Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО,1)008 С 900 ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок преобразования тока в код содержит ф интегратор, компаратор,.триггер, первый и второйэлементы Й, делитель частоты блока, счетчик, стабилизатор тока и ключ, первый вход блока через делитель частоты блока подключен к первому выходу блока и одному входу первого. элемента Я, выход которого через счетчик подключен к второму выходу блока, второй вход блока подключен к синхронизирующему входу триггера и одному входу второго элемента И, третий вход блока подключен к одному входу интегратора,выход которого через компаратор подключен к управляющему входу т риггера, выход триггера подключен к управляющему входу ключа и другому входу второго ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗОБР(54)(57) 1ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор импульсов, подключенный к входуделителя частоты, первый выход которого подключен к первому и второмувходам, а второй выход - к третьемувходу блока формирования синусоидального тока третий выход делителячастоты подключен к первому и второму входам, а четвертый выходк третьему входу блока формированиякосинусоидального тока, первые выходы блоков формирования синусоидального и косинусоидального тока под.ключены к входам формирователя синусоидальных напряжений, выходы которого через усилитель подключены кодни выводам одной и другой первичный обмоток фазовращателя, другиевыводы которых подключены к четвертымвходам блоков формирования синусоидального и косинусоидального токовсоответственно, выводы вторичнойобмотки фазовращателя подключены квходам формирователя импульсов, выходы разрядов делителя частоты подключены к одним входам блока управления, выходы которого подключенык одним входам арифметического блока, вторые выходы блоков формированиясинусоидального и косинусоидальноготоков подключены к блоку сравненияамплитуд, выход которого подключенк пятым входам блоков формирования синусоидального и косинусойдальноготоков, ю т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены синхронизатор, временной дискриминатори блок преобразования тока в код,первый выход делителя частоты подключен к первому входу блока преобразования тока в код, выход формирователя импульсов подключен к первым входам синхронизатора и временного дискриминатора, второй итретий входы синхронизатора соединены соответственно с выходом младшего разряда делителя частоты и первым выходом блока преобразованиятока в код, а выход подключен к дру- Ргому входу блока управления и второму входу временного дискриминатора, фдвторой и третий входы блока преоб- %Ю Фразования тока в код соединены сост- Светственно с пятым выходом делителячастоты и выходом временного .дискри- .минатора, а второй выходблока преобразования тока в код подключен кдругому входу арифметического блока.1121691 элемента И, выход которого подключен к другому входу первого элемента И, стабилизатор тока подключен к Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникии может быть использовано для связианалоговых источников информации сцифровым вычислительным устройством. 5Известен преобразователь уголкод, содержащий фазовращатель, блокпитания, преобразователь разности фазво временной интервал, генератор импульсов, триггеры, элементы И и два 19счетчика, один из которых подсчитывает количество импульсов генераторав пачках между старт- и стоп-импульсами, пропорциональное углу поворота, а другой счетчик считает количество пачек, определяющее время измерения угла, В преобразователе производится суммирование мгновенныхзначений угловых положений, т.е,интегрирование результатов измерения, что позволяет повысить точностьпреобразования за счет уменьшенияпогрешности, вызванной внешними ивнутренними шумами 1),Недостатком такого преобразовате- д 5 ля является погрешность, вызванная неопредепенностью расположения старт- и стоп-импульсов временного интервала относительно импульсов генератора,Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий блок преобразования угла поворота в последовательность временных интервалов, два блока синхронизации, генератор импульсов, счетчик, реверсивный счетчик, интегратор, два компаратора, источник эталонного напряжения, дешифратор, восемь триггеров, десять элементов И, четыре элемента ИЛИ, инвертор с соответствующими связями. Известный преобразователь интегрирую щего типа путем точного измерения концов временных интервалов позволяет практически исключить погрешность дискретности 2).Недостатком преобразователя явля- Д 5 ется его сложность.Наиболее близким техническим решением к данному является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов,под О ключенный к входу делителя частоты, первый выход которого подключен к первому и второму входам, а второй выход - к третьему входу бЛока формирования синусоидального тока, тре- э 5 тий выход делителя частоты подключен информационному шкоду ключа, выходкоторого подключен к другому входуинтегратора. к первому и второму входам, а четвертый выход - к третьему входу блока формирования косинусоидального тока, первые выходы блоков формирования синусоидального и косинусоидального тока подключены к входам формирователя синусоидальных напряжений,выходы которого через усилитель подключены к одним выводам одной и другой первичных обмоток фазовращателя,другие выводы которых подключены кчетвертым входам блоков формирования синусоидального и косинусоидального токов соответственно, выводывторичной обмотки фазовращателя подключены к входам формирователя импульсов, выходы разрядов делителячастоты подключены к одним входамблока управления, выходы которогоподключены к одним входам арифметического блока, вторые выходы блоковформирования синусоидального и косинусоидального токов подключены кблоку сравнения амплитуд, выход которого подключен к пятым входам блоков формирования синусоидального икосинусоидального токов, выход формирователя импульсов подключен кдругому входу блока управления, Каждый из блоков формирования синусоидального и косинусоидального токовсодержит компаратор фаз, формирователь импульсов, два элемента задержки, датчик токов (резистор), ключ,триггер, регулирующий элемент. Блокуправления представляет собой регистрс входными ключами, информационныевходы которых соединены с выходамиразрядов делителя частоты, а управляющий вход - с выходом формирователя импульсов 3 . Недостатком известного преобразователя является его невысокая точность, вызванная наличием погрешности дискретности,Цель изобретения - повышение точности преобразователя.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генераторимпульсов, подключенный к входу делителя частоты, первый выход которого подключен к первому и второму входам, а второй выход - к третьему входу формирования синусоидального тока, третий выход делителя частотыподключен к первому и второму входам,а четвертый выход - к третьему входублока формирования косинусоидальноготока, первые выходы блоков формирования синусоидального и косинусоидального тока подключены к входамформирователя синусоидальных напряжений, выходы которого через усили-тель подключены к одним выводам одной и другой первичных обмоток фазовращателя, другие выводы которых подключены к четвертым входам блоков 10формирования синусоидального и косинусоидального токов соответственно,выводы вторичной обмотки фазовращателя подключены к входам формирователя импульсов, выходы разрядов 15делителя частоты подключены к однимвходам блока управления, выходы кото.рого подключены к одним входам арифметического блока, вторые выходыблоков формирования синусоидального и косинусоидального токов подключены к блоку сравнения аплитуд,выход которого подключен к пятымвходам блоков формирования синусоидального и косинусоидальноготоков, введены синхронизатор, временной дискриминатор и блок преобразования тока в код, первый выходделителя частоты подключен к первомувходу блока преобразования тока вкод, выход формирователя импульсов 30подключен к первым входам синхронизатора и временного .дискриминатора,второй и третий входы синхронизаторасоединены соответственно с выходоммладшего разряда делителя частоты 35и первым выходом блока преобразования тока в код, а выход подключенк другому входу блока управления ивторому входу временного дискриминатора, второй и третий входы блока 4 Опреобразования тока в код соединенысоответственно с пятым выходом де-,.лителя частоты и выходом временногодискриминатора, а второй выход блока преобразования тока в Код подключен к другому входу арифметического блока.Блок преобразования тока в кодсодержит интегратор, компаратор,триггер, первый и второй элементы И,делитель . частоты блока, счетчик, 50стабилизатор тока и ключ, первыйвход блока через делитель частотыблока подключен к первому выходублока и одному входу первого элемента И, выход которого через счетчик 55подключен к второму выходу блока,второй вход блока подключен к сиихронизирующему входу триггера и одному входу второго элемента И, третийвход блокаподключен к одному вхо- Я)ду интегратора, выход которого черезкомпаратор подключен к управляющемувходу триггера, выход триггера подключен к управляющему входу ключа идругому входу второго элемента И,выход которого подключен к другому входу первого элемента И, стабилизатор тока подключен к информационному входу ключа, выход которого подключен к другому входу интегратора.На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 структурная схема блока преобразования тока в код.Преобразователь угла поворота вала в код содержит кварцевый генератор 1, делитель 2 частоты,.блоки 3 и 4 формирования синусоидального и косинусоидального токов, фазовращатель 5, блок 6 сравнения амплитуд, формирователь 7 синусоидальных напряжений, усилитель 8, формирователь 9 импульсов, синхронизатор 10, временной дискриминатор 11, блок 12 преобразования тока в код, блок 13 управления и арифметическйй блок 14, Идентичные по структуре блоки 3 и 4 формирования синусоидального и косинусоидального токов содержат соответственно компараторы 15 и 16 фаз, формирователи 17 и 18 импульсов, управляемые элементы 1920 задержки, датчики 21 и 22 тока, ключи 23 и 24, триггеры 25 и 26 с раздельными входами и регулирующие элементы 27 и 28.Выход кварцевого генератора 1 соединен с входом делителя 2 частоты, к первому выходу которого подключены первый и второй входы, а к второму выходу - третий вход блока 3 формирования синусоидального тока, к третьему выходу делителя 2 частоты подключены первый и второй входы, а к его четвертому выходу третий вход блока 4 формирования косинусоидального тока, Четвертые входы блоков 3 и 4 формирования синусоидального и косинусоидальноготоков соединены с входными обмоткамифазовращателя 5, к которым черезусилитель 8 подключен выход формиро"вателя 7 синусоидальных напряжений,входы которого соединены с первымивыходами блоков 3 и 4 формированиясинусоидального и косинусоидальноготоков. Вторые выходы блоков 4 и 3соединены с соответствующими входамиблока 6 сравнения амплитуд, выход которого подключен к пятым входам этих блоков. Выходная обмотка фазовращателя 5 соединена с входами формирователя 9 импульсов, выход которого соединен с первым входом синхронизатора 0 и первым входом временного дискриминатора 11., Второй 7 вход синхронизатора 10 соединен с выходом младшего разряда делителя 2 частоты. Одни входы блока 13 управления соединены с выходами разрядов делителя 2 частоты. Первый вход блока 12 соединен с.первым выходом де 112169150 лителя 2 частоты, а второй вход - с пятым выходом делителя 2. Выход син- хронизатора 10 соединен с другим нходом блока 13 управления и вторым входом временного дискриминатора 11, выход которого соединен с третьим входом блока 12. Выходы блока 13 управления подключены к одним входам арифметического блока 14.Первый и второй .выходы блока 12 подключены к третьему входу, синхронизатора 10 и 1 О другому входу арифметического блока 14.Блок 12 преобразования тока в код (фиг.2) содержит интегратор 29, компаратор 30, триггер 31, два злемен та И 32, 33, делитель 34 частоты, двоичный счетчик 35, ключ 36 и стабилизатор 37 тока, Первый нход интегратора 29 соединен с третьим входом блока 12, а второй вход - с выходом ключа 36, один вход которого подключен к выходу стабилизатора 37 тока. Выход интегратора 29 соединен с входом кампаратора 30, выход которого соединен с первым входам триггера 31, второй вход которого соединен с вторым входом блока 12 и подключен к одному входу элемента И 32, Выход триггера 31 подключен к второму входу ключа 36 и другому входу элемента И 32, а первый нход блока 12 через делитель 34 частоты подключен к первому выходу блока 12 .и к одному входу элемента И 33, другой вход которого соединен с выходом элемента 32 И, а выход через 35 счетчик 35 подключен к второму выходу блока.Преобразователь работает следующим образом.Кварцевый генератор 1 вырабаты нает стабильные по ча"тате импульсы, которые делитель 2 частоты делит н 2 раз, где Л - число его разирядов, вырабатывая временную кодовую маску. Одновременно делитель 2 частоты вырабатывает опорные меандры для блоков 3 и 4 формирования синусоидального и косинусоидального токов питания фазовращателя 5, осуществляющих привязку нулей фаз этих токов к опорным меандрам за счет временной задержки последних, благодаря чему обеспечивается точное поддержание 90 -ного сдвига пиотающих токов, Кроме того, при совместной работе блоков 3 и 4 формиро нания синусоидального и косинусоидального токов и блока б сравнения амплитуд обеспечивается точная установка и стабилизация равенства амп,литуд питающих токов. 60Импульсы с выходов блоков 3 и 4( формирования синусоидального и косй нусоидального токон поступают на входы формирователя 7 синусоидальных напряжений и далее через усилитель 8 65 на входные обмотки фаэовращателя 5,Напряжение с выходной обмотки .фазонращателя 5 поступает на вход формирователя 9 импульсов, вырабатывающего фазовые импульсы, временное положение последних пропорционально углуповорота ротора фаэовращателя 5. Фаэоные импульсы поступают на вход синхронизатора 10, на второй вход которого приходят импульсы младшего разряда с выхода разрядов делителя 2частоты, а на третий вход - сигналразрешения с перного выхода блока 12,Синхронизатор 10 вырабатывает импульсы записи после прихода сигнала разрешения.Период следования импульсов записи равен периоду питающих фазовращатель 5 напряжений, Время задержкиимпульсов записи относительно первого фазового импульса после прихода сигнала разрешения (совпаде ние с к-м, например вторым,импульсом младшего разряда) выбирается, исходя иэ максимальной скорости изменения угла поворота, так,чтобы за время измерения угла фазовый импульс записи всегда отставалот фазового импульса.Импульсы записи с выхода синхронизатора 10 поступают на блок13 управления и переписывают его содержимое н арифметический блок 14.Одновременно фазовый импульс свыхода формирователя 9 импульсовпоступает на первый вход временногодискриминатора 11, на второй входкоторого приходят импульсы записис выхода синхронизатора 10.Временной дискриминатор 11 преобразуетнременной интервал между импульсамиформирователя 9 импульсов и фронтомимпульса записи синхронизатора 10 вимпульс тока положительной полярности. С выхода временного дискриминатора 11 импульсы тока поступаютна третий вход блока 12,За нремя измерения, в Б раэ превышающее период питающих фазовращатель 5 токов, блок 12 суммирует. импульсы тока с выхода временного дискриминатора 11 и преобразует среднюювеличину тока в а -разрядный двоичный код. Импульсы тока, поступающиена вход блока 12, заряжают его конденсатор по линейному закону до напряжения срабатывания компаратора 30.После срабатывания компаратора 30первый импульс младшего разряда делителя 2 частоты переводит триггер 31 в противоположное состояние, при этом замыкается ключ 36, и на другой вход интегратора 29 поступает разряжающий ток стабилизатора 37 тока. Напряжение на выходе интегратора 29уменьшается до напряжения срабатывания компаратора 30, после чего ближайший импульс младшего разрядавозвращает триггер 31 в исходноесостояние, ключ 36 размыкается,Далее цикл работы повторяется,Время измерения тока в преобразователе 12 ток - код определяется количеством разрядов делителя 34 ча- . 5стоты, на вход которого поступаютопорные меандрыпериода Т с первоговыхода делителя 2 частоты. Делитель34 подсчитывает импульсы младшегоразряда, которые проходят через элементыИ 32, 33 во время заряда конденсатора интегратора 29 за время измерения, определяемое коэффициентом,передачи делителя 4 частоты, и преобразует число импульсов в т -разряд-.ный дополнительный двоичныйкод.Этоткод с выхода блока 12 поступает навторой вход арифметического блока 14,осуществляющего суммирование этого ко.да с и -разрядным кодом, поступающим на его первый. вход с выхода блока 13 управления. На выходе арифметического блока образуется суммарныйдвоичный код.Таким образом, введение в преобразователь временного дискриминатора,блока 12 преобразования тока в код.и синхронизатора при указанном ихсоединении позволяет повысить точность преобразователя за счет уменьшения погрешности дискретностипреобразования без повышения частотыкварцевого генератора путем увеличения разрядности преобразователяна,т разрядов, а также за счет уменьшения погрешности от влияния внешнихи внутренних шумов путем интегрирования результатов измерения,Экономический эффект от использования преобразователя определяет"ся его техническим преимуществом.1121691 2 Составитель А.СмирновРедактор О.Колесникова Техред М.Гергель Корректор С.Шекм филиал ППП Патентф, г.ужгород, ул,Проектная, 4 Заказ 7985/39 ВНИИПИ Государ по делам изо 113035, МосквТираж 568 Подписитвенного комитета СССРретений и открытийЖ, Раушская наб д.4