Преобразователь угла поворотавала b код

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 840990 К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл з С 08 С 9/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОДИзобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может найти применение в системах управления объектами с цифровой обработкой информации, а также может быть использовано для измерения угловых перемещений.Известен преобразователь угол-код, содержащий фазовращатель, соединенный с источником многофазного питания, один из выходов которого соединен с первыми входами схем формирования временных интервалов, выходы которых подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы последних соединены с выходами а-тактного генератора, элемент ИЛИ и делитель, выход которого соединен со счетчиком импульсов, а вход подключен к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены с вы" ходами элементов И., сумматоры для формирования а синусоидальных напряжений, сдвинутых друг относи 2 йтельно друга на - 1 .Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий ис.точник питающего напряжения, датчик угла, фазорасщепитель, многоканальныи преобразователь фазы в числоимпульсный код, подключенный черезпоследовательно соединенные элементИЛИ и делитель частоты к счетчикуимпульсов 2.В названных преобразователях повышается точность преобразования засчет усреднения нескольких измерений. Снижается влияние случайнойпомехи на результат преобразования.Эффект повышения точности тем выше,чем больше формируется количествоканалов, т.е. чем больше количествопреобразуемых временных интервалов.15 Однако известные преобразователине позволяют достаточно увеличитьколичество каналов преобразования.Ограниченность быстродействия элементов при увеличении количества 20 каналов приводит к необходимости,увеличения дискретности измерения покаждому каналу. Ввиду этого этипреобразователи не позволяют в достаточной мере снизить ошибки преобразования.Наиболее близким по техническойсущности является преобразовательугла поворота вала в код, содержащиймногофазный блок питания, подключен" 30 ный к многофазному фазовращателю,одиннэ входов которого подключен к первому компаратору, а выходы - к другим компараторам, генератор импульсов, подключенный через умножительчастоты к счетному входу первогосчетчика, элемент ИЛИ, подключенныйпо выходу к счетному входу второгосчетчика, выходы которого подключенык управляющим входам умножителя,триггеры, первые. входы которых объединены и соединены с установочнымвходом второго счетчика и выходомдополнительного. элемента И, первыйвход которого соединен с выходомпервого компаратора, второй входсо вторым выходом первого триггераСодержит элементы И, первые входыкоторых подключены к выходам остальных компараторов, вторые входы " квыходам соответствующих триггеров,а выход каждого из элементов Иподключен ко входу элемента ИЛИ и 20ко второму входу последующего триггера 3.Недостатками этого преобразователя являются низкое быстродействиенз-за того, что максимальное время дпреобразования угла в циклическомрежиме равно двум периодам питающегоФазовращатель напряжения, и достаточно сложная структура.Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение преобразо-.вателя.Для достижения этой цели в преобразователь угла поворота вала вкод, содержащий многофазный блок питания, подключенный к многофазномуфазовращателю, один из входов которого соединен со входом первого компаратора, а выходы - со входами всехкомпараторов, кроме первого, генератор импульсов, соединенный с первым, 40входом умножителя частоты, выход ко"торого соединен со счетным входомпервого счетчика элемент ИЛИ, выходкоторого соединен со счетным входомвторого счетчика, выход которого сое-динен с управляющим входом умножителя чаототы, введены элемент И иуправляющий триггер, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора и со щсодом установки нуля щвторого счетчика, второй вход - свыходом последнего компаратора, авыход - с первым входом элемента И,второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ а выход - с Уп-равляющнм входом первого счетчика,выходы всех компараторов, кроме первого, соединены со входами элементаИЛИаНа Фиг. 1 приведена структурнаясхема преобразователя; на Фиг.2. - 46временные диаграммы Формированияопорного и фазовых импульсов,Преобразователь содержит многофазнцй блок 1 питания, подключенный кмногофазному Фазовращателю 2. В частном случае многофазный Фазовращатель состоит нз датчика 3 угла в виде синусно-косинусного вращающегося трансформатора и из фазорасщепителя 4, подключенного к выходам датчика 3 угла, на вход которого от многофазного блока 1 питания поданы синусное и косинусное напряжения. Из синусного и косинусного выходных напряжений датчика угла фазорасщепитель вырабатывает многофазное напряжение, которое является выходным напряжением многофазного фазовращателя 2 .Один из входов Фазовращателя 2 соединен с компаратором 5, а выходы соединены с компараторами 616,6 выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 7, кроме того, выход последнего компаратора бщ соединен со вторым входом управляющего триггера 8. Первый вход управляющего триггера 8 подключен к выходу компаратора 5 и к установочному входу второго счетчика 9, счетный вход которого подключен к элементу ИЛИ 7 и к первому входу элемента И 10, Второй вход элемейта И 10 соединен с выходом триггера 8. Выход элемента И 10 подключен к второму входу первого счетчика 11, на счетный вход которого через умножитель 12 частоты подаются импульсы с выхода генератора 13 высокой частоты. На управляющие вхОды умножителя 12 подаются выходы счетчика 9. Если количество фаз на выходе фазовращателя щ = 2", где Р - целое число, то умножитель 12 представляет собой двоичный умно- житель.Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.МногоФазный блок 1 питания вырабатывает синусное и косинусное напряжения для питания датчика 3 угла. Синусное напряжение (1, фиг.2) принято за опорное. Синусное и косинусное выходные напряжения датчика 3 угла, фаза которых относительноопорного напряжения зависит от угла поворота вала датчика, поступают на Фазорасщепитель 4 фазовращателя 2. На выходе Фазорасщепителя 4, т.е. на выходе Фазовращателя 2, формируется многофазное напряжение, Фазы которых сдвинуты относительно опорного27.напряжения на -+Ч, где щ - количество фаз;0,1 в- номер выхода, Р - фаза напряжения, соответствующая углу поворота с 6. На фиг.2 выходные сигналы Фазовращателя 2 изображены для е е 8, 9 = 1200 и обозначены 2,2,28 . Компаратор 5 из опорного, напряжения формирует опорные импульсы (5 на фиг.2) при переходе синусоиды через нуль из отрицательных значений в положительные. Компараторы 6,6,6 П Форми.руют фазовые импульсы из выходныхе ножается на умножителя 12 и накапливается в счетчике 11, так как количество интервалов,от конца первого временного интервала до конца второго временного интервала. равно е, Конец второго интервала через элемент И 10 в счетчик 11 снова при 2 Вавдяет в , а в счетчике 9 устанавливает следующий код и до появления конца третьего интервала в счетчик 11 постувают импульсы, умноженные на В Концы последующих временных интервалов последовательно уменьшают коэффициент умножения и каждый раз прибавляют в счетчик 11 код, равный 2 К- Так продолжается до появления Фазового импульса с выхода последнего компаратора бп(69 нафиг.2).Этот импульс производит прибавление единицы в счетчик 9, последнее прибав 2 Йление кода - в счетчик 11 и переключает управляющий триггер 8 по второму входу, закрывая элемент И 10. Последующие временные интервалы равны истинным значениям, поэтому корреКция не требуется. Концы временных интервалов продолжают уменьшать коэффициент умножения умножителя 12 изменением кода в счетчике 9, но прибавление кода в счетчике 11 не производят. После прохождения в концов временных интервалов в счетчике 9 устанавливается такой код (0001), что умножитель 12 прекращает пропускать импульсы с выхода генератора 13 на счетчик 11. На этом цикл преобразования угла в код заканчивается. В счетчике 12 накапливается код преобразуемого угла, равный величине суммы длительностей всех временных интервалов, поделенный на количество интервалов, т.е.Ы .= (в)+Ф =Ч +Р. Величину180 Опорный импульс (5 на фиг.2) с выхода компаратора 5 переключает управляющий триггер 8, устанавливает исходное состояние, код 1110 для щ = 8, в счетчике 9 по установочному входу. Этим же импульсом можно 40 установить в исходное остояние счет" чик 11. Элемент И 10 открывается. Двоичный умножитель 12 начинает пропускать импульсы генератора 13 на вход счетчика 11, так как на его управляющие входы подаются нулевые выходы разрядов счетчика 9. Это равносильно одновременному умножению и делению на щ, Исходя из диаграммы, необходимо сложить в временных ин" тервалов, длительностью от опорного50 импульса до первого фазового импульса, и поделить на щ, так как конечный результат должен быть поделен на общее количество временных интервалов для масштабирования. Первый появляющийся Фазовый импульс на выходе одного из компараторов б,б 6, через элемент ИЛИ 7, фазовйй импульс бу прибавляет единицу в счетчик 9, а пройдя через открытый 60 элемент И 10 к содержиМому счетчика 11,по второму его входу прибавляет2 йко, равный в . После этого количество импульсов с выхода генератора 13 умнайряжений фазовращателя. 2 при переходе через нуль из отрицательных значений в положительные. На фиг.2 фазовые импульсы для в8, Р = 120 О обозначены 6,6,68 .Опорный импульс является началом щ временных интервалов, каждый из которых пропорционален в+Р а2 Йв ф ,концами временных интервалов соответственно являются Фризовые импульсы 61,6,6 . Если - 1 +9 Юй.ВУ то значение временного интервала должно определяться от опорного до второго после опорного фазового им- пульса, Концы этих временных интер валов оказываются во втором периоде опорного напряжения после опорного импульса, поэтому прямое измерение таких интервалов увеличивает время преобразования В таких случаях 20 можно использовать временной интер" вал Ьт опорного до первого Фазового импульса, при этом нужно прибавитЬ2 ь21, т.е. - к конечному результатуВпреобразования, так как сумма временных интервалов должна быть поделена на щ для масштабирования При таком измерении временных интервалов все используемые Фазовые импульсы находятся в интервале одного перно- З 0 да опорного напряжения. Появляется возможность уменьшения времени преобразования. 180Ро = (щ) можно учесть начальным поворотом вала фазовращателя или установкой опорных импульсов в счетчик 11 ФО в дополнительном коде исходного состояния, что равносильно вычитанию из результата значения Фо.Если первым после опорного импульса появляется Фазовый импульс с выхода компаратора 6.1, то концы всех временных интервалов находятся внутри одного периода опорного напряжения, а длительности соответствуют истинным значениям. Тем не менее происходит прибавление - в счетчик 11Жкаждым импульсом конца временного интврвала К концу преобразования840990 иг,1 оказывается прибавленнным код2 Ъ- е е 2 В, который как переполнениесчетчика 11 не влияет на результатпреобразования.В предлагаемом преобразователепреобразование осуществляется заодин период опорного напряжения,в то .время как в известном максимальное время преобразования можетдостигать двух периодов, сокраща,ется количество оборудования, исключаются по каждому, каналу триггер.и элеМент И, а добавляется одинтриггер на все устройство. Преобразователь упрощается и вместе стем все точностные преимущества 15известного преобразователя сохраняются,формула изобретения Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий многофазный блок питания, подключенный к многофазному фазовращателю, один из входов которого соединен со входом первого компаратора, а выходы - со входами всех компараторов, кроме первого, генератор импульсов, соединенный с первым входом умножителя частоты,выход которого соединен со счетнымвходом первого счетчика, элементИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выходкоторого соединен с управляющимвходом умножителя частоты, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия и упрощения преобразователя, в него введеныэлемент И и управляющий триггер,первый вход которого соединен с выходом первого компаратора и со входом установки нуля второго счетчика, второй вход - с выходом последнего компаратора, а выход - спервым входом элемента И, второйвход которого соединен с выходомэлемента ИЛИ, а выход - с управляющимвходом первого счетчика, выходывсех компараторов, кроме первого,соединены со входами элемента ИЛИ.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 377844, кл. 6 08 С 9/02, 11.01.71.2. Авторское свидетельство СССРР 523435, кл. 6 08 С 9/04, 02.07,75.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2666349, кл. С 08 С 9/00,25.09.78.840990 Составитель А. Сидоренкоор Н. Лазаренко Техред С., МигуноваКор В. Синицка 4/ Зака Подписноекомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5 лиал ППП "Патентф, г. ужгород, ул. Проектная,4 б б Тираж 691 ВНИИЦИ Государственно по делам изобретен 3035, Москва, Ж, Ра