элементах НЕ 28, элементах И 29 и 30 и элементе ИЛИ 31, Коммутатор 9 поцключает импульсы 20 (фиг. 2),с выхоца счетчика 8 на суммирующие вхоцысчетчика 10 и блока 11 регистрации при З 5положительном знаке кода в счетчике 7и иа вычитаюшии входы счетчика 10 иблока 11 при отрицательном знаке коца,Кроме того, на суммирующий вьыоц ком .40мутатора 9 постоянно поступают импульс.сы 18 с первого выхода генератора 1,Реверсивный счетчик 10 может бытьвыполнен на микросхемах типа К 155 ИЕ 7 .и имеет такой же коэффициент целения й "2, как и целитель 2. Блок 11,й 45регистрации прецставляет собой реверсивный счетчик с произвольным. числомразрядов, оббспечивакяюим однозначность .информации (при этом за время межцуобращениями к преобразователю измене 5 фние кода в нем не превышает половины.максимального значения коца)Преобразователь работает слецуюшимобразом.Импульсы 18 (фиг. 2) с генератора 1 55с частотой Е., заполняют целитель 2частоты. Источник 3 питания преобразует опорные сиГналы частотой К. й с вы хоца целителя 2 в цвухфазное гармоническое напряжение питания фазоврашателя 4,работающего в фазовом режиме. Синусоидальное напряжение 13 (фиг. 2) с выхода фазоврашателя 4, сцвинутое по фазеотносительно входного напряжения Фазевгдшателя 4 на угол, пропорциональныйуглу разворота оси фаэоврашателя 4,поступает на вхоц формирователя 5 фазового импульса, который формируеткороткий импульс 14 (фиг, 2) в моментперехоца напряжения 13 (фиг. 2) из отрицательной области в положительную.Импульсы 14 (фиг. 2) поступают на первый вхоц фазового дискриминатора 6,на цругой вхоц которого поцается сигнал 15 (фиг. 2) со старшего разряцареверсивного счетчика 10. На суммирующий вхоц реверсивного, счетчика 10через коммутатор 9 поступают импульсы 18 (фиг. 2), при этом частота сигнала 15 на его выхоце равна частотенапряжения питания фазоврашателя 4 Е /й.В начальный момент ось 12 фазоврашателя.4 непоцвижна, блок 11 и реверсивный счетчик 7 обнулены, а сигнал 15(фиг. 2) с выхоца реверсивного счетчика 10 совпацает по фазе (с точностьюцо оцного периоца частоты , ) с выхоцным сигналом 13 (фиг. 2) фаэоврашателя.При медленном повороте оси 12 фаэоврашателя 4 в положительном направле-нии сигнал 13 начинает опережать пофазе сигнал 15, а фазовый импульс 14появляется при нулевом значенйи сигнала 15, фазовый цискриминатор 6 направляет импульс 14 на суммирующийвхоц второго реверсивного счтика 7,устанавливая его коц ЬН равным 1, Приэтом на выходе счетчика 8 с переменнымкоэффициентом целения появляется одинимпульс 20, полученный делением частотът вхоцных импульсов 19, который. вызывает появление импульса 23 на выходекоммутатора 9, увеличивая коц в блоке 11 на единицу, В то же время импульс 20, цобавляется коммутатором 9 к,импульсам 18, вызывая появление (2 Ъ 1)положительных импульсов 21 эа оцин периоц напряжения питания фаэоврашателя 4вместо 2 импульсов, что в свою очерецьпривоцит к увеличению фазы сигнала 15на один периоц импульсов 18,В этом случае сигнал 13 начинаетопережать по фазе сигнал 15 и фазовыйимпульс 14, вызывая появление отрицательного импульса 17, устанавливаеткоц ЬН реверсивного счетчика 7 в ноль,5 10420 Импульсы 20 в этом случае не вырабатываются, а коц Н блока 11 и фаза сигнала 15 не изменяются. При дальнейшем мепленном повороте оси 12 фазоврашателя 4 указанные процессы повторяются, а в блоке 11 формируется коц Н, соотвеьствуюший углу поворота фазоврашателя 4.При вращении оси 12 фаэоврашателя 4 в отрицательном направлении работа пре 1 О образователя аналогична описанной, а отрицательное изменение фазы. сигнала 15 и кода Н блока 11 осуществляется поцачей импульсов 20 на вычитающий вход реверсивного счетчика 10 и вычитаюший 15 вхоц блока 11,При большой скорости вращения (фиг, 2) фазовращателя 4 в реверсивном счетчике 7 накапливается коц Н, соответ 1 ствуюший скорости вращения оси 12. 2 О Ири этом частота равномерно распрепе ленных во времени импульсов 20 на выхоле счетчика 8 равна Е =Е -ДН 25гггде У 1- частота импульсов 19, на втором выхопе генератора 1;в - число управляющих раэрацовсчетчика 8, ЗОЗа счет начальной установки фр сигналлов 15 и 13 смеШение фазы сигнала 13путем изменения параметров источника 3питания фазоврашателя 4 и дрейфа нуля58 6формирователя 5 фазового импульса не оказывает влияния на погрешность преобразования.Импульсы 20 корректируют фазу сигнала 15 в сторону опережения при положительном знаке кола й Н,и в сторону отставания при отрицательном знаке, а их число эа один периоц напряжения пи-тания датчика равно отношению частоты Е к частоте 1 З/2 питания цатчика:иЗ 2 2 Нх(г"2и при выполнении условияи2выполняется соотношениеК:ЬН.,В этом случае эа один периоц напряжения питания датчика код блока 11 и фаза сигнала 15 изменяются на величину а Н, а фазовый импульс, импульс, корректируя код Н, поцдеркивает равен-, ство фаз сигналов 15 и 13 с точностью до оцного периода тактовых сигналов 18, В блоке 11 при этом формируется код, пропорциональный изменению фазы сигнала 14 и, следовательно, углу поворота оси 12 фазоврашателя.Экономический эффект от использования изобретения обсуловлен указанными техническими. особенностями.1042058 1 а Ф Составитель А. СидоренкоТехрец С.Мигунова Корре цактор М, Дылын Подписи арстве илиал ППП "Патент", г. Ужгороц, ул. Проектная,аз 7132/51ВНИИПИ Госудпо целам нзо113035, Москва,618аого комитета СССРний и открытий