Многоканальный преобразователь угол-фаза-код

. )1:042 В ъР; ;. :,ЕЛЫЛВУ ОПЙЬАКАЕ ИЭ съ АВТОРСКОВЛУ УВИДЕТ(71) Центральный научно-исследователь ский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики при Ленинградском политехническом институте(56) ,. Бахтиаров Г.Д, и др. Аналогоцифровые преобразователи . М., "Советское радио", 1980, с. 26 1, рис.9.10,2. Балакай В.Г. и др, Интегральные с.хемы АПП и 19 П. М., "Энергия", 1978, с. 249, рис. 6-22.3. Дроздов Е.А Пятибратов А.П. Автоматическое преобразование и кодирование информации. М., "Советское радио", 1964, с, 209, рис, 3-15 (прототиг) . д введеблок поминаю ю аСв дым МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАг-ФАЗА-КОД, содержащий иситания, выход которого подвходам фазовращателей поилов, выходы которых подк входам компараторов по ч(54):;57)ТЕЛЬ УГОГточник пключен к леменчислу ка кл 1 счены ис. ГОСУДАРСТБЕНЧЫЙНОМИТЕТ ССС ЙО ДЕЛАЯ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ьа 6 08 С 9/0.; 08 С 9/04 лу каналов коммутатор каналов нера " ор опорной частоты, счетчик, отличающийсятем, чтос целью упрощения и повьппения на ежности преобразователя, в него ны элементы И по числу каналов элементов И, одновибратор и за щее устройство, выходы компараг оров подкгючены к первым входам элементов И, вторые входы которых нодкл чены к выходу генератора опорной час" оты, а выходы - к информационным входам ком;утатора каналов, выход которого подключен к управляющему ьходу запоминающего устройств информационные входы которого подключены к вьгодам старших разрядов счетчика, выходы младших разрядоь которого подключены к информационт входам блока элементов И, управляющи вход которого через одновибратор подключен к выходу генератора опорной частоты, который подключен к входу счетчика, выход старшега разр да которого подключен к входу ис точ гка питания, выходы блока э тов Н подключены к адресным входам запоминающего устройства и адресным вхопям коммутатора каналов1 11203Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления и измерения для преобразбвания сигналов датчиков угол-Фаза в код .5Известен многоканальный преобразователь информации, содержащий входной аналоговый коммутатор, схему выборки и запоминания, 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), выходной .буферный регистр и блок управления. Информационные входы аналогового коммутатора подсоединены к аналоговым датчикам, а его управляющие входы - к блоку управле 15 ния. Выходы коммутатора соединены через схему выборки и запоминания с входами АЦП, выходы которого подсоединены к буферному регистру. Второй выход блока управления подключен к управляющему входу АЦП и вторым входам буферного регистра 1.Недостатком преобразователя является сложность и низкая надежность, обусловленные наличием аналогового коммутатора, схемы выборки и хранения и аналого-цифрового преобразователя.Известен многоканальный преобразователь информации, содержащий аналого-цифровой преобразователь для30 каждого опрашиваемого датчика, цифровой коммутатор и блок управления, в качестве которого используется микропроцессор, информационные входы аналого-цифрового преобразователя 35 соединены с выходами опрашиваемых датчиков, а его управляющие входы - с выходом микропроцессора, выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к входам цифрового ком О мутатора, вторые входы которого соединены с вторым выходом микропроцессо. ра, который является шиной адреса, выходы цифрового коммутатора соединены, с входом микропроцессора, по которо му передается значение преобразованного кода 2 .Недостатком преобразователя являет,- ся его. сложность, обусловленная применением для каждого опрашиваемого 50 датчика своего аналого-циФрового преобразователя.Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угол-фазакод, содержащий датчики угол-Фаза, 55 компараторы, число которых определяется числом опрашиваемых датчиков, коммутатор, блок питания, генератор 85 2опорнои частоты, два триггера, два элемента И, счетчик импульсов, линию задержки, компаратор опорного сигнала, устройство управления, выход каждого датчика угол-фаза подключен через компаратор к входам коммутатора, выход которого соединен с нулевым вхо дом первого триггера, единичный вход которого соединен через первый вход первого элемента И и компаратор опорного сигнала с выходом блокапитания, а выход - с одним входом второго элемента И, второй вход которого подключен к генератору опор ной частоты,а выход - к входу счетчика импульсов, единичный вход перво - го триггера соединен через первый элемент И с выходом второго триггера вход которого подключен через линию задержки к устройству управления 3 .Недостатком известного многоканального преобразователя является его сложность, обусловленная необходи -мостью использования схем для адресации опрашиваемых датчиков и дополнительных схем адресации для запоминания кода, который считывается сосчетчика,Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности егоработы.Поставленная цель достигается тем,что в многоканальный преобразовательугол-фаза-код, содержащий источникпитания, выход которого подключенк входам фазовращателей по числу каналов, выходы которых подключены квходам компараторов по числу каналов,коммутатор каналов, генератор опорной частоты, счетчик, введены элементы И по числу каналов, блок элементов И, одновибратор и запоминающее устройство, выходы компараторовподключены к первым входам элементовИ, вторые входы которых .подключенык выходу генератора опорной частоты,а выход - к информационным входамкоммутатора каналов, выход которогоподключен к управляющему входу запоминающего устройства, информационныевходы которого подключены к выходамстарших разрядов счетчика выходымладших разрядов которого подключенык информационным входам блока элементов И, управляющий вход которого через одновибратор подключен к выходугенератора опорной частоты, которыйподключен к входу счетчика, выходстаршего разряда которого подключен1120385 3к входу ист ач ника питания, выходыблока элементов И подключены к адресным входам запоминающего устройстваи адресным входам коммутатора каналов.5В предлагаемом преобразователе ис..пользуется один счетчик импульсовдля всех каналов, данные с которогосчитываются в запоминающее устройство за один цикл опроса каналов преобразования, в то время как в извест 1ных устройствах счетчик импульсовимеется в каждом канале. Кроме того,счетчик импульсов в предлагаемом устройстве выполняет одновременно функции счетчика адреса канала и счетчика данных по этому каналу, в то время как в известных устройствах этиФункции выполняют разные блоки,На фиг. 1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства; наФиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,Преобразователь содержит генератор 1 опорной частоты, счетчик 2,источник 3 питания,фазовращатели 4,компараторы 5, число которых равночислу опрашиваемых каналов, элементыИ 6 (по числу каналов), одновибратор7, блок 8 элементов И, коммутатор 9каналов и запоминающее устройство 10.30Устройство работает следующим образом.Генератор 1 импульсов опорной час.таты вырабатывает последовательностьвысокочастотных импульсов частотой З 5Е , которые поступают на счетчик2 и входы элементов И 6, Формирующихсигнал записи, и на одновибратор 7.С выхода старшего разряда счетчика 2,который одновременно выполняет роль 40делителя частоты, снимается последовательность импульсов частотой ЕГ /2, где а - разрядность счетчи 0 Пка 2, котораяподается на источник3 питания фазовращателей 4. Значениечастоты следования импульсов Г, подаваемых на источник питания фазовращателей 4, выбирается, исходя из час.таты напряжения питания фазовращателей (в случае применения синусно-косинусных вращающихся трансформаторовнапример типа СКТБД, она составляет 400 Гц).Источник 3 питания фазовращателей4 представляет собой фильтр с усилителем мощности, с выхода которого снимается синусоидальное напряжение частотой Г,4Рассмотрим процесс преобразованиь Фазы в кад па одному из опрашиваемых каналов, в который, кроме одного Фазовращателя 4, входят один компаратор 5 и один элемент И 6.Напряжение синусоидальной формы (Фиг. 2) с фазовращателя 4 подается на компаратор 5, который выполняет роль усилителя в органичите, С вы - хода компаратора 5 снимается двуполярное напряжение прямоугольной формы, совпадающее по фазе с синусоидаль ным напряжением, снимаемым с выходафазовращателя, которое имеет фазо- .вый сдвиг относительно входного напряжения, С компаратора 5 этот сигналпоступает на один из входов элемента И 6, формирующих сигнал записи.На второй вход этой схемы подаются импульсы с генератора 1 опорной частоты. Частота напряжения питания фа. завращателя 4 синхронизирована частотой генератора 1 опорной частоты, на отличается па своему значению в 2 раз.При совпадении на выходах элемента И 6 импульса генератора 1 опорной частоты с сигналом прямоугольной фарадж, снимаемым с компаратора 5 в момент перехода этого сигнала от отрицательного значения к положительному, на его выходе формируется короткий импульс, который несет информащпо о фазе текущего положения выходног о сигнала фазовращателя 4 . При этом количество импульсов, поступивших за время преобразования на счетчик 2, пропорционально сдвигу фазы фазовращателя опрашиваемого канала.Для адресации опрашиваемого канала выходы младших разрядов счетчика 2 соединены с входами блока 8 элементов И, формирующего адрес канала записи, который управляет коммутатором 9 каналов. С выходов блока 8 элементов И снимается код адреса опрашиваемого канала, который подается на коммутатор каналов и на шину ад- реса запоминающего устройства. Одновременно импульс с генератора 1 опорной частоты подается на одновибратор 7, который формирует управляющий сигнал в момент окончания импульса с генератора 1 опорной частоты для исключения совпадения по времени процессов, связанных с формированием сигнала записи элемента И 6, установкой счетчика 2 и време,ыем Формирования сигнала адреса канала блоком 8 элементов И.Сигнал элемента И 6 поступает че-рез коммутатор 9 каиалов на управляющий вход запоминающего устройства10. Под воздействием этого сигнала исигнала адреса в запоминающее устройство 10 считывается содержимоестарших разрядов счетчика 2, Такимобразом осуществляется считывание 1 Одвоичного кода, значение которогопропорционально числу импульсов поступивШих на счетчик 2 за время, равное сдвигу Фазы между опорным напряжением и выходным напряжением для опрашиваемого канала. При поступленииследующего импульса с генератора 1опорной частоты на счетчик 2 его состояние изменяется и выполняется аналогичный процесс считывания кода в 20запоминающее устройство 10 для следующего опрашиваемого канала адрескоторого определяется состояниеммладших разрядов счетчика 2, Указанный процесс преобразования по всем 25опрашиваемым каналам заканчиваетсяпосле обнуления младших разрядовсчетчика 2, используемых для адресации каналов, и начинается снова сприходом импульса с генератора 1опорной частоты и установкой младшего разряда счетчика 2 в единичноесостояние,Число младших рэ.зрядов счетчика 2используемых для адресации каналов,35определяется исходя из числа опрашиваемых каналов. Например, еслиопрашиваемых каналов семь, то дляих адресации используются три младших разряда. При этом число старших.разрядов счетчика 2, которые несут информацию об измеряемом Фазовом сдвиге в виде двоичного кода, зависит от разрешающей способности Фазовращателя 4, т.е, оно выбирается, исходя из его разрешающей способности, которая при числе старших разрядов счетчика 2 и используемых для преобразования сдвига Фазы в код, равна о =1/2 . Учитывая то, что для Фор-вмирования кода, соответствующего углу поворота вала, используется и старших разрядов счетчика 2 а для адреса канала - ш младших разрядов, общая разрядность счетчика определяется как и = и+ш. Зная требуемое числе разрядов счетчика 2 и частоту напряжения питания Фазоврвщателей 4, можно определить частоту генератора 1 опорной частоты как Го,. 1, 2,-оп Т ехнико-зкономический эФФект предлагаемого преобразователя обусловлентем, что он отличается от известных своей простотой, поскольку содержит для преобразования и каналов один счетчик импульсов, который использу - ется одновременно и для адресации каналов и для подсчета импульсов генератора за время, равное преобразуемому сдвигу Фаз, который пропорционален углу поворота датчика положения. При этом его надежность равна надежнос - ти одного канала известного устройства, в котором используется свой аналого-циФровой преобразователь,. т.е.при оценке надежности известного устройства и предлагаемого по внезапным отказам этот показатель для предлагаемого многоканального преобразователя будет лучше примерно в и раз, где и число каналов преобразователя, 1120385