Преобразователь угла поворота вала в код

(19) 4 Н 03 М 1/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ еВс "аеъ ор ДЕТЕЛЬСТВ ТОРСКОМУ С е 88) Датчики нергоиздатцифр 6 1981,вторско 383, кл о вх ьсов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в телемеханике и в автоматических системах управления по положению. Целью изобретения является повышение точности преобразователя углаповорота вала в код. Поставленнаяцель достигается тем, что в преобра"зователь, содержащий установленныйна входном валу чувствительный элемент, выход которого соединен с одом первого формирователя импул неподвижныи чувствительныи элемент,выход которого соединен со входом второго формирователя импульсов, задающий элемент, установленный на кодирующем диске, закрепленном на валудвигателя, генератор импульсов, счетчик, триггер, введены блок компенсации погрешностей, элемент И, элементзадержки, регистр и блок опорногонапряжения, выход которого соединенс входами опорного напряжения формирователей.импульсов, что позволяетзащитить Формирователи от ложныхсрабатываний, блок компенсации погрешностей позволяет учитывать в процессе измерения нестабильность частоты генератора импульсов и нестабиль- фность частоты вращения кодирующегодиска. Преобразователь имеет две группы выходов. Первая гоуова выходов Спозволяет получить непосредственноизмеренный код угла поворота, а вторая группа выходов отображает кодугла поворота вала с учетом внутренних погрешностей преобразователя.4 з.п. Ф-лы, 2 ил.2 2щее из двух полуволн - положительнойи отрицательной полярности (фиг.2 г,д), причем момент пересечения нулямежду полуволнами напряжения совпадает с достижением максимума магнитного потока независимо от величиныэтого максимума .и длительности всегоимпульса магнитного потока. Угол поворота входного вала 1 ы пропорционален.времениот момента пересечения нуля между полуволнами напряжения, наведенного в обмотке 11, до момента пересечения нуля между полуволнами напряжения, наведенногО в обмотке 12. Эти моменты фиксируются форми 1 рователями 14 импульсов (фиг.2 м, н),136171 35 Преобразователь угла поворотавала в код работает следующим образом.Входной вал 1 поворачивается нанекоторый угол с(Фиг.2 а), что приводит к повороту чувствительного эле"мента 7 относительно чувствительногоэлемента 8. Двигатель 3 постоянновращает диск 2 с угловой скоростьюЫ в (фиг.2 а), пРевышающей максимально допустимую скорость перемещениявходного вала 1. При прохождениизадающего элемента 4 мимо чувствительного элемента 7, а затем элемента 8 магнитный поток замыкается через полюсные наконечники 5 и 6 имагнитопровод 9 и 10 (фиг.2 б, в),причем магнитный поток с учетом рассеивания через боковые грани полюсныхнаконечников 5 и 6 сначала нарастает, 55достигая максимума, а затем убываетдо нуля,В результате в выходных обмотках11 и 12 наводится напряжение, состояИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в телемеханике и в автоматических системах управления по положению. 5Бель изобретения - повышение точности преобразователя угла поворота вала в кодНа фиг.1 представлена структурная схема поеобразователя; на фиг.2 - 10 временные диаграммы работы преобразователя.Преобразователь угла поворота вала в код содержит входной вал 1, диск 2, двигатель 3, задающий15 элемент 4 с,заостренными полюсными наконечниками 5 и 6, чувствительные элементы 7 и 8, состоящие из разомкнутого магнитопровода 9 и 10 и обмоток 11 и 12, источник 13 опорного 20 напряжения, формирователи 14 импульсов, триггер 15, генератор 16 импульсов, элемент И 17, двоичный счетчик 18, регистр 19, элемент 20 задержки, блок 21 компенсации погрешностей. 25Формирователь 14 импульсов содержит два компаратора 22 и 23, одновиб" ратор 24 и узел 25 выделения отрицательного фронта. Блок 21 компенсации погрешностей содержит залатчик 30 26 кода, регистр 27, элемент 28 задержки, умножитель 29, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 30 и счетчик 31. На выходе триггера 15 Формируется импульс (фиг.2 о), длительность которого равна времени , . Этот импульс открывает элемент И 17 и коли-, чество импульсов Б , прошедших от ге. нератора 16 импульсов за время накапливается на счетчике 18. Условно процесс накопления представлен на фиг.2 п, р. Импульс с выхода формирователя 14, полученного к обмотке 12, прекращает подсчет импульсов в счет- чике 18, переписывает накопленный параллельный код из счетчика 18 в регистр 19 и через время с , определяемое элементом 20 задержки, сбрасывает счетчик 18 в нулевое состояние.Таким образом, период обновления информации равен периоду вращения2 вдиска 2 Твр.Отрезок времени между импульсами формирователей 14 равенек О" вхТф Я 2рКоличество импульсов, накопленных за это время в счетчике 18, равнов вхБ = Р = --Т РЫ. М. гц 2 в вР гц ф где Р, - частота генератора 16 импульсов.Для защиты формирователя 14 им-. пульсов от ложных срабатываний при воздействии шумов чувствительных элементов 7 и 8 компаратор 22 инверсным входом подключен к источнику 13 опорного напряжения. При возникновении положительной полуволны наведенного напряжения на входе формирователя 14 импульсов компаратор 22 срабатывает (Фиг.2 е, ж) и отрицательным Фронтом запускает одновибратор 24, длительность импульса которого уста136172 Формула изобретения 45 1.Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий установленный на входном валу чувствительный элемент, выход которого соединен с ин формационным входом первого формирователя импульсов, неподвижный чувствительный элемент, выход которого соединен с информационным входом второго формирователя импульсов, задающий элемент, установленный на кодирующем диске, закрепленном на валу двигателя, генератор импульсов, счет чик, триггер, о т л и ч а ю щ и й -навливается равной длительности отрицательной полуволны наведенного напряжения (фиг.2 з, и). Импульс с вы-. хода одновибратора 24 поступает на стробирующий,вход компаратора 23 и разрешает его работу с нулевым опорным уровнем (фиг.2 к, л),Вследствие нестабильности работы двигателя 3, а также генератора 16 импульсов показания И будут искажаться. Компенсация этих искажений происходит в блоке 21 компенсации погрешностей. В счетчик 31 происходит измерение длительности текущего ПЕРИОДа ВраЩЕНИЯ Твр ПО ОТНОШЕНйЮ к текущей частоте Р ,в виде кодагцПЕрИОда ВоащЕНИя 11 вр Тв гОВ постоянном ПЗУ 30 содержится компенсирующий множительЮном ИномМиома11 вр Т в гчгде Б - количество импульсов генератора 16 при его номинальной частоте за номинальныйпериод вращения двигателя3.Число Нно рассчитывается заранее и зависимость М (М, ) записывается в ПЗУ 30 в процессе йзготовления преобразователя, Для экономии памяти в ПЗУ 30 хранятся значения Мом для ограниченного диапазона от Юв мнн до в.мао (Рассчитанных заранее, исходя из возможного диапазона погрешностей). Поэтому из Ю вычитается значение Нв мн путем записи в счетчик 31 из задатчика 26 кода величины -Н вна каждом такте обновления информации. В блоке 29 умножения происходит вычисление скомпенсированного выходного кода. с я тем, что, с целью повышенияточности, в него введены блок компенсации погрешностей, блок опорногонапряжения, элемент задержки, элемент И, регистр, информационные выходы которого соединены с информационными входами блока компенсации погрешностей и являются первой группой 10 выходов преобразователя выход первого формирователя импульсов соединенс первым входом триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со 15 счетным входом счетчика, информационные выходы которого соединены с информационными входами регистра, выходвторого формирователя импульсов соединен с вторым входом триггера, суправляющим входом регистра, спервым входом блока компенсации погрешностей и с входом элемента задержки, выход которого соединен свходом обнуления счетчика, выход бло ка опорного напряжения соединен свходами опорного напряжения первогои второго формирователей импульсов,выход геневатора импульсов соединенс вторым входом элемента И и вторым З 0 входом блока компенсации погрешностей, выходы которого являются вто рой группой выходов преобразователя угла поворота вала в код.2.Преобразователь по п.1, о т - 35 л и ч а ю щ и и с я тем что чувствительный элемент выполнен в видеразомкнутого магнитопровода с заостренными полюсными наконечниками и на"витой на магнитопровод обмотки.40 З.Преобразователь по п.1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что задающий элемент выполнен в виде постоянного магнита с заостренными полюсными наконечниками. 4.Преобразователь по п,1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что формирователь импульсов содержит одно- вибратор, узел выделения отрицательного фронта, первый и второй компараторы, инверсный вход первого компаратора является входом опорного напряжения формирователя импульсов, прямой вход соединен с прямым входом второго компаратора и является информационным входом формирователя импульсов, а выход соединен с входом одновибратора, выход которого соединен со стробирующим входом второго5 1367 компаратора, инверсный вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход соединен с входом узла выделения отрицательного фрон 5 та, выход которого является выходом формирователя импульсов. 5.Преобразователь по п. 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что блоккомпенсации погрешностей содержитзадатчик кода; счетчик, регистр,постоянное запоминающее устройство,умножитель и элемент задержки,вход которого соединен с управляющим 15входом регистра и является первымвходом блока компенсации погрешнос 12 тей, а выход соединен с входом параллельной записи счетчика, счетныйвход которого является вторым входомблока компенсации погрешностей, информационные входы подключены к выходам задатчика кода, а инфоомационные выходы соединены с информационными входами регистра, выходы которого соединены с входами постоянногозапоминающего устройства, выходы которого соединены с первой группойвходов умножителя, вторая группавходов которого является информационными входами блока компенсации погрешностей, а выходы являются выходами блока компенсации погрешностей.1361712 г оставитель Е.Бударинаехред М.Дидык рректор А.Обручар ктор П.Гереши аказ 6303/5 4/ жгород, ул. проект изводственно-полиграфическое предприятие НИИПИ Гопо делам 13035, М Тираж 900дарственногозобретений иква, Ж, Р Подписноеомитета СССРоткрытий,ушская на 6. д.