Преобразователь угла поворота вала в код

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования угла поворота в код методом пространственного кодирования при бесконтактном съеме информации с датчика углового положения,Известен преобразователь угла поворота в код, в котором используются катушки индуктивности в качестве чувствительных элементов, параметры которых изменяются в зависимости от их положения относительно металлических площадок кодового диска 11 .Недостатками преобразователя являются невысокая надежность и узкая область применения.Известен также преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор синхроимпульсов, авто- генератор и датчик угла поворота с кодовым диском и индуктивными чувствительными элементами, каждый из которых соединен с соответствующим компаратором и образует отдельныйизмерительный канал 2,Недостатками преобразователя являются низкое быстродействие из-запоследовательного опроса иэмеритель 3ных каналов, невысокая надежностьи узкая область применения без перестройки параметров автогенераторапри применении расстояния междудатчиком угла поворота и электроннойчастью преобразователя,Цель изобретения - повышение быстродействия, надежности и расширениеобласти применения преобразователяИугла поворота вала в код.Поставленная цель достигаетсятем, что в преобразователь углаповорота вала в код, содержащийформирователь синхроимпульсов, датчик угла поворота с кодовым дискоми индуктивными чувствительнымиэлементами каждый из которых соеди.нен с первым входом компаратора иобразует отдельный измерительный ка50 нал, введены формирователь задержанных стробирующих импульсов и в каждый канал - формирователь кода,состоящий из последовательно соединенных элемента И и ЙЯ-триггера,5интегратор и два нормирующих зарядных ключа, выход первого из которыхсоединен с первым входом компаратора, ко второму входу которого подключены интегратор и выход второго 1 Онормирующего зарядного ключа, выходкомпаратора соединен с первым выходом формирователя кода, второй входкоторого соединен с выходом формирователя задержанных стробирующих импульсов, вход которого соединен свыходом формирователя синхроимпульсов, который соединен с третьимвходом формирователя кода и управляющими входами нормирующих зарядныхключей, входы питания которых соединены с входом питания преобразователя. На фиг. 1 приведена схема преоб-разователя угла поворота вала в код с одним измерительным каналом; на фиг. 2 - временные диаграммы работы преобразователя угла поворота вала в код., ЗОПреобразователь угла поворота вала в код содержит формирователь 1 синхроимпульсов, формирователь 2 задержанных стробирующих импульсов, датчик 3 угла поворота с кодовым диском (не показан) и индуктивными чувствительными элементами, нормирующие зарядные ключи 4, компараторы 5, формирователи 6 кода с элементами И 7 и ЙЯ-триггером 8, интегра 40 торы 9 и нормирующие зарядные ключи 1 О.Работа преобразователя угла поворота вала в код осуществляется следующим образом.ИВ течение длительности Г синхро 45 ,импульсов, поступающих на входы ключей 4 с выхода формирователя 1 синхроимпульсов (фиг.2 а), все ключи 4 одновременно отпираются этими синхроимпульсами. Через открытый транзистор Т ключа 4 происходит заряд суммарной емкости С кабельной линии связи, включенной между коллектором транзистора Т и соответствующим индуктивным чувствительным элементом Ь, датчика 3 угла поворота, Заряд емкости С производится до нормированного уровня нафпряжения, равного минус (Е - Ц,),где Е - напряжение питания коллекторной цепи транзистора Т ключат 1(01о- напряжение коллектор - эмиттер,открытого до насыщения транзистораТ 1. Учитывая, что величина Ь 1 у(о)большого числа типов транзисторовне превышает 0,1-0,2 В, при выборевеличины напряжения Е равной, например 10 В, в первом приближенииможно считать нормированным уровеньнапряжения, до которого заряжаетсяемкость С линии связи, равным Е.В преобразователе обеспеченанезависимость номированного уровнянапряжения Е, до которого заряжается емкость С, от изменения вели-чины емкости С, в широких пределахбез перестройки параметров преобразователя. Это достигается выборомтаких величин длительности синхроимпульсов и и тока коллектора транзистора Т, , чтобы за времямаксимально допустимая величина емкости Сбыла заряжена от 0 доуровня напряжения (Е) согласно соотношениюЕ1 = Сь аксг 11После окончания синхроимпульса вмомент времени 1 (фиг.2 б) начинается колебательный переходной процессв каждом из ЬС -контуров, образованндуктивностями Ь чувствительных элементов датчика 3 угла поворота и емкостями С линий связиэтих чувствительных элементов с электронной частью преобразователя. Этотколебательный переходной процессописывается выражением131= Ее Яшей,где Е номированный уровень,до которого заряжаетсяе С,Ее - выражение экспоненциальной огибающей переходного колебательного про -цесса в ЬС-контуре;- постоянная времени огибающей переходного колебательного процесса;У - суммарное сопротивлениепотерь индуктивностиЬ чувствительного элемента на частоте116= 2"К- круговая частота затухающих колебаний вЬС 1 контуре- текущее время.900306 6компарации Ц, а уровень экспонен-т Социальной огибающей Еениже уровня компарации Ук для значений 1 иС.р, удовлетвЬряющим следующим х 5 условиям Е 6 2 г 1,О 2 о40 45 Значение суммарного сопротивления потерь г в колебательном 1, С -контуре на данной частоте К зависит от взаимного положения индуктивного чувствительного элемента 1, и рабочи участков кодового диска датчика 3 угла поворота.Если кодовый диск выполнен в виде чередующихся участков сталь-феррит, то величина споротивления потерь Г при расположении чувствительного элемента Е над участком сталь" существенно больше сопротивления потерь Г 4 при расположении чувствитель. ного элементанад участком "фер1рит" кодового диска датчика 3 угла поворота. Сопротивлению потерь Г, поставим в соответствие состояние логического "0", а споротивлению потерь Т - состояние логической "1" 20 датчика 3 углового положения.В случае использования кодового диска типа "магнитомягкая сталь- феррит" величина индуктивностей Ь 0 и Ь 4, чувсвительных элементов 25 Ц датчика 3 угла поворота при чередовании участков "сталь" и "феррит" практически не изменяются, т.е. можно считать, что Ео = Е = совий.В этом случае отношение К вели чин постоянных времени Ч 4 (для состояния логической "1") и Го (для состояний логического "О"),соответствующих экспоненциальных огибающих-6% -МоБе и Ее переходных колебательных процессов в Е С; -контуре определяется выражением При этом в каждый текущий момент 1 времени С после начала переходного колебательного процесса амплитуда экспоненциальной огибащей Ее пдля состояния логической 1 превьппает величину огибающей Ее о для состояния логического "0" (фиг,в).Зададим на втором входе компаратора 5 напряжений постоянный уровень компарации У 1Е. Тогда в пределахинтервала времени (1-) стр (фиг.2 б и в), задержанного относительно момента окончания синхроим - пульса на длительность р-Й) .уровень экспоненциальной огибающей ЕЕ ф"превышает уровень напряженияЬ/7 3стр) (1 ьО) 1 ПЦ" Для 130,3 Е 1 - 0,54 С,1, и й тр= 0,46 Г (фиг.Зв).Интервал времени 1 р, удовлетворяющий этим условиямвыделен жирной линией.На выходе элемента И 7 формируются импульсы в моменты времени 1, и 15 в пределах длительности(фиг.З г) из числа импульсов на выходе компаратора 5 в случае, когда чувствительный элемент Е,; датчика 3 угла поворота находится над участком "феррит" кодового диска (фиг,З в).Когда чувствительный элемент датчика 3 угла поворота находится над участком "сталь" кодового диска, на выходе компаратора 5 в пределах длительности нотр импульсы не формируются (фиг.З в).На выходе формирователя б код . Я - выход ЙЯ-.триггера 8) формируется напряжение, соответствующее логической "1", импульсами, поступающими на Я-вход Ю-триггера 8 с выхода элемента И 7. Напряжение, соответствующее логической "1", в этомслучае сохраняется до момента поступ. ления на К-вход ВЯ-триггера 7 импульса с выхода формирователя синхроимпульсов.Импульсами с выхода формирователя 1 синхроимпульсов ЙБ-триггер 8 устанавливается в состояние логического 0 по В;входу. В случае, когда на Б-вход Ю-триггера 8 не поступаютимпульсы .с выхода элемента И 7, со стояние логического "0" на Я в выхо ВЯ-триггера сохраняется в течение времени, пока чувствительный элемент .1.1 датчика 3 угла поворота находится над участком "сталь" кодового диска. Введение в преобразователь переменного уровня компарации, поступающего на второй вход компаратора 5 с ключа 10 и интегратора 9, позволяе, увеличить максимально допустимую длительность стробимпульса Фстр в несколько раз, что позволяет суще900306 Яи Б 5-триггера, интегратор и дна нормирующих зарядных ключа, выход первого из которых соединен с первымвходом компаратора, ко второму входу которого подключены интегратор ивыход второго номирующего зарядногоключа, выход компаратора соединен спервым выходом формирователя кода,второй вход которого соединен с выхо 10 дом формирователя задержанных стробирующих импульсов, вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, который соединен стретьим входом формирователя кода15 и управляющими входами нормирующихзарядных ключей, входы питания которых соединены с входом питанияпреобразователя,Формула изобретения 20 ственно расширить пределы допусти,мого изменения величины емкости С(и длины линии связи между датчиком3. угла поворота и электронной частью преобразователя) без перестройкиэлементов схемы Преобразователь угла поворота ва ла в код, содержащий формирователь синхроимпульсов, датчик угла поворота с кодовым диском и индуктивными чувствительными элементами, каждый из которых соединен с первым входом компаратора и образует отдельный измерительный канал, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, надежности и расширения области применения преобразователя, в него введены формирователь задержанных стробирующих импульсов и в каждый канал - формирователь кода, состоящий из последовательно соединенных элемента И Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9381090, кл. С 06 С 9/04, 1971,2. Авторское свидетельство СССРР 390548, кл. С 08 С 9/04, 19701 прототип),