Преобразователь угла поворота вала в интервал времени

(22) Заявлено 28.12.76 (21) 2435720/18-24 8 С 9/04 исоединением заявки Зй рноритет публиковано 05,03,79.бюллетень9Дата опубликования описания 08.03,79 УДК 681,32(71) Заявител РАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛАВ ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано; в частности, в преобразователях угол-код.Известен преобразователь угла поворота вала и интервал времени, содер-жащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКИТ), источник опорного напряжения, питающий СКИТ, преобразователь угол-фаза, входы которого оединены с выходами СКИТ, Я та триггер, соединенный через нуль-органыс выходами преобразователя угол-фаза 11. с ом его является неоднозначбразования угла поворота вавал времени, Это связано совый сдвиг между сигналатми с преобразователя уголрпионален двойному углу по- а и при измененииугла от олинейно изменяется от о, т, е. преобразование двуНедостаткность преола в интертем, что фюми, снимаемьфаза, проповорота валО до 360О до 720значно. есударственный каатет ср (23) П на делам нзобретнннй и открытнй2Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для нреобрюования угла поворота; вала в интервал времени, содержащее сийусно-косинусный вращающийся транс форматор (СКИТ), вход которого соеди. нен с источником опорного напряжения, а выход йодключеи через преобразователь фугол-время" к первому входу щиротно импульсного модулятора 2.В известном устройстве для устранения неоднозйачности преобразования угбл-интервал времени используется определитель полунериода, управлякеций щиротно-импульсным модулятором, Управляющий сигнал определяется путем сравнения знака сигналов с обмоток СКИТ со значением временного интервала с , преобразователю угол-время.Недостатком этого устройства является наличие сбоев при переходе поворота через значения О, Г и 2 1 Т рад, что приводит к снижению надежности работы устройства. Это связано с тем,что управляющий сигнал, снимаемый спикового детектора, имеющего большоевремя сохранения пикового значениясигнала, при переходе угла поворотачерез значение О, Г и 2%, где должна происходить смена значения управляющего сигнала, остается неизменным втечение времени сохранения пиковогозначения сигнала, что приводит к ощиб.ке + 7 рад. При многократном переходе через одно из значений О, Ф и2 и рад устройство может выдаватьзначение угла поворота с ощибко 1 Г+Жрад в течение как угодно большого времени.15Целью изобретения является повышение надежности устройства.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь угла поворотавала в интервал времени введен анали Озирующий блок, содержащий формирователь, инвертор, три клкча, два триггера,два элемента ИЛИ и два. элемента И,выход источйика опорам о напряженияподключен через формирователь ко входам первого ключа и инвертора, выходкоторого соединен со входами второгои третьего ключей выходы первого ивторого ключей подключены через первый элемент ИЛИ к первому входу36первого триггера, выход третьего "ключа соединен с первым входом второготриггера, первый выход которого йодклю-чен к управляющим входам первого итретьего клкчей, а второй выход сое 35динен с управляклпим входом второгоключа, выход первого триггера подключен к первому входу первого. элементаЙ, первый выход второго триггера соединен с первым входом второго элемен 40та И, выход широтно-импульсйого модулятора соединен со вторымй входамитриггеров и элементов И, выходыэлементов И через элемент ИЛИ подключе 45ны к управляющему входу широтно импульсного модулятора,На фиг. 1 приведена функциональнаясхема устройства; на фиг. 2 - диагржма, поясняющие работу устройства; на50фиг. 3 - диаграмма, показывающая устойчивость работы устройства.Устройство состоит из СКИТ 1;источника 2 опорного напряжения, питающего СКИТ, преобразователя 3 угол-вре 55мя, подключенного к выходу СКИТ, широтно-импульсного модулятора 4, соедипенного с выходом преобразователя 3угол-время, анализирующего блока 5,соединенного с выходом и управляющим входом широтно-имнульсного модулятора, и с источником опорного напряжения.Преобразователь угол-время 3 имеет преобгазователь 6 угол-фаза, к выходам которого подключены нуль-органы 7 и 8.Широтно-импульсный модулятор сось тоит из ЯЬ- триггера 9, который через делитель на два 10 и ключ 11 сьединен с выходами преобразователя 3 угол-время.Анализирующий блок содержит формирователь 12, подклкченный к источнику 2 опорного напряжения, инвертор 13, подключенный к выходу формирователя 12, ключи 14 и 15, подключенные к выходу инвертора 13, и ключ 16, подключенный к выходу формирователя 12, Яб -триггер 17, соединенный с выходом ключа 14 и с выходом широтно-импульсного модулятора 4, Ятриггер 18, соединенный с выходом широтно.импульсно о модулятора 4 и через элемент ИЛИ 19 - с вентилями 15 и 16, элемент ИЛИ 20, элементы И 21 и 22, которые соединены с выходами ЯЬ -триггеров 17 и 18 и выходом широтно-импульсного модулятора 4, причем элемент ИЛИ 20 подключен к выходам элементов И 21 и 22.Устройство работает следуюшим образом.Информация об угловом положениисС ротора СКВТ поступает на входы пре образователя угол-время 3 в виде двух напряжений О и Осц кц .Эщ 4,ц К ц соус,где Ця йапршкение на синусной обмотке СКВТ;ц - напряжение на косинуснойобмотке СКВТК - постоянный коэффициент,характеризующий СКВТ;3 аФО ф 0,6 - напряжение, подаваемое наСКВТ от источника опорного напряжениямиСигналы О и О преобразуютсяпреобразователем угол-фаза 6 в дванапряжения 0, и 02 (см; фиг, 1)оА 0 еоЦ -ДгЦофгде Аи А - постоянные вещественные коэффициенты, характеризующиепреобразователь угол фаза,651387 Таким образом, относительный фазовый сдвиг сигналов О и О пропор- ционален двойному углу поворота ротьра СКВТ.Нущ органы 7 и 8 выдают импульсы ф в момент перехода сигналов Ои О от. отрипательных значений к положительным.Таким образом, на выходах преобразователя угол-время образуются две . 1 последовательности импульсов, сдвинутых на время Г Гф сс при, с.6 10,й 3ВФ = (д -%),ри АБГАР,2 ЩТ где Т - период опорного напряжения.Каждому значению. Г соответствуетдва значения угла А, отличающиесянарад, т. е, указанное преобразование неоднозначно.Укаэанная неоднозначность устраняечся с помощью анализирующего устройсвва 5, управлаощего работой широтноимпульсного модулятора 4,В исходном состоянии (см. фиг. 1)сигнал Й принимает значение логичес-кий О". При этом элементы И 21 и 22закрыты, а триггеры 17 и 18 установлены в состояние логического Оф,Работа устройства начинается с приходом импульса с делителя йа два 1 О-триггер 9 в состояние 1 ф (уровень ло 35гической единшы) и разрещает работуанализирующего блока, который управляет прохождейием импульсов с нудь ор.гана 7 через ключ 11. Причем, еслид 6 (О,Й), то пропускается первыйимпульс Ч, следующии эа импульсом. и анализируккций блок в исходное соотояние,Анализирующий блок работает следующим образом.Сигнал от источника опорного напряжения поступает на формирователь 12,с выхода которого снимается сигнал 3,имеющий на периоде Т два перехода:положительный, от логического "Ок логической 1" (сигнал 5 ), и отри- яцательиый, от логической 1 к фОф(сщнал 9 ). В качестве такого формирователя может быть использован, в часчь ности, триггер Шмитта. 6Пусть сигнал 9+ сдвинут относительно момента перехода спорного сигнала от отрицательных значений к положителЬ- ным на -у рад, а сигнал Ь "на Р рад (см. фиг. 2). При этом пусть выпоьнено условиеО ус 8 ж (1) Работа анализирующего блока основывается на анализе последовательностиприхода сигналов Й и " и уровня сюънала 5 в момент прихода сигнала снудь-органа 7.В зависимости от величины угла о 6меняется логика работы анализирукнпего блока,Разобьем интервал изменения углана четыре участкаке о,у 1С ер,% 3Ю 6 Г 1 Г,2%-д 3са Гакга 3,При сЫОД па интервале временимежду импульсом с делителя 10 ипервым импульсом Чя с нуль-органа 7,следующим эа Ч, отсутствуют нервнади сигнала б (сигналы В и 8 ),поэтому триггеры 17 и 18 остаютсяв исходных состояниях, Так как вмомент прихода первого импульса Чя б ф= 1 (см, фиг. 2), то ключ 11 пропусМкает импульс М, который возвращаеттриггер 9 в исходное состояние. Приэтом длигельносъ иеервала времени 6на выходе широтно-импульсного модулятора равнаггц)При сЖ 133 первым приходит. сигнал9+ . Этот сигнал, пройдя ключ 16 иэлемент ИЛИ 10, поступает на триггер18, который разрешает прохождениеимпульсов через ключ 11. Следующийимпульс М через ключ 11 поступаетна триггер 9, возвращая его в исходное состояние. При этомг(Афщ евПри аЫГЕ 2-83 первый йриходит импульс Чр, однако при этом= О ивентиль 11 закрыт. Следующим приходит импульс 5 ф разрешающий прохождение импульсов М , Поэтому следующий (т. е. второй) импульс Ч поступает на триггер 9, возвращая его висходное состояние. По-прежнемугжфЮ7 6513При сЮ 21 гОЦпервым приходит сиг нал 9; Этот дитйал, через ключ 14 : постуйает на триггер 17, устанавливая его в состояние 1". Триггер 17 эапре щает ключ 14, блокирует прохождение 3 сигналов б через юцоч 16 и разры- вает ключ 15. При атом ключ 11 закрыт до прихода следующего импульса 8 . Так как первый импульс Ч приходит ранье ще второго импульса Ь, то он не про- й. ходит. Второй же импульс Чследует после. второ 3 о импульса , когда ключ 11 открыт, т. е. он приходит на триггер 9, возвращая его в исходное состояние. При этом ф .фМ,Щ."/- "т, е. во всем интервале изменение углов..ЯффЗаштрихованная область (на фнг. Э) соогветствует состоянию, в котором Ч ф 1. Граница этой области соответствует момэнту переключения сигнала Ч . Как вйдно из дйаграммы, эта граница несовпйдает с линйей сигнала .Чд Это показывает, что в устройство сбь сутствуют сбои, связанные с переключе- щ нием управляющего сигнала Ч Введейие анализирующего устройства позволяет устранить сбои в работе уст-. ройства. Это свюано с тем, что в усрройстве устранейия неоднозначйости.преобразования угол-интервал временй осуществляется путем анализа положь "ния сигналов с преобразователя угол- время относительно опорного напряже 4 О ния. Исключение сбоев в работе устройства позволяет повысить надежность работы устройства. Кроме тогь, введение анализирующего устройствадаетвозможность упростить устройство и уменьшить его габариты.87 8 Формула изобретения Преобразователь угла поворота валав интервал времени, содержащий синуснскосицусный вращающийся трансформатор,вход которою соединен с источникомопорного напряжения, а выход подклю-чен через преобразователь фугол-времяфк первому входу широтно- импульсногомодулагора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежностипреобразователя, в него введены анализирующий блок, содержащий формирователь, инвертор,три ключа, - два триггера,два элемента ИЛИ н дваэлемента И, выход источника опорного нанряжения подключен через формироаатель ко входампервого ключа и инвертора, выход которотд соедийен со входами второго итретьего ключей, выходы первого ивторого" ключей подключены через первйй элемент ИЛИ к первому входу цервого триггера, выход третьего ключасоединен с первым входом второготриггера, первый выход :которого под-",кмМен к уйравляющим входам первогоЙ третьего ключей, а второй выход соединен с управляющим входом второгоключа, выход первоготрвтера подключен к первому входу первою элементаИ, йервйй вьгход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход широтно импульсного модуълягора соедийен со вторыми входами трщъгбров и элементов И, выходы элементов Ичерез элемент ИЛИ подключены к управляющему входу широтно-импульсногомодулятораИсточники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Зверев А. Е. Преобразователиугловых перемещений в цифровой код,Л., "Энергия, 1974, с, 154.:2. Авторское свидетельство