Преобразователь угла поворотавала b код

(23)Приоритет иа делам изобретений и открытий) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В едлагае угловы жащий ген п. 7 Заяиитель Кйевский те Изобретение относится к системам втоматического контроля и преобразоания перемещений в дискретный электический сигнал. Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синус- но-косинусный датчик, .вход которого подключен к источнику переменного на ряжения, а выход - к октантному переключателю, один выход которого подключен к одному входу первого суммирующего усилителя, выход которого подключен к аналоговому входу преобразователя кода в напряжение, выход преобразователя подключен к одномуФ входу второго суммирующего усилителя, выход которого подключен к фазовому демодулятору, преобразователь напряжения в частоту, реверсивный счетчик выход октантного переключателя подключен к вторым входам пер вого и второго суммирующих уси ,лителей (.11 . Недостаток такого устройства состоит в его сравнительно невысоком быстродействии.Наиболее близким к пр мому является преобразователь х перемещений в код, содер ератор питающего напряжения, выход которого подключен к входу датчика угловых перемещений, к первому входу первого переключателя и через последовательно соединенные первый избирательный усилитель и первый формирователь импульсов - к первым входам фазочувствительного блока и второго переключателя, выход датчика угловых перемещений подключен к второму вхо-, ду первого переключателя и через последовательно соединенные второй избирательный усилитель и второй формирователь импульсов - к вторым входам фазочувствительного блока и второго переключателя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго триггера,выход первого переклю20 3 8429 чателя через последовательна соединенные третий избирательный усилитель и третий формирователь импульсов соединен с вторым. входом первого триггеранепосредственно и через инвертор -5 с вторым входом второго триггера, выходы триггеров подключены к входам сумматора, выход фазочувствительного блока подключен к первому входу элемента И, выход синхронного детектора под 10 ключен к входу генератора счетных импульсов, выход которого подключен к второму входу элемента И, выход элемента И соединен с первым входом счетчика импульсов, выход коммутационного 15 генератора через делитель частоты соединен со вторым входом счетчика им-пульсов 1 21 . Недостаток этого устройства - зависимость работы канала коррекции от измеряемого фазового сдвига вследствие отличающихся переходных процессов в избирательном усилителе при подключении автоматическим переключателем напряжений со значительно25 отличающимися начальными фазами, что во много раз снижает эффективность канала коррекции, а, следовательно, и точность преобразования всего уст 30 ройства, поскольку частота коммутации в соответствии с принципом работы устройства должна быть значительно ниже частоты входных сигналов, выполнение аналоговых преобразователей в канале коррекции требует сглаживающих фильт 35 ров с большими постоянными времени. Это обстоятельство существенно ограничивает быстродействие преобразова-. теля в целом.40Кроме того, в устройстве возникает дополнительная погрешность от квантования вследствие использования двух несинхронно работающих генераторов импульсов.45 Цель изобретения - повышение быст.родействия и точности преобразователя угла поворота вала в код.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор питающего напряжения, выход которого соединен со входом первого делителя частоты и с первым входом первого элемента И, первый выход первого делителя частоты подключен к первому входу первого фаэочувствительного блока и ко входу блока преобразова 06 4ния угла в фазу, выход которого подключен к последовательно соединенным первому избирательному усилителю и первому формирователю сигнала, выход которого соединен со вторым входом первого фазочувствительного блока, выход первого фазочувствительного блока соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика, блок управления, первый выход которого соединен с управлякщим входом коммутатора, выход которого подключен через второй избирательный усилитель к входу второго формирователя сигнала, введены четыре элемента И, блок ввода кода, второй фазочувствительный блок, второй делитель частоты и второй реверсивный счетчик, выход первого реверсивного счетчика подключен к сигнальному входу блока ввода кода, выход которого соединен с установочным входом второго делителя частоты, к сигнальному входу которого подключены выход генератора питающего напряжения и первые входы второго и третьего элементов И, выход второго делителя частоты соединен с первым сигнальным входом коммутатора, с вторым сигнальвям входом которого соединен выход блока нреобраэования угла в фазу, управляющий вход коммутатора соединен со вторыми входами второго и третьего элементов И, выход второго формирователя сигнала подключен к первому входу второго фазочувствительного блока, к второму входу которого подключен выход первого делителя частоты, выход второго фаэочувствительного блока соединен с третьими входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, выходы четвертого и пятого элементов И соединены с вычитающим и суммирующим входами соответственно первого реверсивного счетчика второй выход первого делителя частоты соединен со входом блока управления, второй выход которого подключен к установочному входу блока ввода кода, третий выход блока управления соединен со вторыми входами четвертого и пятого элементов И..842906 На чертеже приведена блок-схема преобразователя угла поворота вала в код.Преобразователь содержит генератор 1 питающего напряжения, блок 2ввода кода, блок 3 управления, первый и второй делители частоты 4 и 5, коммутатор 6, первый и второй избирательвае усилители 7 и 8, первый.и второй формирователи сигнала 9 и 10, первый и второй фазочувствительные блоки 1 и 12, блок 13 преобразования угла в фазу,. первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И 14, 15, 16, 17 и 18, первый и второй реверсивные счетчики 19 и 20.Блок 2 ввода кода выходом соединен с установочным входом делителя 5 частоты, на счетный вход которого поступают импульсы от генератора 1 питаю щего напряжения, выход которого также подключен ко входу делителя 4 частоты и к первым входам элементов И 15, 6 и 14 вход блока 13 преобразования угла в фазу соединен с выходом 21 делителя 4 частоты и с первыми входами фазочувствительных блоков 12 и 11, выход блока 13 преобразования угла в фазу подсоединен к одному из входов коммутатора 6 и к последовательно 30 включенным избирательному усилителю 7 и. формирователю 9, выход которого соединен со вторым входом фазочувствительного блока 11, связанного по вы" ходу с первым входом элемента И 14ф ЭЗ выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 19, выход которого подключен к сигнальному входу блока 2 ввода кода, выход, делителя 5 частоты соединен со вторым 4 входом коммутатора 6, выход которого подключен к последовательно соединенным избирательному усилителю 8 и формирователю 10, выход которого подключен ко второму входу фазочувст 43 вительного блока 12, выход каторого связан с третьими входами элементов И 15 и 16, выходы которых подключены к суммирующему и вычитающему входам соответственно счетчика 20, выходкоторого подключен к первым входай элементов И 17 и 18, выход элемента И 17 соединен с вычитающим, а выход элемента И 18 - с суммирующим входом реверсивного счетчика 19, второй вы" ход делителя 4 частоты подсоединен ко входу блока 3 управления, второй выход которого подключен к установочному входу блока 2 ввода кода, пер 6,вый - к управляющему входу коммутато-,ра 6, инвертирующему второму входуэлемента И 15 и к второму входу элемента И 16, третий выход блока 3 управления подсоединен к инвертирующему второму входу элемента И 7 и ковторому входу элемента И 18.Работа преобразователя заключается в следующем.Сигнал генератора 1 посредством делителя 4 частоты делятв заданноечисло раз. Выходным напряжением этого делителя питается блок 13 преобразования угла в фазу. Напряжение О 2поступакщее с выхода делителя 4 ипринимаемое за опорное, воздействуетна один из входов фазочувствительного блока 11. На второй вход блока 11через последовательно включенные избирательный усилитель 7 и формирова-тель 9 воздействует выходное напряжение О блока 3 преобразования угла в фазу, Таким образом, на выходеблока 11 получают импульсы, длительность которых пропорциональна разности фаз напряжений Ои О . Перемножая при помощи элемента И 14 выходной сигнал устройства 11 и импульсыгенератора 1, получают число импульсов(Й) пропорциональное сдвигу фаээтих напряжений. Число Й 2 поступаетна суммирующий вход реверсивного счет"чика 19. Получений в этом счетчикецифровой код Мс высокой точностьюпреобразуют в сдвиг фаз посредствомустановки триггеров делителя 5 в положения, определяемые кодом - еслиЙ ввести в делитель 5 в тот момент,когда все триггеры делителя 4 переходят от состояния единицы до состояния нуля, то напряжение будет иметьфазовый сдвиготносительно опорногонапряжения О ,т - к2 У2 а 1 где и - число разрядов в каждом делителе.Выходные напряжения преобразователя 13 (02) и делителя 5(О 1 )при помощи коммутатора 6 поочередно воздействуют на последовательно включенные избиратель-. ный усилитель 8 и формирователь 10. Пе-реключение коммутатора 6 производится симметричным напряжением, вследствие чего на его выходе йолучают периодически повторяющиеся последдвательности пакетов входных сигналов.Таким образом, на выходе фазочувст" . вительного блока 12 появляются имгде и - число импульсов, пропорцио4нальное разности фаз наряжений О и О ,и - число импульсов, пропорциойнальное. разности фаз напряжений Оп и Оэи " чиспо импульсов, пропорциональное фазовой погрешности,вносимой блоками 8 и 1 О.Триггерный фазочувствительный блок12 аналогичен блоку 11. 25В реверсивном счетчике 20 получаютразность чиселп 4 и п. Если п =и)то на выходе счетчика 20 сигнал отсутствует. Если же п 4 п , то число Й 4записанное в счетчике 20 с соответствующим знаком, будет пропорционально разности Фаз(Й 9) напряжения, т.е.суммарной фазовой погрешности, вносимой блоками 7 и 9,20 35 ц,:+к, дУ,где К - масштаб преобразования фазакодЧисло Й по 4 считьвается на протя женин некоторого числа периодов, определяемого блоком 3 управления, что существенно повьппает достоверность корректирующей деформации. В счетчике 19 записано число й которое пропорционально измеряемому сдвигу фаз:Ю,=К,(у й д у) где К - масштаб преобразования фаза 2.50 код;- Фазовый сдвиг между напряжениями Оп и О,ДУ - суммарная погрешность преобразованияния.По команде из блока 3 управления в зависимости от знака числа й 5 открываются элементы И 17.или 18. Если Й 1 напрймер, положительное число, то 7 8; 29 пульсы, длительность которых пропорциональна разности фаз напряжений О и 02, а после переключения коммутатора 6 - О и О . Эти импульсы пос- тупают на входы элементов И 15 и 16, которые по команде иэ блока 3 управления поочередно открьваются, пропуская при этом импульсы генератора 1, в результате число импульсов п 1 поступает на суммирующий, а число и - на 10 вычитающий вход реверсивного счетчика 20.я =цф и "а=яз+) 06 8открывается элемент И 18, и числа М 1 и М суммируются в счетчике 19:.й й,+й = К (у-дР)+КдЧ. Если же Й 1 с отрицательным знаком, то открывается элемент И 17, и в счетчике 19 производится вычитание чиселЙ Ю - й, = 1 Я+ д 9) - К ь Ю,если выбрать К=К =К, тою.= кУЗатем в момент, когда все триггерыделителя 4 переходят т состоянияединицы до состояния нуля, в блок3 поступает сигнал, по которому блок3 управления выдает команду в блок 2ввода кода, которое опять устанавливает триггер делителя 5 в положения,определяемые кодом,Далее по уже описанному принципуснова определяют разности чисел п 4 ии . И если они равны(М 1=0), то можно заключить, что погрешность преобразования Ь Ц скомпенсирована.Формула изобретенияПреобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор питающего напряжения, выход которого соединен со входом первого делителя частоты и с первым входом .первого элемента И, первый выход первого делителя частоты подключен к первому входу первого фазочувствительного блока и ко входу блока преобразования угла в фазу, выход которого подключен к последовательно соединенным первому избирательному усилителю и первому формирователю сигнала, выход которого соединен со вторым входом первого фазочувствительного блока, выход первого фазочувствительного блока соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика, блок управления, первый выход которого соединен с управлянщим входом коммутатора, выход которого подключен через второй избирательный усилитель к входу второго формирователя сигнала, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения быстродействия и точности Преобразователя, в него введены четыре элемента И, блок ввода кода, второй фазочувствительный блок, второй делитель частоты и второй ревер9 842906 10 сивный счетчик, выход первого ревер-, ходы которых соединены соответственсивного счетчика подключен к сигнапь- но с суммирующим и вычитающим входа- ному входу блока ввода кода, выход ми второго реверсивного счетчика, которого соединен с установочным вхо- выход которого подключен к первым дом второго делителя частоты, к сиг входам четвертого и пятого элементов нальному входу которого подключены И, выходы четвертого и пятого элввыход генератора питающего напряже- ментов И соединены с вычитающим и ния и первые входы второго и третье- суммирующим входами соответственно го элементов И, выход второго дели- первого реверсивного счетчика, втотеля частоты соединен с первым сиг рой выход первого делителя частоты нальным входом коммутатора, с вторым соединен со входом блока. управлесигнальным входом которого соединен ния, второй выход которого подключен выход блока преобразования угла в фа- к установочному входу блока ввода зу, управляющий вход коммутатора сое- кода, третий выход блока управления динен со вторыми входами второго и 15 соединен со вторыми входами четвер- третьего элемента И, выход второго того и пятого элементов И. формирователя сигнала подключен к Источники информации, первому входу второго фазочувствитель- принятые во внимание при экспертизе ного блока, к второму входу которого 1, Авторское свидетельство СССР подключен выход первого делителя час В 693412, кл. б 08 С 9/00, 1977. тоты, выход второго фазочувствительно. Авторское свидетельство СССР го блока соединен с третьими входами В 693410, кл 6 08 С 9/00, 1977 (провторого и третьего элементов И, вы- тотип).