Преобразователь угла поворотавала b код

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ оц 830471(22) Заявлено 010879 (21) 2806094/18-24 М лЗС 08 С 9/04 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по ведам изобретений и открмтий) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВО ВАЛА В КОД 5 ель достигается те гель угла поворота Изобретение относится к автомати-,ке и вычи-лительной технике и можетбыть использовано в преобразователяхформ представления информации,Известен импульсный преобразователь углового перемещения с разрешающей способностью, равной 16 р.Этотпреобразователь содержит источниксинусоидального напряжения,синуснокосинусный датчик угла, суммо-разностный блок, фазочувствительные детекторы, формирователи, блоки объединения импульсов и блок определениянаправления вращения 1).Недостатком этого преобразователя 15является его сложность.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь перемещения в число-импульсный код, содержащий источник .20переменного напряжения, синусно-косинусный датчик угла, масштабный блок,суммо-раэностный блок, блок фазочувствительных выпрямителей, блок формирователей, коммутаторы и логический 25блок. Источник переменного напряженияподключен к синусно-косинусному датчику угла, выходы которого соединенысо вхоРачи масштабного блока. Выходыпоследнего соединены со входами суммб"30 разностного блока, выходи которогочерез блок Фазочувствительных выпрямителей подключены к блоку формирователей, одни и другие выходы которых подключены к соответствующимкоммутаторам. Выходы коммутаторовподключены ко входам логическсго блока, выходы которого являются выходамипр.образователя 12,Введение масштабного блока, включенного между дачиком , гла и суммораэностным блоком, а также увеличение числа формирователей и фаэочувствнтельных выпрямителей пропорционально числу уровней масштабированияпозволило повысить разрешающую способность преобразователя до 32 р. иболее.Однако недостатком данного преобразователя является то, что повышениеразрешающей способности сопровождается значительным усложнением конструкции и снижением надежности преобразователя,Цель изобретения - повышение надежности и упрощение преобразователяпри сохранении высокой разрешающейспособностиПоставленная ц м,что в преобразовавала в код, содержащий источник переменного напряжения, выхоД которогосоединен со входом синусно-косинусного датчика угла, выходы которогосоединены со входами масштабногоблока, выходы которого соединены совходами сумматора, блок формироваФелей огибающих меандров и логический блок, введено устройство сложения несущих, входы которого соединеныс выходами блока формирователей огибающих меандров, входы которого соединены с выходами сумматора, выходыустройства сложения несущих соединены со входами логического блока.Это позволяет совместить в единомпроцессе детектирование и объединение миогофазиой системы огибающих,заполненных, несущей, с выхода сумматора в два импульсных сигнала,смещенных друг относительно другана угол в о( соответствующий 2090 элград, путем понарного объединения огибающих на несущей частоте сосуществлением поочередного взаимодействия соответсвующей пары огибающих между собой как опорное и сигнальное напряжение фазочувствительного выпрямителя. За счет этого воз- .можно исключить блок фазочувствительиых выпрямителей, а вместе с тем повысить надежность и упростить конструкцию преобразователя, сохраняявысокую разрешающую способность.Устройство сложения несущих вЫполнено в виде параллельно-последовательно соединенных узлов, каждыйиз которых содержит элементы НЕ,входыЗ 5которых попарно соединены со входами одного элемента ИЛИ, а выходысо входами другого элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ попарно соединенысо входами элемента И, причем выходы 40каждой пары предыдущих узлов,соединены со входами одного последующегрузла,На фиг. 1 приведена структурнаясхема преобразователя угла поворота 4вала в код; на фиг. 2 - структурнаясхема устройства сложения несущихна фиг, 3 - структурная схема одногоузла устройства сложения несущих;на фиг. 4 - диаграмма работы преобразователя угла поворота вала в код.Преобразователь угла поворота валав код содержит, источник 1 переменногонапряжения, соединенный со входомсинусно-косинусного датчика 2 угла,выходы которого соединены со входами 55масштабного блока 3, выходы которогосоединены со входами сумматора 4,соединенного выходами со входами блока 5 формирователей огибающих меандров. 60 Выходы блока 5 фбрмирователей огибающих меандров подключены ко входам устройства б сложения несущих, выходы которого соединены со входами логи ческого блока 7. Выходы блока 7 являются выходами преобразователя.Устройство б сложения несущих выполненов виде параллельно-последовательно соединенных узлов 8-1 -: 8-7(фиг. 2), выходы двух предыдущих изкоторых попарно объединены на входах.одного последующего узла. Каждый изузлов 8-18-7 (фиг. 3) содержитМлементы НЕ, входы которых попарнообъединены на входах одного элементаИЛИ, а выходы - на входах другого.элемента ИЛИ, Выходы элементов ИЛИпопарно объединены на входах элемента И. Входами узлов 8-1 Ф 8-7 являются входы элементов НЕ, а выходамивыходы элементов И,В описании работы предлагаемогопреобразователя и на диаграмме фиг.4приняты следующие обозначения:0 О - .сигнал с выхода источыика переменного напряжения 1;Ц,О - сигналы с выходовсинусной и косинус"ной обмоток датчика 2;ЦО 4 ,О ,0, - прямые сигналы сго блока 3;О,Ц0 01 , - инверсные сигналы0 О, фЦ с выходов масштабного блока 3;0 в ; 0 8 - сигнал с выходовблока 5 формирователей огибающихмеандров;О т 04 - сигналы с выходовэлементов ИЛИ узла8-1 устройства бсложения несущих)0 тО - сигналы с выходовЪ и.элементов И узлов8-1 т 8-б устройства б сложениянесущих;0 ф - сигналы с выходовустройства б сложения несущих;им - сигналы с выходовлогического блока 7Преобразователь работает следующим образом,Источник 1 переменного напряженияэапитывает сииусио-косинусный датчик2 напряжениемНо= Пез 1 пш /1)где 0)я - амплитуда напряжения;в - круговая частотаПри этом с выхода датчика 2 снимаются напряженияО =ко 4 ирАщЬМВ0 КИ соьрАчиа 1 Ьяфгде К - коэффициент передачи датчика;р - число пар полюсов датчика;А - угол поворота ротора датчика.Сигналы 4 и 2 поступают на вхо-ды масштабного блока 3, который пре830471образует эти сигналы в систему многоуравненных переменных напряжений04- 0-2 0(- ъ 0 м- ( 0 М0 (-э0 , 0, 0, ОО Од., (надиаграмме фиг. 4 укаэанные сигналы.условно изображены без несущей),Дискретность изменения амплитуды вмасштабном блоке 3 определяется заданной дискретностью измерения угло"рого перемещения Ьс( В сумматоре 4выходные напряжения масштабного блока 3 преобразуются в многофазную си- )Остему сигналов с частотой синусногои косинусного сигналов с выходовдатчика 2, каждый из которых по отношению к соседним, сдвинут по ФазеОгибающей на угол ЬЫ, Для этого в 15сумматоре 4 сигналы синусного каналаскладываются и вычитаются с сигналами косинусного канала. Сигналы с выхода сумматора 4, заполненные несу"щей поступают на входы блока 5 Фор"мирователей огибающих меандров, вырабатывающего сигналы 0-. 0(8, ваполненные несущей типа меандр (надиаграмме фиг. 4 жирной линией условно выделены огибающие, т.е. меандры,имеющие одинаковые и соответственнопротивоположные фазы по отношениюк питающему напряжению Ор) . Сигналы09 -, 08 с выходов блока 5 формирователей огибающих меандров поступаютна входы узлов 8-1 в ; 8-4 устройства 30сложения несущих б (Фиг. 2). В каждом из этих узлов, например в узле8-1 (фиг. 3) входные сигналы попарно(имеющие сдвиг 90 эл. град) непосредственно и через элементы НЕ посту пают на входы элементов ИЛИ, которыеосуществляют следующие логическиефункции: 4 О(4) Элементы И при обработке меандров, имеющих противоположные фазы, осуществляют двухполупериодное выпрямление с логическим уровнем 0, Поскольку сигналы О.( и 0 содержат меандры с противоположными по отношению к питающему напряжению 0 фазами во второй н четвертой четвертях огибающей 0 ,то с выхода одного элемента И снимается сигнал Г 5 с исключением меандров и удвоенной частотой по отношению к частоте огибающей 0. Аналогичным образом осуществляется обработка сигналов 0 и 04 другим элементом И., с выхода которого снимается сигнал 0 б с исключением меандров и удвоенной частотой по отношению к частоте огибающей Таким образом, на выходе элементов И происходит формирование сигналов 0 и 0 с удвоенной частотой по(отношению к огибающей 03(0 ) и фазовым сдвигом между сигналами 90 эл. град, Одновременно осуществляется двухполупериодное выпрямление. к .напряжению 0 ; в четвертой четверти - меандр с фазой, совпадающей с фазой напряжения 0Из диаграмм (фиг.4) следует,что сигналы 0 и 02 содержат во второй и четвертой четвертях меандры с проти-, воположными по отношению к огибающей 0 Фазами. Аналогичным образом соотносятся фазы сигналов 0и 04( с фазой огибающей 01, С выходов элементов ИЛИ сигналы 0 у 0 а и 03 Ф 04 поступают на входы0=0+0 б, 04 =О., +Об. каждый элемент или при обработке 45 меандров, имеющих одну по отношению к другому одинаковую фазу, формирует на выходе меандры с той же Фазой, а при обработке меандров, имеющих противоположные фазы, осуществляет двух О полупериодное выпрямление (детектирование) с логическим уровнем 1.(При этом сигнал О,( представляет собой в одной и трех четвертях периода огибающей 03 выпрямленное напряжение55 с логическим уровнем ф 1, во второй . четверти - меандр с фазой, совпадающей с фазой питающего напряжения О, в четвертой четверти - меандр с противоположной фазой по отношению к фазе напряжения 0 . Сигнал 0представ 40 ляет собой в первой и третей четвертях периода огибающей 0выпрямленное напряжение с логическим уровнем 1, во второй четверти - меандр с противоположной фазой по отношению 45 Аналогичным образом Формируются сигналы 0 Ф 0 в узлах 8-2 - . 8-4Иустройства б сложения несущих. С ВЫХОДОВ ЭТИХ УЗЛОВ СИГНаЛЫ 00(2 попарно (имеющие сдвиг 90 эл. град) поступают на входы узлов 8-5 и 8-6, формирующнх сигналы 0.( - Ц( кО торые также попарно поступают в узел 8-7. В результате последовательного объединения сигналов на выходах устройства б сложения несущих формируются два выпрямленных продетектированвых) сигнала О( и 0 1 о , смещенных один относительно другого на угол.АЫ, соответствующий 90 эл,град.Высокочастотные составляющие (выбросы),воэнакающие за счет временных раэбросоа логических элементов на границах Фронтов меандров,могут быть отФильтровааы известными путями, напри-. МЕР,С ПОМОЩЬЮ ИНтеГрИруюЩЕй ВС-цепоч" ки.Сигналы О( и 0 поступают на входы логического блока 7, который830471 20 Формула изобретения О осуществляет дифференцирование этих сигналов по переднему и заднему фронтам с формированием импульсов приращения угла по соответствующему выходу в зависимости от направления вращения вала.5Разрешающая способность предлагаемого преобразователя может составлять 32 р и более - в зависимости от конкретного выполнения устройства б сложения несущих, введение которого не вносит дополнительных погрсшностей 10 и несколько увеличивает точность преобразователя за счет уменьшения общего количества последовательно включенных блоков в схеме преобразования. 5Устройство б сложения несущих может быть легко микроминиатюризовано, так как оно построено на элементах дискретной техники. Повышение надежности и упрощение конструкции преобразователя при сохранении высокой разрешающей способности обуславливает экономический эффект данного изобретения. 1. Преобразователь угла .поворотавала в код, содержащий источник,переменного напряжения, выход которогосоединен со входом синусно-косинусного датчика угла, выходыкоторого соединены со входами масштабного блока,выходы которого соединены со входамисумматора, блок формирователей огибающих меандров и логический блок, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности и упрощения преобразователя, в него введено устройство сложения несущих, входы которого соединены с выходами блока формирователей огибающих меандров,входы которого соединены с выходамисумматора, выходы устройства сложениянесущих соединены со входами логического блока.2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тйм, что устройство сложения несущих выполнено ввиде параллельно-последовательно соединенных узлов, каждый из которых содержит элементы НЕ, входы которыхпопарно соединены со входами одногоэлемента ИЛИ, а выходы - со входамидругого элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ попарно соединены со входамиэлемента И, причем выходы каждой пары предыдущих узлов соединены со входами одного последующего узла.Источники информации,гринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 413517, кл. С 08 С 9/04, 1974.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2489760, кл. 6 08 С 9/001977 (прототип) .ВНИИПИ Филиа ПП 830471 каз 3712/81 Тираж 691 Подписное Патент", г. Ужгород, ул,Проектная,4