Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) ЯО (511 + Н 03 И 1/ ГугомЯ ТЕНИЯ и,СТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О)ТНРЫТИ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 902039, кл. С 08 С 9/00, 1980.(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД по авт. св. У 902039,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей, в него введены элементзадержки, дифференцирующая цепь, дополнительный счетчик импульсов, блокэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дополнИтельный регистр и блок коррекции,дополнительный выход генератора ьмпульсов соединен со счетным входомдополнительного счетчика, выход старшего разряда которого соединен с первой группой входов блока элементовИСКЛИЧАЮЩЕЕ ИЛИ и со старшим разрядом дополнительного регистра, а остальные вьжоды соединены с второйгруппой входов блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которого соединены. с остальными разрядами дополнительного регистра, выходы которогосоединены с входами блока коррекции,выходы которого являются дополнительными выходами преобразователя, а выход компаратора соединен через элемент задержки и дифференцирующуюцепь с .входом, установки нуля дополнительного счетчика импульсов.:9 11Изобретение относится к автомати-ке и вычислительной технике и можетбыть использовано для связи аналогичных источников информации с цифровымвычислительным устройством.Цель изобретения " расширениефункциональных возможностей преобразователя.На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код; на Фиг. 2 - диаграмма поясняющая его работу; на фиг, 3и 4 - процесс формирования кода скорости; на фиг. 5 - графики фактической и измеренной скоростей вращениявала Фазовращателя.Преобразователя угла поворота вала в код содержит генератор импульсов, выполненный в виде задающегогенератора 1 и делителя 2 частоты,счетчик 3 импульсов, регистр 4, дешифратор 5, интегратор 6, Фазовращатель 7, компаратор 8, элемент 9 задержки, дифференцирующую цепь 10,счетчик 11 импульсов, блок 12 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, регистр 13 иблок 14 коррекции,Преобразователь угла поворотавала в код работает следующим образом.Задающий генератор,1 импульсоввырабатывает импульсы с частотой Ели длительностью сц. Делитель 2 час-,тоты делит эту частоту на коэффициент К и подает на вход счетчика 3импульсы с частотой Е/1. Импульсыс выходов счетчика 3 поступают навход дешифратора 5, выходы которогосоединены с входами интегратора 6,с выхода которого поступает питающее напряжение на входы фазовращателя 7При положительном напряжении на выходе фазовращателя 7 компаратор 8 вырабатывает сигнал "Логическая"1", а при отрицательном - сигнал "Логический "0". При поступлении на управляющий вход регистра 4положительного фронта сигнала свыхода компаратора 8 на выходе регистра 4 устанавливается код, соответствующий углу поворота вала фазовращателя 7.Измерение скорости поворота валаосновано на отклонении частоты выходного сигнала фазовращателя 7 от частоты питающего его напряжения.Пусть вал Фазовращателя 7 вращает.ся в сторону увеличения сдвига фа 93817 2 10 риод изменения выходного сигнала фазовращателя 6, который равенТ = Т+4 15 Т= Т.+в,50 55 20 25 30 35 40 45 зымежду питающим и выходным напряжением Фазовращателя 7, и в момент времени д сдвиг фаз(С )=О. Период питающего напряжения фазовращателя 7 постоянен и равен Т.В момент времени 1+4 С, появляется импульс с выхода компаратора 8 (фиг. 2, Г 1).Промежуток времени Ь, определяет изменение сдвига фаз Ьф за пеВ общем случае период выходногонапряжения фазовращателя 7 равен где А 1 - приращение времени, обусловленное изменением фазывыходного напряжения Фазовращателя 7.При вращении вала в другую сторону величина ь Тп меняет знак и, следовательно, меняет знак приращениясдвига Фаз ЬЦп. Двоичный код, соответствующий приращению сдвига Фаз Ь с за период измерения Тп, определяет скорость поворота вала, в преобразователе это осуществляется следующим образом. Элемент 9 задержки задерживает на время ь импульс с выхода компаратора 8, Дифференцирующая цепь 10 формирует короткий импульс по положительному фронту им- пульса на выходе элемента 9 задержки и подает его на вход обнуления счетчика 11. Если скорость вращения вала равна нулю, то частота выходного сигнала фазовращателя 7 равна частоте питающего напряжения, т.е. Т, значит, обнуляющие импульсы на входе счетчика 11 проходят через время Т и к моменту прихода следующего обнуляющего импульса счетчика 11 имеют состояние "Логический"0". Если вал вращается в положительную сторону, то следующий обнуляющий импульс приходит через время Тц Т+с. За время Т счетчик 11 обнуляется определенное число раз, а за время В Сц он сосчитывает И импульсов с дополнительного выхода генератора 1 импульсов, что соответствует углу в цифровых единицах. Старший пйразряд счетчика 11 находится в состоянии "Логический"0", следоваЭ 11 тельно, блок 12 элементов ИСКЛЮЧАЮ-. ЩЕЕ ИЛИ не инвертирует выходной ход счетчика 11 и подает его на входы регистра 13 без изменений, Перед приходом импульса обнуления на вход счетчика 3 в регистре 13 происходит запись кода, поступившего с выходов блока 12 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с выхода старшего разряда счетчика 11.Если вал вращается в другом направлении, то следующий обнуляющий импульс приходит на вход счетчика 11 через время Т,Т-дс. В этом случае счетчик 11 обнуляется на один раз меньше, чем в первом случае, и до очередного обнуления ему не хватает М импульсов, которые пришли бы на его счетный вход с допол,нительного выхода генератора 1 импульсов за время дс, т.е. в момент прихода следующего обнуляющего.импульса на выходах разрядов счетчи,ка 11 будет дополнительный код.Инвертируя значения.ш младших разрядов счетчика 11, получаем код числа М соответствующий углу что и происходит в преобразователе, так как старший разряд счетчика 11 к моменту прихода обнуляющего импульса имеет состояние Логическая 1 а э то значит, что блок 1 2 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ инвертирует входные сигналы и на входы регистра 1 3 подает прямой код числа Н которое регистр 1 3. записывает при приходе импульса с выхода компаратора 8 , так же записывается значение старшего разрядасчетчика 1 1, определяющего направление движения вала фазовращателя 7 . На графике (фиг. 3 и 4) изменения числового значения кода Н на выходах счетчика 11 за период измерения, т.е. за период выходного сигнала фазовращателя 7, обозначены: Е - логическое значение выхода старщего (знакового) разряда счетчика 11; Е 1 - импульсы обнуления счетчика 3, поступающего с выхода дифференцирующего звена 10; Г- импульсы записи информации в регистр 13 (причем на фиг. 4 - при отрицательном) .Таким образом, в младших разрядах выхода регистра 13 записывается код амплитуды приращения сдвига Фаз дф за период измерения Тп а в старшем ш+1 разряде хранится знак этого при 93817 4ращения. Числовое значение этого кодахарактеризует скоростьвращения валафазовращателя 7. Однако период измерения Т не является постоянной велинчиной и поэтому появляется погрешность измерения скорости, котораяувеличивается с возрастанием скорости и достигает 057. при скорости вращения вала 3000 об/мин,и частоте пи 1 б тающего напряжения фазовращателя10 кГц и 257 при той же скоростивращения вала и частоте питающего напряжения фазовращателя 2 кГц. Приуменьшении скорости вращения валапогрешность уменьшается и при малыхскоростях вращения вала она становится меньше, чем дискретность измерения скорости.Если бы период измерения Тбылпостоянным и равнялся Т, то фиксируемые приращения поворота вала фаэовращателя определяли бы истинное значение скорости поворота вала,Рассчитаем погрешность преобразо-.25 Вателя.дщТ- истинная скорость;асуд,ыл л Ф р.Т Т, ТЗО где И - числовой эквивалент приращения фазы д;дизначение скорости, измеренТ д 1ное описываемым методом 35дф алТ+ дТа 1Из вышеприведенных Формул следует,что при положительном направлении 40 движения (дс 0) измеренное значение скорости занижается. относительно истинного, а при отрицательном -завышается.Как видно из фиг, 5 графики фак дстической скорости вращения - в заТвисимостиот ЬС и измеренного значения скорости вращениядспри Ь с Т сливаются приТ +дсувеличении дс(дс 0) появляется ошиб"ка, занижающее значение измеренийскорости, и при д ср Т измеренноезначение скорости приближается к 55 постоянной величине.При увеличении д с(дсО) измеренное значение скорости завышаетсяи при 1 дс=Т измеренное значениеЭ 11938 скорости стремится к бесконечности, однако эти случаи крайние и в практике встретиться не могут, так как максимальная скорость вращения вала датчика не превышает 3000 об/мин, а частота питающего напряжения датчиков не меньше 400 Гц. При такой скорости вращения и частоте питающего напряжения 2 - 10 10 кГц точность измерения не уступает точности тахогенератора 1-2 класса точности. У предлагаемого преобразователя отсутствуют такие недостатки, как постоянная времени, 15 пульсация выходного напряжения, зона нечувствительности, которые присущи всем тахогенераторам.Поскольку погрешность измерения скорости вращения вала является ме" 20 .тодической и поддается анализу, то можно от нее избавиться, Для этого выходы регистра 13 соединены с вхо- дами блока 14 коррекции, представляющего собой постоянное программируе 17 бмое запоминающее устройство, адресные входы которого соединены с выходом регистра 13. В блок 14 коррекции надо записать программу, где каждому значению кода на адресных входах блока 14 коррекции, содержащему методическую ошибку измерения скорости вращения вала, соответствует исправленный код на выходах блока 14 коррекции, так какзависимость погрешности однозначно зависит от скорости вращения вала датчика. Причем блок 14 коррекции одинаков для различных типов датчиков, при условии, что частота питающего напряжения одинакова.Таким образом, дополнение известного преобразователя угла поворота вала в код предлагаемым устройством позволяет в большинстве случаев избавиться от одновременного использования датчиков положения и скорости или от применения сложных измерительных систем, обладающих рядом недостаткоЪ.4.