Преобразователь угла поворота вала в код

(56) Авторское свиУ 765844, кл. Н 03Авторское свидеМ 840990, кл. Н 03 етельство СССРМ 1/50, 1978.ельство СССРН М /64, 1979. ил. суаАРстненный комитет сссРО делАм изоБРетений и ОтнРцтий М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано дляизмерения угловых перемещений. Цельюизобретения является повышение точности преобразователя угла поворотавала в код, которая достигается введением коммутатора 7, третьего счетчика 10 и накапливающего сумматора11. Повьппение точности обеспечивается за счет того, что младшие разряды выходного кода в счетчике 10 формируются путем преобразования и суммирования временных интервалов разной длительности, число которых в начале цикла записывается в счетчик 9и равно количеству фазовых импульсов,снимаемых с компараторов 6 за период синусоиды, Сложение осуществляетнакапливающий сумматор 1, управляемый от генератора 12 импульсов. Импульсы с выхода переноса сумматора11 поступают на счетчик 10, формируя код младших разрядов. В счетчике 10 накапливаются импульсы генератора 12 импульсов, умноженные напеременный дробный коэффициент. Управление коммутатором 7 осуществляется кодом счетчика 8, который одновременно записывается в старшие разряды счетчика 10. 2 з.пф-лы,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в системах управления объектами с цифровой обработкой информации, а также может быть 5использовано для измерения угловыхперемещений.Цель изобретения - повышение точности преобразователя.На Фиг.1 приведена структурнаясхема преобразователя угла поворотавала в код; на фиг.2 - выполнение накапливающего сумматора; на фиг.Зто же, пример.Преобразователь угла поворота вала в код содержит многофазный блокпитания, многофазный фазовращатель2, состоящий из датчика 3 угла и фазорасщепителя 4, компараторы 5 и6.1 - 6.ш, коммутатор 7, счетчики8 - 10, накапливающий сумматор 11 игенератор 12 импульсов.Накапливающий сумматор 11 содержит(Фиг.З).Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.Многофазный блок 1 питания вырабатывает напряжения для питания датчика 3 угла, Одно из напряжений, принимается эа опорное. Выходные напряжения датчика 3 угла, фаза которыхотносительно опорного напряжения зависит от угла поворота вала датчика3, поступают на фазорасщепитель 4 фа 40эовращателя 2. На выходе фаэорасщекителя 4, т,е. на выходе фазовращателя 2, формируются напряжения, Фазыкоторых сдвинуты относительно опорно 2345го напряжения на (-1)+, где ш "школичество фаэ, 1=1 и - номервыхода Фазорасщепителя 4; Ч - фазанапряжения, соответствующая углу поворота К, Компаратор 5 иэ опорногонапряжения формирует опорные импульсы при переходе синусоиды через нульиз отрицательных значений в положительные, Компараторы 6. - 6.ш формируют фаэовые импульсы иэ выходныхнапряжений фаэовращателя 2 при переходе через нуль из отрицательных значений в положительные,Опорный импульс является началом п 1 временных интервалов, каждый из ко2торых пропорционален - (1-)+ф, атконцами .временных интервалов соответ ственно являются Фазовые импульсы на выходах компараторов 6.1 - 6.ш. Код преобразуемого угла Формируется путем преобразования н суммирования этих временных интервалов и деления на количество интервалов, равное количеству Фаз. Если ш=2 , где р - целое число, то деление значительно упрощается. Для примера примем ш =32 =8.Фазовые импульсы на выходах компа раторов 6-1 6-2, ,6-ш поступают на коммутируемые входы коммутатора 7. Управление коммутацией происходит выходным кодом счетчика 8, При коде 000 (п 1=8) в счетчике 8 коммутатор 7 пропускает на выход первый фазовый импульс с компаратора 6-1. Задний Фронт этого импульса производит вычитание в счетчике 8, оставляя код 111. Этот код дает разрешение для прохождения импульса с компаратора 6-2 через коммутатор 7. Импульс с компаратора 6-2, появившись на выходе коммутатора 7, задним Фронтом на счетчике 8 оставляет код 1 О.Коммутатор 7 открывается для фазового импульса с компаратора 6-3 и т.д. Последний фазовый импульс с компаратора 6-ш на счетчике 8 оставляет код 000, далее цикл повторяется. Если в начальный момент работы кодовое состояние счетчика 8 не соответствует возникающему фазовому импульсу, то коммутатор 7 находится в ожидании необходимого Фазового импульса, появление которого запускает цикл счета и коммутации. В данном случае компараторы 6-1, 6-26-ш могут представлять собой усилители-ограничители. При этом на выходе коммутатора 7 необходимо поставить один формирователь импульсов по перепаду напряженияОпорный импульс с выхода компаратора 5 в счетчике 9 по установочному входу устанавливает исходное состояние, код 1000 (старший разряд - слева) для ш=8, а в старшие разряды счетчика 10 записывает содержимое счетчика 8. Этим же импульсом устанавливаются в исходное со15 3 130063 стояние младшие разряды счетчика 1 О и и накапливающий сумматор 11.Допустим, что к моменту появления опорного импульса в счетчике 8 находится код 000, соответственно в счетчик 10 перепишется нулевой код. При этом, на выходе коммутатора 7 первым после опорного импульса появляется первый фазовый импульс с компаратора 6-1. 10До прихода первого фазового импульса в счетчике 9 стоит код 1000, а регистре накапливающего сумматора 11 - код 000. На выходах переноса и суммы сумматоров 16-1-16-(и) низкие потенциалы. Выход суммы сумматора 16-и не используется, а на выходе переноса высокий потенциал, так как на первом и втором его входах имеется высокий потенциал. Пер вый же положительный импульс генератора 12 проходит через элемент И 15 на вход счетчика 10. Этот импульс можно назвать импульсом переноса или переполнения накапливающего сум матора 11. Задний фронт импульса через инвертор НЕ 14 как положительный перепад, по С-входам в регистр образованный 0-триггерами 3 записывает сумму. Первым импульсом записы вается нулевой код, так как выходы суммы сумматоров 6-1-16-(и) имеют низкие потенциалы. На вход счетчика 10 через элемент И 15 проходят все последующие импульсы генератора 12 35 до тех пор, пока фазовый импульс в счетчике 9 не установит код 0111, т.е. с выхода старшего разряда счетчика 9 на первый вход сумматора 16-и не поступит низкий потенциал. 40 После этого высокий потенциал на выходе переноса сумматора 16-и может быть только при появлении высокого потенциала на выходе переноса сумматора 6-(и). Это определяется ко дами на остальных выходах счетчика 9 и регистра, образованного триггерами 13, Теперь уже каждый импульс генератора .12 иа вход счетчика 10 не будет проходить. Регистр на триггерах 13 накапливает результат многократного суммирования содержимого счетчика 9, причем сохраняется только три разряда, а более старшие разряды, как разряды переполнения, переходят в счетчик 1 О. Суммирование кода 1000 дает переполнение регистра после каждого такта суммирования. Поэтому в этом случае с каждым импульсом генератора 12 на счетчик 1 О должен проходить импульс.Если к моменту появления опорного импульса в счетчике 8 находятся иной код, например, код 001, то на выходе коммутатора 7 первым после опорного импульса появляется восьмой фазовый импульс. Значит временной интервал, соответствующий преобразуемому углу, состоит из интервала от опорного импульса до восьмого пришедшего первым фазового импульса и интервала от восьмого фазового импульса до первого,21равного в . Однако, измеряется тольШко временной интервал от опорного импульса до первого пришедшего (в данном случае восьмого) фазового импульса. Результирующий код должен быть23скорректирован на . Это производитшся опорным импульсом с компаратора 5 путем записи в счетчик 10 кода 001,237соответствующего углу в , Таким образом, передача опорным импульсом содержимого счетчика 8 в счетчик 10 осу-. ществляет автоматическую корректировку старших разрядов кода при любом значении угла, причем запись кода в счетчик 10 происходит один раз в начале цикла преобразования.На информационные входы накапливающего сумматора 1 поданы сигналы с выходов счетчика 9, т.е. код 1000. При этом коде на счетный вход счетчика 10 до появления первого фазового импульса проходит каждый импульс генератора 12 импульсов. Это эквивалент 1сложению ш интервалов Ц от опорного импульса до первого фазового импульса и делению на масштабный ко 1 эффициент ш, т.е. операции - ш Ч,Ш Первый фазовый импульс с выхода коммутатора 7 в счетчике 9 производит вычитание и оставляет код О 11. Теперь каждый импульс генератора 12 складывает код 111, в накапливающем сумматоре 11 (по старшему разряду сумма не формируется)Происходит суммирование (ш-.1)=7 интерЯвалов - от первого до второгошфазового импульса, результат кото 23рого равен - (ш-)Сумматор 11 на5капливает три разряда. Количествоимпульсов с выхода переноса сумматора 11 равно значению суммы, поделенной на шщ 8, т.е. на счетчик 102 Р ш поступит - в - импульсов. Происхош шдит умножение временного интерва 2 Э ш ла - на коэффициент в в . ПослеШпрохождения второго фазового импуль- Юса в счетчике 9 остается код ш==О 1 О, Начинается сложение и накопление этого кода в счетчике 10 и внакапливающем сумматоре 11, которое продолжается до прихода следующего фазового импульса,Осуществляется суммирование шести2,(ш) временных интервалов иделениешна коэффициент 8 (ш), т.е. происходит 2023умножение временного интервала - нашш коэффициент в -. Процесс продолжаетШся до тех пор, пока не пройдет ш = 8 25фазовых импульсов и в счетчике 9 неустановится код 000. После этогоцикл преобразования заканчивается.В младших разрядах счетчика 10 окажется код равный 30 1300636 6 Формула изобрете.ния где Ч - кодовый эквивалент временного интервала от опорного импульсадо фазового импульса, пришедшегопервым, то есть младшие разряды кода 40преобразуемого угла, старшие разрядыкоторого установлены опорным импульсом в начале цикла,3Значение кода в (ш) не зависитШ 45от угла поворота и может быть учтено, например, начальной установкой.Таким образом, передача опорнымимпульсом содержимого счетчика 8 всчетчик 10 корректирует старшие разряды кода при любом значении угла,23При углах, меньших в , в старшиеразряды счетчика 1 О передается нулевой код, т.е. корректировка старших разрядов отсутствует. Код в счетчике 10 соответствует преобразуемомууглу. ш 211 ш2 Й ш2 Д 1Ц -+ -- -+ --- + + - ш ш ш ш ш ш ш 1, Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий многофазный блок питания, выходы которого соеди- . нены с входами многофазного фазовращателя, один из выходов многофазного блока питания соединен с входом первого компаратора, выход которого соединен с входом установки исходного состояния первого счетчика, выходы многофазного фазовращателя соединены с входами остальных компараторов, генератор импульсов и второй счетчик, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности преобразователя, в него введены третий счетчик, накапливающий сумматор икоммутатор, информационные входы которого подключены к выходам компараторов, кроме первого, а выход соединен со счетными входами первого ивторого счетчиков, выход генератора импульсов соединен с управляющим входом накапливающего сумматора, информационные входы которого подключены к выходам первого счетчика, а выход переноса соединен со счетным входом третьего счетчика, выходы второго счетчика соединены с управляющими входами коммутатора и с информационными входами третьего счетчика, выход первого компаратора соединен с входом установки начального кода третьего счетчика и входом установки исходного состояния накапливающего сумматора.2. Преобразователь по п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что накапливающий сумматор содержит и сумматоров, иО-триггеров, элемент НЕ и элемент И, первые входы сумматоров являются информационными входами накапливающего сумматора, второй вход последнего сумматора соединен с шиной логической единицы, вторые входы ос - тальных сумматоров соединены с единичными выходами соответствующих 0-триггеров, третий вход первого сумматора соединен с шиной логического нуля, третий вход каждого последующего сумматора. подключен к вьпщду переноса предыдущего сумматора, выход переноса последнего сумматора соединен с первым входом элемента И, выход суммы каждого из сумма- " торов, кроме последнего, соединен с 0-входом соответствующего 0-триг 130063гера, второй вход элемента И является управляющим входом накапливающего сумматора и череэ элемент НЕ соединен с С-входами Р-триггеров, выход элемента И является выходом переноса накапливающего сумматора.3. 11 реобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что накапливающий сумматор содержит сумматоры, О-триггеры, элемент НЕ, дваэлемента И и элемент ИЛИ, первые входы сумматоров и первый вход первого элемента И являются информационными входами накапливающего сумматора, вторые входы сумматоров соеди иены с единичными выходами соответствующих В-триггеров, третий вход первого сумматора соединен с шиной 6 8логического нуля, третий вход каждого последующего сумматора подключен к выходу переноса предыдущегосумматора, выход переноса последнего сумматора соединен с первым входом второго элемента И, выход суммыкаждого сумматора соединен с П-входом соответствующего В-триггера,второй вход первого элемента И является управляющим входом накапливающего сумматора и соединен с вторымвходом второго элемента И и входомэлемента НЕ, выход которого соединенс С-входами О-триггеров, выходы элементов И соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом переноса накапливающего сумматора,160/56 Тираж ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж 902 нного ком тений и о Подписита СССР ткрытиикая наб д, 4/ а оизводственно-полиграфическое пред тие, г.ужгород, ул,Проектн Составитель Е,БударинаРедактор И.Сегляник Техред А.Кравчук Корректор И,Пож