Преобразователь угла поворота вала в код

(51)Н 03 М 1/46 16 ННЫЙ КОМИТЕТ СССР ОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОСУДАРСТ ПО ДЕЛАМ ЕТЕНИЯ ИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР У 71464 1, кл. Н 03 К 13/02, 1969.Электромеханические преобразователи угла с электрической редукциек/Под ред. А. Ахметжанова, М.; Энергия, 1978, с. 201, рис. 6-9.Авторское свидетельство СССР У 4 11623, кл . Н 03 К 13/02, 197 1,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникии может быть использовано для связианалоговых источников информации сцифровым вычислительным устройством.С целью упрощения преобразователяпутем использования фазовращателягрубого отсчета (ГО) с большой инструментальной погрешностью вне диапазона точного отсчета (ТО) генера. -тор вырабатывает стабильную по частоте последовательность импульсов,которая через делитель частоты посту.пает в блок питания, вырабатывающийдва сдвинутых на 90 относительнодруг друга синусоидальных напряженияпитания фазовращателя ТО и фазовращателя ГО, Формирователи вырабатывают из выходных напряжений фазовращателей фазовые импульсы, по,которым производится перезапись кода делителя в регистр ТО и регистр ГО. В регистр записываются младшие согласующие разряды ГО. Формирователь вырабатывает импульс интервала согласования, симметричный относительно нулевого состояния делителя. В триггер всегда записывается информация старшего разряда делителя. Вне зоны согласования запись старшего разряда производится фазовым импульсом ГО через элементы И и ИЛИ, а в зоне согласования - фазовым импульсом ТО через элементы И и ИЛИ. В счетчике циклов производится сравнение кодов ТО с выхода регистра текущего цикла преобразования с предыдущим и вырабатываются сигналы перехода через границу полюсного деления с соответствующим знаком, которые подсчитываются реверсивным счетчиком, входящим в счетчик циклов. А установка счетчика в "0" производится по фронту выходного импульса триггера при прохождении валом преобразовате 0ля положения 0 , При этом фазовращатель ГО определяет нулевой цикл ТО и направление смещения от нулевого поло жения, Код ГО поворота вала от нуле 1вого положения деформируется в счетчике 21 циклов по переходам ТО через границы полюсных делений. Код ТО формируется в регистре. 2 з.п. ф-лы, 4 ил20 Преобразователь работает следующим образом.Генератор 1 импульсов вырабатывает стабильную по частоте последовательность импульсов. Два старших раз ряда делителя 2 частоты поступают в блок 3 питания фазовращателей для формирования двух сдвинутых на 90 друг относительно друга синусоидальных напряжений, подаваемых на входные обмотки фазовращателей 4 и 5. 50 55 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. 5Цель изобретения - упрощение преобразователя путем использования фазовращателя грубого отсчета с большой инструментальной, погрешностью вне диапазона точного отсчета. 10На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на Фиг,2 - структурная схема формирователя строба точного отсчета, на фиг. 3 структурная схема счетчика циклов; 15 на фиг. 4 - временная диаграмма работы формирователя строба точного отсчета.Преобразователь угла поворота вала в код (фиг.1) содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, блок 3 питания, фазовращатель 4 точного отсчета (ТО), Фазовращатель 5 грубого отсчета (ГО), первый 6 и второй 7 Формирователи, первый 8 и второй 9 синхронизаторы, регистр 10 точного отсчета (ТО), регистр 11 грубого отсчета, формирователь 12 строба грубого отсчета, формирователь 13 строба точного отсчета, коммутатор 14,30 первый 15, второй 16 и третий 1 триггеры, первый элемент 18 И, второй элемент 19 И, элемент 20 ИЛИ, счетчик 21. циклов.Формирователь 13 строба точного отсчета (фиг.2) содержит регистр 22, элемент 23 И, первый элемент 24 ИЛИ, второй элемент 25 ИЛИ.Счетчик 21 циклов (фиг,3) содержит цифровой компаратор 26, регистр 27, генератор 28, инвертор 29, первый 30, второй 31, третий 32, четвер. тый 33 элементы И, элемент 34 ИЛИ, первый 35 и второй 36 элементы дифференцирования и реверсивный счетчик 37. Синусоидальные напряжения с выходов фазовращателей 4 и 5 поступают соответственно на входы формирователей б и 7, где формируются фазовые импульсы в момент перехода через 0 (от минуса к плюсу) выходных напряжений фазовращателей 4 и 5. Временное положение фазовых импульсов относительно кодовой шкалы, образованной делителем 2, линейно зависит от угла поворота роторов фазовращателей 4 и 5 относительно их статоров. Для обеспечения однозначности записи текущих значений кодов ТО и ГО в регистры 10 и 11 в синхронизаторах 8 и 9 осуществляется синхронизация фазовых импульсов, поступающих с формирователей б и 7, к частоте генератора 1 импульсов.При начальной юстировке преобразователя механическим поворотом статоров совмещают нулевое значение фазовращателя 5 ГО и любое нулевое значение фазовращателя 4 ТО с нулевым состоянием делителя 2 частоты.Формирователь 12 формирует импульс интервала согласования длительностью 2 = Т/Р, симметричный относительно нулевого состояния делителя 2, где Т - период выходных напряжений блока 3, Р - коэффициент электрической редукции фазовращателя 4. Этим импульсом разрешается проведение согласования отсчетовтолько в одном из Р циклов ТО в дноапазоне 0 - 360 , совпадающем с точокой 0С выхода формирователя 12 строб ГО поступает на второй управляющий вход регистра 11, на первый управляющий вход которого поступают фазовые импульсы ГО с выхода синхронизатора 9, обеспечивающие запись дополнительных младших разрядов ГО с выходов разря дов делителя 2 частоты.Импульсы (фиг,45 ) с выхода стар- щего разряда делителя 2 поступают на информационный вход регистра 22 формирователя 13. На синхронизирующий вход регистра 22 поступают ипульсы (фиг.4) с делителя 2, частота которых в 4 раза больше частоты импульсов, поступающих на информационный вход регистра 22. На выходах регистра 22 формируются четыре импульса (фиг, 4 в,г,д,е) длительностью Т/2,сдвинутых относительно друг друга на величину Т/8. На выходе элемента 23 И, 1261116втором выходе регистра 22 и выходахэлементов 24 и 25 ИЛИ формируются импульсы Г, = Т/4,= Т/2, с = ЗТ/4,4 = Т (фиг.4 ж,з,и,к), симметричные,относительно нулевого состояния делителя 2.В зависимости от кода ГО, поступающего с выхода регистра 11 на управляющий вход коммутатора 14, по -следний пропускает на выход один изчетырех импульсов 7,. При этом,чем ближе к нулю делителя 2 расположен фазовый импульс ГО, тем большийпо длительности из выходных импульсовформирователя 13 проходит на выход 15коммутатора 14.При несовпадении строба ГО с выхода формирователя 12 с синхроимпуль-сом ГО с выхода синхронизатора 9 триггер 15 вырабатывает сигнал установки Юв "0" триггера 16. При совпадениистроба ГО с синхроимпульсом ГО сигналустановки в 0" снимается и в триггере 16 разрешается запись "1" при совпадении строба ТО с выхода коммутатора14 с синхроимпульсом ТО с выхода синхронизатора 8,В триггер 17 всегда записывается информация старшего разряда делителя 2 частоты. Вне зоны согласования (триггер 16 в нулевом состоянии) зао пись старшего разряда+ 180 ) производится фазовым импульсом ГО через элементы 19 И и 20 ИЛИ, а в зоне согласования - фазовым импульсом ТО 35 через элементы 18 И и 20 ИЛИ.Таким образом, в начальный период после включения преобразователя до проведения первого согласования отсчетов по информации, записанной в 40 триггер . 17, определяется в какомо о полупериоде +180 или - 180 находится реальное значение угла поворота фазовращателя ГО. Учитывая, что сигнал на выходе триггера 17 потенциальный, изменение уровня сигнала на егоо выходе происходит только в 0 прчо о изменении угла от180 до -180На первые входы цифрового компаратора 26 (в качестве которого может 50 быть использована микросхема 134 СП 1) поступает текущее значение кода ТО с выхода регистра 10, а на вторые входы - код ТО предьдущего цикла преобразования, записанный импульсами 55 генератора 28 в регистр 27. По результату вычитания текущего значения кода ТО и предьдущего значения кода ТО с первого или второго -выхода цифрового компаратора 24 на входы элементов 30 и 32 И поступает. положительный потенциал зависимости от того нарастает или убывает код угла ТО, что и определяет суммирование или вычитание полных циклов ТО в реверсивном счетчике 37. Старший разряд кода ТО с выхода регистра 10 поступает на вход элемента 31 И и через инвертор 29 - на вход элемента 33 И, на другой вход которого поступает управляющий сигнал вычитания с второго выхода цифрового компаратора 26, с первого выхода которого подается управляющий сигнал на вход элемента 31 И. С выходов элементов 3 1 И, 33 И через элемент 34 ИЛИ на вход элемента 35 подается прямой или инверсный старший разряд регистра 10. Элемент 35 формирует импульс небольшой длительности по отрицатель" ному фронту старшего разряда кода ТО при увеличении кода (окончание полного цикла ТО) и по положительному фронту при уменьшении числа циклов ТО на единицу. Счетные импульсы сложения и вычитания через элементы 30 И и 32 И поступают соответственно на входы сложения и вычитания реверсивного счнтчика 37, на третий вход которого (установки в 0") с выхода элемента 36 поступают импульсы сброса, сформированные по отрицательному фронту импульса с выхода триггера 17 при прохождении валом преобразоователя положения 0 . Полный код угла складывается из п -разрядов регистра 10 и ш-разрядов счетчика 21 циклов ТО.Упрощение преобразователя обеспечивается возможностью использования фаэовращателя грубого отсчета с большой инструментальной погрешностью вне диапазона точного отсчета. От фазовращателя грубого отсчета требует" ся определение нулевого цикла точного отсчета и направление смещения от нулевого положения. Код грубого отсчета поворота вала от нулевого положения формируется по переходам точного отсчета через полюсные деления,Формула изобретения1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого через дели 126115тель частоты подключен к блоку питания, выходы блока питания подключены к входам фазовращателей точного и грубого отсчетов, выходы которых через первый и второй формирователи соответственно подключены к информационным входам первого и второго синхронизаторов, синхронизирующие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы подключены 10 соответственно к управляющему входу регистра точного отсчета и к первому управляющему входу регистра грубого отсчета, информационные входы 1оторых соединены с выходами разрядов 15 елителя частоты, первый и второй элементы И, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощеНия преобразователя, в него введены 20 счетчик циклов, первый, второй, третий,триггеры, коммутатор, формирователи стробов точного и грубого отсчетов, входы которых соединены с выходами разрядов делителя частоты, 25 выход формирователя строба грубого отсчета подключен к второму управляющему входу регистра грубого отсчета и к информационному входу первого триггера, выход формирователя строба 30 точного отсчета подключен к информационному входу коммутатора, управоляющий вход которого соединен с выходомрегистра грубого отсчета, а выход подключен к информационному входуЗ 5 второго триггера, первый и второй выходы второго триггера подключены к первым входам первого и второго элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с выходами пер вого и второго синхронизаторов соответственно, выход старшего разряда делителя частоты подключен к информационному входу третьего триггера, синхронизирующий вход которого сое динен с выходом элемента ИЛИ, а выход подключен к установочному входу счетчика циклов, информационный вход счетчика циклов соединен с выходом регистра точного отсчета, синхронизирующие входы первого и второго триггеров соединены соответственно с выходами второго и первого синхронизаторов, а выход первого триггера подключен к установочному входу вто рого триггера.2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что формирователь строба точного отсчета содержит регистр, элемент И, первый и второй элементы ИЛИ, вхоцы регистра являются входами формирователя, первый выход регистра подключен к одним входам первого элемента ИЛИ и элемента И, выход которого является первым выходом формирователя, второй выход регистра является вторым выходом формирователя, третий выход регистра подключен к другим входам элемента И и первого элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом формирователя, четвертый выход регистра и один вход регистра подключен к второму элементу ИЛИ, выход которого является четвертым выходом формирователя.3, Преобразователь по и, 1, о тл и ч а ю щ Й Й с я тем, что счетчик циклов содержит цифровой компаратор, регистр, генератор, инвертор,первый и второй элементы дифференцирования, первый, второй, третий,четвертый элементы И, элемент ИЛИ,реверсивный счетчик, первая группавходов цифрового компаратора соединена с информационными входами регистра и является информационнымвходом счетчика циклов, генераторподключен к управляющему входу регистра, выходы которого подКлюченык второй группе входов цифровогокомпаратора, первый выход цифрового компаратора подключен к первымвходам первого и второго элементов И,второй выход - к первым входам третье.го и четвертого элементов И, выходывторого и четвертого элементов И соединены с входами элемента ИЛИ, выходкоторого через первый элемент дифференцирования подключен к вторымвходам первого и третьего элементовИ, выхсды которых подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика соответственно, вход второго элемента дифференцирования является установочным входом и одним выходом счетчика циклов, а выход второго элемента дифференцирования подключен к установочному входу реверсивного счетчика, выходы которого являются группой выходов счетчика циклов,один вход из первой группы входовцифрового компаратора подключен квторому входу второго элемента И, аерез инвертор - к второму входу чет.вертого элемента И, 12611161261 3 6 фма Х Составитель А, Смирновдактор С. Лисина Техред И,Попович рректор Е хман Зака Подписн Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проект 245/58 Тираж 816 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушомитета СССРоткрытий кая наб., д. 4/5