Способ преобразования угла поворота вала в код и устройство для его осуществления

,801295521 51) 4 Н 03 М 1/64 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ азовате.овой95. 2 ил май ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Гомельский политехнический институт(56) Зверев А.Е. и др. Преобр ли угловых перемещений в цифр код.-Л.: Энергия, 1974, с.94 Там ае,с.154, рис.8.94) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и моает быть использовано в информационно- измерительных и управляющих системах с примеиениемцифровых вычислительных машин. Целью изобретения является повышение точности преобразования, . Для этого по способу преобразования угла поворота вала в код, основанному на формированйи синусоидального переменного напряаения, преобразовании его в первое переменное напряаение, фаза которого относительно сину соидального переменногб напряаения пропорциональна углу поворота вала, формируют косинусоидальное переменное напряаенне, которое преобразуют во второе переменное напряаение, фаза которого относительно синусоидаль ного переменного напряаения пропорциональна углу поворота вала, и преобразуют фазы в коды, которые суммируют, а затем делят на два и получают код угла поворота вала, 1 з.п.1295521 2ных Обмотках а, в наведутся следующие напряжения: Изобретение относится к автомати ке, вычислительной технике и может быть использовано в информационноиэмерительных и управляющих системах с применением цифровых вычислительных машин.Целью изобретения является повышение точности преобразования.На Фиг,1 приведена Функциональная схема устройства для преобразования угла поворота вала в код,на фиг.2 - временные диаграммы напряжений на элементах устройства.Временные диаграммы напряжений на элементах устройства приведеныодля угла поворота д.=30Преобразователь содержит генератор 1, делитель 2 частоты, фильтр 3 нижних частот, синусно-косинусный датчик (СКД) 4, блок 5 преобразования синфазных напряжений в Фазомодулированный сигнал, компараторы. 6 и 7, триггер 8, элемент И 9, счетчик 10, коммутатор 11, делитель 12 частоты, элементы И 13 и 14, счетчик 15, формирователи 16 и 17 импульсов, регистр 18.На Фиг,2 обозначено: а - Б напряжение на выходе итриггера дет. лителя 2 частоты; б - У., - напряжение на выходе итриггера делитет - тля 2 частоты; в,г - У,., Ц,., - напряжения на прямом и инверсном выходах итриггера делителя 2 частоты, д - Б - напряжение на выходе последнего триггера делителя 2 частоты е,ж - Ц 16, 017 - напряжения на выходах Формирователей 16 и 17 импульсовф э,и - Б , У - напряжения на выходах фильтра 3 нижних частот и компаратора 6, к,л - Ц , Б - напряжения на выходах блока 5 преобразованиясинФазных напряжений в Фазомодулированный сигнал и компаратора 6; и - Б напряжение на выходе триггера б; н - Б 9 - напряжение на выходе элементаИ 9. Последовательность операций предлагаемого способа и режимы их проведения приведены применительно к СКД-типа синусно-косинусному врашающемуся трансформатору (СКВТ).Создают пульсирующее магнитное поле в воздушном зазоре СКВТ, для чего эапитывают одну из его обмоток, например К, от источника переменного напряжения Е. В результате на роторУа:Нссоэд, Нь =Исз 1 пы где с - угол поворота вала,К - коэффициент трансформации.Операцию преобразования выходных синфазных напряжений в фазомодулированный сигнал, фаза которого пропорциональна углу поворота Ы, можно реализовать, например, при помощи одной В.-С-цепи, мостовой Фаэосдвигающей цепи, двойной КС-цепи, интегратора переменного напряжения и сумматора и т.д. Преобразуем выходные напряжения 0 , 0 в фазомодулированный сигонал при помощи интегратора переменного напряжения и сумматора, Пусть коэффициент передачи интегратора рауовен е , а коэффициенты передачи сумматора по первому и второму входам равны между собой и равны единице. Тогда Фаэомодулированный сигнал будет иметь вид; П, =О +е"к 0 =Е соЫ, к 1оЯ.-Еэ 1 пе =Йсе ". 30 Как видно, начальная фаза этого сигнала пропорциональнас/.Операцию измерения начальной фазыфаэомодулированного сигнала П мож 4но реализовать, например, измеряя:интервал времени между моментами35перехода через ноль напряжений Е и(при положительных производныхэтих напряжений) и заполняя его высокочастотными импульсами образцо 40вой частоты с последующим их подсчетом и выдачей результата измерения,например, в виде двоичного кода, Врезультате имеем:И - аОперацию создания пульсирующегомагнитного полн в воздушном зазореСКД в направлении,перпендикулярномпервоначальному, можно реализоватьпутем питания другой перпендикулярно расположенной обмотки возбуждения5 ОН(обмотки К) от источника ЗДС Е. Вэтом случае на роторных обмотках а,в наведутся следующие напряженияБ " =Бсэдпы, У =ЕЕсоэдВ результате операции преобразо 55К,о,ванин напряжений 6цв фаэомодулированный сигнал, осуществляе- ч мыи при помощи того же интегратораи сумматора можно получить:+Исе 1 О сов,),:Ие 4-Яо)Измеряя начальную фазу этого сигнала, также как рассмотрено, можно 5получить:%с=с.Операцию осреднения результатовкЯ , Я можно реализовать, например,при помощи суммирующего устройства(сумматора двоичных кодов) с последующим переносом содержимого сумматора в сдвиговый регистр и сдвигом егосодержимого на один младший разряд(сдвиг на один младший разряд позволяет получить код, поделенный пополам). После чего результирующий кодравен;Я =0,5(Я +Я )= о -45Устройство работает следующим образом.Пусть последний триггер делителя2 частоты, сигнал П, перешел изь ксостояния ноль. в состояние единица(фиг.2,д), при этом в формирователе16 импульсов появляется сигнал П,в(фиг.2,е),которым в счетчик 10 заносится код 90, а в регистр 18 переписывается содержимое счетчика 15 сосдвигом на один младший разряд влево 30(сдвигом достигается деление на два),коммутатор 11 переходит иэ состояния1-1 в состояние 2-2, при которомзапитывается обмотка К СКД 4, выходные напряжения которого при этом бу- З 5дут главны:0=ЕЕвхпй, 0 =Е 1 ссовс,Напряжение на выходе блока 5 преобразования синфазных напряжений вфаэомодулированный сигнал равно 40=Еке45Откуда видно, что начальная формао этого сигнала пропорциональна ссПри помощи опорного сигнала (фиг.2, и) Б образованного из выходного напряжения П фильтра 3 нижних частот 50з(фиг.2,з), с использованием компаратора 6 и триггера 8 формируется последовательность импульсов, длитель-, ность которых пропорциональна величине сА(фиг.2,м). При помощи 55 элемента И 9, сигнала с генератора 1 и сигнала 0 с инверсного выходаЬ 1итриггера делителя 2 частоты 521 4(фиг.2,г) формируются пачки импульсов, количество импульсов в которыхпропорционально ссф . Сигнал О,заводится на элемент И 9 для устранения влияния на результат преобразования переходных процессов; возникающих в СКД 4 и блоке 5 преобразования синфазных напряжений в фаэомодулированный сигнал, Этим сигналомэлемент И 9 закрывается на время,необходимое для коммутации и затухания переходных процессов (в данномслучае это два периода питающего напряжения), после чего элемент И 9открывается. Таким образом "пачки"высокочастотных импульсов проходятчерез делитель 12 частоты и открытыйэлемент И 13 (злемент И 13 открыттсигналом П фиг.2,д) на вход счетчика 10,Количествоимпульсов, прошедшихна вход счетчика 10, равно (фиг,2,н):ш(с -90 )и12где ш - количество пачек сформированных элементов И 9,К - коэффициент деления счетчи 12ка 12.Выполняя равенство шЧс, , можнополучить количество импульсов, прошедших на счетчик 10, пропорциональное с.-90. Емкость счетчика 10 выбиорается равной 360 . С учетом того,что в счетчик 10 занесено число 90,счетчик 10 просчитывает последовательность импульсов ( о), соответствующую углу 300-360 , обнуляется и ечитает оставшиеся импульсы,осоответствующие 30 , в результатев счетчике запишется число, равное30Я 1 о =90 +(сф 90 ) =30После того, как состояние, триггера делителя 2 частоты (фиг.2,д) изменится, станет равным нулю, в формирователе 17 импульсов вырабатывается импульс П 1 (фиг.2,ж), которымсодержимое счетчика 10 переписывается в счетчик 15, емкость которогоравна 720 . Коммутатор 11 переходитв состояние 1-1 , при котором запи.тывается обмотка Г СКД 4. При этомП,=Иссовс , П=-Исвпс,ф,а 1,ьа напряжение Б равно:цац =Йс(сова +3 взпа )=ЕсеОткуда видно, что начальная фазанапряжения П (фиг,2,к) и напряженияЕ5521 5 129Ц. (Фиг.2,л) пропорциональна ы., Припомощи опорного сигнала Б (фиг.2,и)и триггера 8 формируется последовательность импульсов, длительностькоторыхпропорциональна Ы (фиг.2,м).При помощи элемента И 9, сигнала сгенератора 1 и сигнала О (фиг.2,г)в нужный интервал времени (послеокончания переходных процессов, вызванных переходом коммутатора 11 изсостояния 2-2 в состояние 1-1) формируются "пачки" высокочастотныхимпульсов, которые проходят через(открытый сигналом Б с инверсноговыхода последнего триггера делителя2 частоты) на вход счетчика 15. Количество импульсов, прошедшее на счетчик 15, пропорциональное . Такимобразом, в счетчике 15 окажется число, пропорциональное 2 о.После нового изменения состоянияпоследнего триггера (Фиг.2,д) делителя 2 частоты импульсом П, (Фиг.2,е) содержимое счетчика 15 переносится в регистр 18 со сдвигом на одинмладший разряд. В результате в регистре будет храниться код, пропорциональный с,И =2 с /2= о.19 Формула изобретения1. Способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на Формировании синусоидального переменного напряжения, преобразовании его в первое переменное напряжение, фаза которого относительно синусоидального переменного напряжения пропорциональна углу поворота вала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьипения точности преобразования, преобразуют фазу первого переменного напряжения в первый код, который запоминают затем формируют косинусоидальное переменное напряжение, которое преобразуют во второе переменное напряжение, Фаза которого относительно синусоидального переменного напряжения пропорциональна углу поворота вала, которую преобразуют во второй код, который суммируют с первым кодом, результат суммирования делят на два и прибавляют код, соответствующий углу 45.2. Устройство для преобразования 1 угла поворота . вала в код, содержа 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 4 О 45 5 О 55 щее генератор, выход котороГо соединен с первым входом первого элемента И, первый и второй компараторы, выходы которых соединены с первым и вторым входами триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, синусно-косинусный датчик и первый счетчик о т л и -Рч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены первый и второй делители частоты, фильтр нижних частот, первый и второй Формирователи импульсов, второй и третий элементы И, второй счетчик, коммутатор, блок преобразования синфаэных напряжений в Фазомодулированный сигнал и регистр, выход генератора соединен с входом первого делителя частоты, первый выход которого соединен через фильтр нижних частот с входом первого компаратора и с первым информационным входом комлмутатора, второй выход соединен с третьим входом первого элемечта И, третий выход соединен с управляющим входом коммутатора, входом первого формирователя импульсов и первым входом второго элемента И, четвертый выход соединен с входом второго Формирователя импульсов и первым входом третьего элемента И, второй информа" ционный вход коммутатора соединен с общей шиной, а выходы соединены с входными обмотками синусно-косинус- ного датчика, выходные обмотки которого соединены через блок преобразования инфазных напряжений в фазомодулированный сигнал с входом второго компаратора, выход первого элемента И соединен через второй делитель частоты с вторыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с счетными входами соответственно первого и второго счетчиков, информационные входы первого счетчика являются информационными входами устройства, а выходы соединены с информационными входами второго счетчика, выходы которого соединены с информационными входами регистра, выходы которого являются информационными выходами устройства, выход первого формирователя импульсов соединен с входами записи первого счетчика и регистра, выход второго формирователя импульсов соединен с входом записи второго счетчика..БударинР оставителехред В. ректор Н. Король атруше еда Подпис каз 627/61 ДПроизводственно-поли б и.г и.,11 б ж иц 3 з НИИП по 130Тираж 902Государственного комитета ССлам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб ское предприятие, г.ужгород, ул.Проектн