Преобразователь угла поворота вала

(594 И ОЗ М 1/О ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУД АРСПО ДЕЛАОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ КА 3787370/24-2411.07,8407.08.86, Бюл. У 29Московский институт электронноностроенняА. В. Косинский, Л. В. Крицберг А. Холомонов681.325(088.8)Зверев А. Е., Максимов В. П., ков В. А. Преобразователи уг-перемещений в цифровой код.- нергия", 1974, с. 154. синский А. В. Преобразователь в код с компенсацией ногрешнос- Труды МИЭМ, вып. 2. - Л.: ия, 1966, с. 50.ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления с приме-. нением ЦВМ. С целью повышения точности и быстродействия преобразователя, содержащего фазовращатель, две шины источника питания, три компара" тора, два, 3(-триггера, три элемента И, счетчик на н триггерах, введены четвертый компаратор, элемент ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, что позволяет компенсировать погрешность неортогональности напряжений источника питания за один цикл измерения в полном диапазоне измеряемых угловых перемещений 2 ил.10 где ь 9 и ЬЧ - погрешности, возникающие из-за неравенства амплитуд и неор-.тогональности фаз питающих напряжений.При суммировании величин 1, и ф 25 результат выглядит следующим обра"зом: 9 + Ч 2 Ч+сС+8 12Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в системах автоматического управления с применением цифровых вычислительных машин, в информационно-измерительных системах и в аналого-цифровых комплексах.Цель изобретения - повышение точ.ности и быстродействия преобразователя.На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - временные диаграммы.Преобразователь угла поворота вала в код содержит фазовращатель 1 с питанием от двухфазного источника .напряжения (не показан), компараторы 2 - 5,. к -триггера 6 и 7, элементы И 8 - 10, генератор 11 импульсов, элемент ИЛИ 12, шины 13 и 14 источника питания, счетчик 15, выполненный на триггерах 15 15 - 15, и элемент ИСКЙОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16.Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.Компаратор 5 срабатывает в момент перехода через ноль первого напряжения источника питанияУщЧвиъА, (1) компаратор 4 срабатывает в момент перехода .через ноль второго напряжения.источиика питания0 -Ч соз й, (2) компаратор 3 срабатывает в момент, перехода через ноль первого выходного напряжения фазовращателя 10,Ч здп(дС+Ч ), (3) компаратор 2 срабатывает в момент .перехода через ноль второго выходного напряжения фазовращателя 1Ющ, Ч зз.п(о 1 с+ч ), (4) где у и чф - фазовые сдвиги, пропор 1циональные измеряемомуугловому перемещению.Триггер 6 срабатывает от сигнала компаратора 4 и возвращается в исходное состояние сигналом с выхода компаратора 2, Триггер 7 срабатывает от сигнала компаратора 5 и возвращается в исходное состояние сигналом с выхода компаратора 3. Таким образом,на выходах триггеров 6 и 7 формируются импульсы, длительность которых пропорциональна соответствующим фазовым сдвигам ф, и 9 выходных напряжений фазовращателяЧ, Чм ю(5)Э) ф 49698 1Если напряжения О, и 0 сдвинутыпо фазе одно относительно другого неточно на 7 Г/2, а с некоторой погрешностью К, то второй временной интервал определяется соотношениемЧ -оС2(6)Величины Ч и Ч соответственноравны- д- (1+ Соз )2Ч = Ч+ьЧ1)1+ - о 8 2 У2"/2 д. (1-Соз ЙЧ)Ч =Ч+д 9 =-о(8)1- /2 о 5 2 М где У - измеряемая величина угловогоперемещения;о - остаточная величина погрешности преобразования, полученная при взаимной компенсациипогрешностей ьЧ, и ьЧ (мно го меньшая, чем ьЧ и ьЧ );2 ф- постоянная составляющая погрешности.В выражении (9) отсутствует постоянная составляющая, равная.у/2, так 40 как величину Ч отсчитывают относи-тельно величинй О,.При суммировании в цифровой формевременных интервалови т. компенсируются не только переменные сос тавляющие погрешностей ьЧ и ьЧно и постоянная составляющая погрешности Ы,При заполнении интервалов 1, и 1импульсами генератора 11. импульсов 50 получают соответственно числа2 (1 О)йТТгде Т - период следования заполняющих импульсов.55 Их сумма при этом равнад-дщ а а: где м/ - частота импульсов генератора 11;- число разрядов счетчика 5,л Ч+ ЧУ= 2 - (13)ИТ 2 ПИз выражения (13) следует,.что числовое значение измеренной величины на выходе преобразователя практически не содержит погрешности, связанной с неравенством амплитуд и неортогональностью фаз напряжений питая)я (.1, и ОРаботу .элементов И 8 - 10 и элемента ИЛИ 12 можно проследить по ,временным диаграммам (фиг. 2).С выхода элемента 9 совпадения импульсы генератора 1 поступают в течение интервала времени, когда триггер б срабатьвает, а триггер 7 находится в исходном состоянии.Этот интервал соответствует величине1 (27 Ч ) - ЯГ М дф пРи( +(К+Ч )2 ПС выхода элемента И 10 импульсыгенератора 11 поступают в течениеинтервала времени 1 когда триггер 7 срабатьвает, а триггер 6 находится в исходном состоянии.Этот интервал соответствует величинеМ =2)7-Р ми (+ы. +Ф)Я 1 Г, (16)П ПФ = +о пои ( - К+Ч )(2 Е. 1)4 2 2 С выхода элемента И 8 импульсы генератора 11 поступают в течение интервала времени Е , когда срабатывают триггеры 6 и 7. Этот интервал соответствует величине7 Г31 Гй10илиЧ 2 М+аЧ, +дЧ 26 пРи2 +о +4 У 1 Г 1 1 Г Импульсы с выходов элементов И 9и 10 суммируются на элементе ИЛИ 12,с выхода которого они поступают на20. вход первого триггера 13 счетчика 15.Импульсы с выхода схемы совпаденияпоступают на второй триггер 14 счетчика 15.Следовательно, с приходом каждого25импульса с выхода схеиы ИЛИ 12 числона выходе счетчика 15 изменится наединицу, а с приходом каждого импульса с выхода элемента 8 И на две единицы. Таким образом, на высоде счетчика образуется двоичный код числаН -- (ф+ Ч +2) (23)21(5.или с учетом выражений (14) - (22)2+Н = - ч (24)35 с 2 Ппри любых значениях Ч и о,2Из выражения (24) следует, чтозначение выходной величины рассмат"риваемого цифрового преобразователя40 угла отображает без погрешностей измеряемое угловое перемещение у , в,течение одногопериода питающегонапряжения.Съем информации со счетчика 15,45 а также перевод его в исходное состо.яние после цикла преобразования может быть осуществлен любым способом,например импульсом с выхода коипара. тора 550 Таким образом, в предлагаемомпреобразователе угла повышается быстродействие в полном диапазоне измеряемых угловых перемещений 0 (у 2 П,а также отсутствует постоянная составляющая погрешности преобразования,возникающая из-за неортогональностивекторов напряжений, питающих фазовращатель..1249Ф о р и у л а и э о б р е -т е н и я Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фаэовращатель, ,входы которого подключены к шинам источника питания, а первйй выход через первый компаратор подключен к входу первого 1-триггера, прямой выход которого подключен к первому .входу первого элемента И, второй вы О ход фазовращателя подключен к входу второго компаратора, одна шина источника питания через третий компаратор подключен к. 3 -входу. второго К-триггера, прямой вход которого 15 подключен к первому входу второго элемента И, третий элемент И, генератор импульсов, счетчик на И-триггг. рах, о .т л и ч а ю щ и й с я .тем, что, .с целью повышения точности и 2 О быстродействия, в него введены четвертый компаратор,: элемент, ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ЙЛИ, выход генера 698тора импульсов подключен к вторымвходам первого, второго и третьегоэлементов И, а третий вход первогои третий вход третьего элементов Исоединены соответственно с инверсными прямым выходами второгоК-триггера, выходы первого и третьего элементов.И подключень к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен квходу первого триггера счетчика,прямой и инверсный выходы первого3 К-триггера подключены соответственно к третьим входам второго и третьего элементов И,. выход второго компаратора подключен к И -входу второгоЯ-триггера, вторая шина источникапитания через четвертый компараторподключена к 3 -входу первого триггера, выходы второго элемента И и пер"вого триггера счетчика подключены квходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ выход которого подключен к входу второго триггера счетчика,1