Многоканальный преобразователь угла поворота вала в код

дТ 19 . ф. г, т, 1,ч 1 у 1 у ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ пц БЗУЗУ 1 Своа Советских Соыналистнческнх(61) Дополнительное к авт. свид-ву 1) М, Кла б 08 С 6005/2 2) Заявлено 16.04,75 (21 с присоединением заявки(23) ПриоритетОпубликовано 30,11.76. Бюллетень4 Дата опубликования описания 22.12.76 Государственный комитет Совета Министров СССР 53) УДК 621.314(54) МНОГОКАНАЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛ ПОВОРОТА ВАЛА В КОДсока кра гока вала бого ключ ров, перв кото а пе перв счет Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматического управления и измерения.1Известен преобразователь угла поворота ва ла в код, содержащий фазовращатели, нулевые детекторы, триггеры, вентили управления, счетчики грубого и точного отсчетов, генератор синхронизирующих импульсов 1.В этом преобразователе заполнение счетчи ков грубого и точного отсчетов происходит независимо друг от друга, причем цепь для передачи единицы переноса между младшим разрядом счетчика грубого отсчета и старшим разрядом счетчика точного отсчета отсутст вчет.Не достаток этого преобразователя - невыя точность работы,иболее близким по технической сущностисматриваемому устройству является мнональный преобразователь угла поворотав код, содержащий фазовращатели груи точного отсчета, выходы которых подены к входам группы нулевых детектогенератор импульсов, подсоединенный к 2ому входу первого вентиля, второй входрого связан с выходом первого триггера,рвый выход счетчика точного отсчета - сым входом регистра, счетчик грубого оти шифратор 121. 30 Указанное устроиство также не обеспечивает достаточной точности работы.Цель изобретения - повышение точности работы преобразователя,Это достигается тем, что в преобразователь введены коммутаторы, блок коррекции ошибки и дополнительный счетчик, Выход последнего непосредственно подключен к одним входам первого и второго коммутаторов, другие входы которых соединены соответственно с выходами группы нулевых детекторов, и через шифратор к первым входам второго вентиля, третьего коммутатора и блока коорекции ошибки, а выходы первого и второго коммутаторов - соответственно к первым входам первого и второго триггеров. Второй вход первого триггера соединен с выходом тре;ьего вентиля, с первым входом третьего триггера и с вторым входом второго вентиля, выход второго вентиля - с вторым входом второго триггера, а выход второго триггера - с первым входом четвертого вентиля, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к первому входу счетчика точного отсчета. Второй выход последнего связан с вторыми входами блока коррекции ошибки и третьего коммутатора, выход которого подключен к второму входу регистра, а третий вход - к третьему входу блока коррекции ошибки и к первому выходурекции ошибки подключен к второму входусчетчика 23 грубого отсчета, первый выходсчетчика 24 точного отсчета, выход коммутатора 5, второй выход счетчика грубого отсчета - к первому, второму и третьему входамрегистра 25.Второй вход триггера 13 связан с управляющими входами счетчиков грубого и точногоотсчетов, Выходы вентилей 16, 19 соответственно подключены к первым входам счетчиков грубого и точного отсчетов,Коммутатор 5 коммутирует коды согласующих разрядов счетчика грубого и точного отсчетов на определенных входах регистра в зависимости от отсчетности данного канала.Коммутаторы 6 и 7 в соответствии с номеромканала преобразования осуществляют коммутацию сигналов, поступающих соответственнос нулевых детекторов, связанных с фазовращателями грубого отсчета, и с нулевых детекторов, связанных с фазовращателями точногоотсчета,Блок коррекции ошибки обеспечивает согласование отсчетов после анализа состояний согласующих разрядов счетчиков грубого и точного отсчетов путем изменения состояния корректируемого разряда счетчика гру бого отсчета.Дополнительный счетчик определяет номерканала преобразования и управляет работойкоммутаторов 6 и 7, а через шифратор определяет отсчетность данного канала.Работает преобразователь следующим образом,На выходе блока 22 питания имеется дванапряжения, сдвинутые относительно другдруга на 90. Эти напряжения подаются настаторные обмотки фазовращателей 1, 2. Однопз них (опорное напряжение) поступает навход нулевого детектора 4. С ротором каждого фазовращателя связан входной вал, уголповорота которого надо преобразовать в двоичный код. На чертеже ап, ад,а;ч - углы поворота фазовращателей грубого отсчета; ав айаг,аы - углы поворота фазовращателей точного отсчета, где М и Ч - числофазовращателей, причем Л/ может быть больше или равно М. Фаза напряжения, снимаемого с обмотки ротора любого фазовращателя,сдвигается относительно фазы опорного напряжения на величину, пропорциональную углу поворот. ротора, а следовательно, и входного валаВ момент перехода синусоиды напряжениячерез нуль от отрицательной полуволны к положительной полуволне на выходе нулевыхдетекторов 3 появляются управляющие импу.,ьсы, поступающие на коммутаторы 6, 7.Преобразование начинается с приходомвнешних сигналов Начало преобразованияна вход дополнительного счетчика 9, на второй вход триггера 13 и а управляющие вхоы счетчиков грубого 23 и точного 24 отсчета.ти сигналы меняют содержимое счетчика 9,иксирующего номер канала преобразования,счетчика грубого отсчета, второй выход которого соединен,с третьим входом регистра, а первый и второй входы - соответственно с выходами первого вентиля и блока коррекции ошибки, Выход блока питания через нулевой 5 детектор подключен к первому входу пятого вентиля, второй вход которого связан с выходом четвертого триггера, а выход - с первыми входами третьего и шестого вентилей, вторые входы которых подключены соответствен но к выходам третьего триггера. Второй вход третьего триггера соединен с выходом шестого вентиля, с четвертым входом блока коррекции ошибки и с первым входом четвертого триггера, второй вход последнего - с управ ляющими входами каждого счетчика.Функциональная схема преобразователяпредставлена на чертеже.Устройство содержит фазовращатели грубого 1 и точного 2 отсчета, нулевые детекторы 20 3, 4, коммутаторы 5, 6, 7, шифратор 8, дополнительный счетчик 9, триггеры 10 - 13, генератор 14 импульсов, вентили 15 - 20, блок 21 коррекции ошибки, блок 22 питания, счетчики грубого 23 и точного 24 отсчета, регистр 25, 25Выходы фазовращателей грубого 1 и точного 2 отсчета связаны с нулевыми детекторами 3, вход нулевого детектора 4 - с блоком 22 питания вместе со статорными обмотками фазовращателей грубого и точного отсчетов. Вы ходы нулевых детекторов 3, связанных с фазовращателями грубого отсчета, подключены к входам коммутатора 6, а выходы нулевых детекторов 3, связанных с фазовращателями точного отсчета, - к входам, коммутатора 7, 35 Другие входы коммутаторов 6, 7 вместе с входом шифратора 8 подсоединены к выходу дополнительного счетчика 9, выход коммутатора 6 - к первому входу триггера 10, а выход коммутатора 7 - к первому входу триггера 40 11. Выход триггера 10 соединен с вторым входом вентиля 16, выход триггера 11 - с первым входом вентиля 19, а первый и второй входы вентилей 16 и 19 - с выходом генератора 14 импульсов. 45Выход нулевого детектора 4 подключен к первому входу вентиля 15, второй вход которого связан с выходом триггера 13, выход вентиля 15 - к первым входам вентилей 17 и 18, а вторые входы вентилей 17 и 18 - к выхо дам триггера 12, Выход вентиля 17 связан с первым входом триггера 12, с вторым входом триггера 10 и с вторым входом вентиля 20, выход которого подключен к второму входу триггера 11. Выход вентиля 18 соединен с вто рым входом триггера 12, с четвертым входом блока 21 коррекции ошибки и с первым входом триггера 13, выход шифратора 8 - с первыми входами коммутатора 5, блока 21 коррекции ошибки и вентиля 20. 60Третьи и вторые входы блока коррекции ошибки и коммутатора 5 соединены между собой, а также с первым выходом счетчика 23 д грубого отсчета и с вторым выходом счетчи- Э ка 24 точного отсчета. Выход блока 21 кор фна единицу, устанавливают триггер 13 в положение, когда вентиль 15 открыт., и сбрасывают счетчики грубого и точного отсчетов.Если содержимое счетчика 9 соответствует номеру двухотсчетного канала, то с выхода шифратора поступает разрешающий потенциал на вентиль 20, блок 21 коррекции отттибки и коммутатор 5, При этом управлятотй импульс (старт-импульс) с выхода нулевого детектора 4 через вентили 15 и 17 перебрасывает триггер 12 и устанавливает триггер 10 и через вентиль 20 триггер 11 так, что импульсы генератора 14 через вентили 16, 19 соответственно начинают поступать на первые счетные входы счетчиков грубого и точного отсчетов. Заполнение их заканчивается с момента переброса триггеров 10, 11 другими управляющими импульсами (стоп-импульсами), поступившими на первые входы этих триггеров с соответствующих нчлевьтх детекторов через коммутаторы 6, 7. Выходы триггеров 10, 11 блокируют вентили 16, 19.Таким образом, в счетчиках фиксируется число, пропорциональное временному интервалу между старт-импульсом и стоп-импульсами. В свою очередь временной интервал пропорционален сдвигу фаз напряжений опорного и с выхода фазовращателей 1, 2 данного канала, а значит, и углу поворота входного вала.В соответствии с содержимым дополнительного счетчика 9 коммутаторы 6, 7 выбирают стоп-импульс, поступающий с выхода нулевого детектора соответствующего канала, а шифратор 8 фиксиру ет отсчетность этого канала преобразования. В блоке 21 коррекции ошибки постоянно проводится анализ состояний согласующих разрялов счетчиков грубого и точного отсчетов. В результате этого анализа на второй вход счетчика грубого отсчета постчпает импульс, который либо прибавляет единицу к содержимому счетчика грубого отсчета. либо вычитает единицу. Следующий импульс с вьтхола илевого детектора 4 перебрасывает триггер 12, устанавливает триггер 13 в нулевое положение. при этом выход его блокирует вентиль 15. По этому импульсу на выходе блока 21 коррекпии ошибки в результате анализа согласующих разрядов счетчиков грубого и точного отсчетов вырабатывается импульс коррекции,Информация с второго выхода счетчика грубого отсчета, с первого выхода счетчика точного отсчета и г выхода коммутатора 5 заносится в регистр 25. С выхода коммутатора 5 в регистр 25 записывается состояние согласующих (старших) разрядов счетчика точного отсчета, а выходы согласчюцтттх разрядов счетчика гр бого отсчета заблокированы,После запигтт информации со счетчиков 23, 24 н из коммутатора 5 в регистр 25 цикл преобразования по данному каналу заканчивается, преобразование по следутощему каналу начинается с приходом очередных сигналов Начало преобразования.гчета. Вега согласчюших разрядов грубого отсчета должны совпачать с соответствующими вегами старших разрядов счетчика точного отсчета.Соглагование отсчетов сволится к анализу состояний согласх юших разрядов грубого и точного отсчета и сравнению величины их разногти с половиной максимального веса точного отсчета по след юшим логическим фчнкциям Р., Р, которые полччены, если число со 50 55 гласчюших разря тов грчбого отсчета равно б 0 65 трем. а число информационных разрядов в счетчиках грчбого отсчета - пяти, в счетчиках точного отсчета девятиР=1 6 (27+2 38+378);Р =16(27+238+378),где 1, 2, 3, 6, 7, 8 - единичные состояния триггеров 1, 2, 3-го разрядов (старших) счетАналогично происходит работа преобразователя по одноотсчетному каналу с той разницей, что выход шифратора 8 блокирует второй вентиль 20 и выход блока 21 коррекции 5 ошибки, а в регистр 25 записывается содержимое информационных (старших) разрядов счетчика грубого отсчета и через коммутатор 5 содержимое согласующих (младших) разрядов счетчика грубого отсчета,10 В лвухотсчетных каналах фазовращателисвязаны между собой механической передачей, передаточное число которой равно числу информационных разрядов счетчика грубого отсчета, не считая числа согласующих (млад ших) разрядов.Отсчетность в предлагаемом преобразователе жестко закреплена за каждым номером канала.Как видно из описания работы преобразо вателя, в двухотсчетном канале измерения углового положения фазовращателей по грчбом и точномх каналу происходят независимо дрчг от дрчга.Млалший разряд счетчика грчбого отсчетаи старший разряд счетчика точного отсчета изменяются в оезко отличающихся границах допусков. Поэтому изменение значения гтат- шего разряда счетчика точного отсчета (перенос елиниттьт) не всегла происхолит с изменением значения млалшего разряда счетчика грчбого отсчета. Эта ошибка измерения равна весу младшего разряда грубого отсчета.Для того, чтобы уменьшить эту погрешность и сделать ее равной величине веса млалтттего разряла точного отсчета в предлагаемом преобразователе введено согласование отстветов, которое осчшествляется блоком 21 ттоттректтии ошибки. Согласование отсчетов гволится к анализч по логическим фчнкциям 40 содержимого соглагчютцих разрядов грчбогои точного отсчетов и корректировке кода в гцетчттке грт бого отсчета.Согласующие разряды грчбого отсчета позволяют измерить остаток от деления значе ния измеряемой величины в канале грчбогоотсчета на максимальный вес точного отчика точного отсчета и 6, 7, 8-го разрядов (младших) счетчика грубого отсчета;1, 2, 3, 6, 7, 8 - нулевые состояния указанных триггеров.Если при анализе состояний согласующих разрядов удовлетворяются условия функции Р+, то прибавляется 1 к корректируемому разряду счетчика грубого отсчета, а если условия функции Р , то вычитается 1 из корректируемого разряда.10Анализ состояний согласующих разрядов грубого и точного отсчетов по приведенным выражениям и выработку сигналов на коррекцию содержимого информационных разрядов счетчика грубого отсчета осуществляет блок коррекции ошибки.Погрешность в предлагаемом преобразователе не превышает веса младшего разряда точного отсчета, так как корректировка ссдержимого счетчика грубого отсчета осуществляется. по содержимому счетчика точного отсчета.Использование в многоканальном преобразователе угла поворота вала в код коммутаторов, блока коррекции ошибки, дополнительного счетчика и соответствующих связей между блоками повышает точность работы устройства по сравнению с аналогичными устройствами, решающими ту же задачу.30Формула изобретенияМногоканальный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатели грубого и точного отсчетов, выходы кото рых подключены к входам группы нулевых детекторов, генератор импульсов, подключенный к первому входу первого вентиля, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, первый выход счетчика точного отсчета под ключен к первому входу регистра, счетчик грубого отсчета и шифратор, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения точности, в него введены коммутаторы, блок коррекции ошибки и дополнительный счетчик, выход ко торого непосредственно подключен к одним входам первого и второго коммутаторов, другие входы которых соединены соответственно с выходами группы нулевых детекторов, и через шифратор соединен с первыми входами второго вентиля, третьего коммутатора и блока коррекции ошибки, а выходы первого и второго коммутаторов подключены соответственно к первым входам первого и второго триггеров, второй вход первого триггера соединен с выходом третьего вентиля, с первым входом третьего триггера и с вторым входом второго вентиля, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выход которого соединен с первым входом четвертого вентиля, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к первому входу счетчика точного отсчета, второй выход которого соединен с вторыми входами блока коррекции ошибки и третьего коммутатора, выход которого подключен к второму входч регистра, а третий вход - к третьем входч блока коррекции ошибки и к первому выходу счетчика грубого отсчета, второй выход которого соединен с третьим входом регистра, а первый и второй входы - подключены соответственно к выходам первого вентиля и блока коррекции ошибки, выход блока питания через нулевой детектор подключен к первому входу пятого вентиля, второй вход которого соединен с выходом четвертого триггера, а выход - с первыми входами третьего и шестого вентилей, вторые входы которых подключены соответственно к выходам третьего триггера, второи вход которого соединен с выходом шестого вентиля, с четвертым входом блока коррекции ошибки и с первым входом четвертого триггера, второй вход которого соединен с управляющими входами каждого счетчика.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Дроздов Е. А. и др. Автоматическое преобразование и кодирование информации, - Советское радио, М, 1964, с. 2002. Авт, св, Юо 437120, кл. 6 08 С 9/04, 1973 (прототип).оставитель И. Загорбинин Техред нов Подписи 05 Тираж 830го комитета Совета Министров Сзобретений и открытийЖ, Раушская набд. 4/5 аказ 2529/1 И пография, пр. Сапунов Редактор И, Груз Изд. Оо 18Государственно по делам13035, Москва,рректор А. Галахо