Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ОЮ ИИ зюо С 08 С 9/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ1((21) (22) (46) (72) (71) бюро Инст кой (53) (56) Яф 502 В 696 3 У 75 тотип ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ТОРСКОМУ.СВИДЕТЕЛЬСТ 3603054/18-2407.04.8323.09.84. Бкп. Иф 35В.Б.ИбрагимовСпециальное конструкторское геофизического приборостроения итута геологии АН АзербайджансССР681.325(088.8)Авторское свидетельство СССР 3271, кл. С 08 С 9/04, 1974.Авторское свидетельство СССР 516, кл. С 08 С 9/04, 1977.Авторское свидетельство СССР 2423, кл. С 08 С 9/00, 1978 (про п).(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОЦ)- ТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому входу первого элемента И и через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр - к входу синуснокосинусного датчика угла и к первому входу формирователя кода квадранта,один выход синусно-косинусного датчика угла подключен к второму входу формирователя кода квадранта и через первый выпрямитель - к одному входу компаратора, другой выход синуснокосинусного датчика угла подключен к третьему входу формирователя кода квадранта и через последовательно соединенные фазосдвигающий элемент и второй выпрямитель - к другому входу компаратора, выходы компаратора подключены к установочным входам первого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого эле. мента И, блок пуска, один вход которого соединен с источником команды ПУСК, а выход подключен к третьему входу первого элемента И, счетчик, выход которого подключен к одному входу блока выдачи кода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены второй триггер, второй, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ и дешифратор, при этом генератор импульсов, инверсный выход первого триггера и выход блока пуска подключены к первому, второму и треть. Е ему входам соответственно второго элемента И, прямой и инверсный выходы первого триггера подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И,вторые входы ко- Я торых соединены с источником команды ПУСК, а выходы подключены к установоч- . ным входам второго триггера, прямой и инверсный выходы второго триггера подключены к четвертым входам первого и второго элементов И соответственно и к первым входам дешифратора, вторые входы которого соединены с выходами формирователя кода квадрантов, а выходы девифратора подключены к другим входам блока выдачи кода, выходы первого и второго элементов И через элемент ИПИ подключены к входу счетчика, а прямой выход первого триггера. одключен к второму входу блока пуска.80 1 11150Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с микропроцессорами. 5Известно устройство, содержащее синусно"косинусный датчик, выходы которого подключены к входам блока формирования кода, генератор импульсов, выход которого подключен к пер вому входу элемента И непосредственно и к входу синусно-косинусного датчика через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр, два выпрямителя, вход одного из которых под ключен к первому выходу синусно-косинусного датчика, первый компаратор, выходы которого соединены с входами первого триггера, выход которого подключен к второму входу элемента И, 20 источник команды ПУСК, выход которого подключен к одному из входов блока пуска, выход которого соединен с третьим входом элемента И, второй триггер, счетчик, фазоинвертор, вто рой компаратор и дискриминатор уров.ня, причем вход другого выпрямителя подключен к второму выходу синуснокосинусного датчика, входы дискриминатора уровня соединены с выходами выпрямителей, а выход - с первыми входами компараторов, вторые входы которых соединены с входом синуснокосинусного датчика непосредственно и через фазоинвертор, выходы второго компаратора соединены с входами второго триггера, выход которого подключен к четвертому входу элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, другой вход блока пуска соединен с одним из выходов второго компаратора 1 .Другое известное устройство содержит синусно-косинусный датчик, выходы которого подключены к входам блока формирования кода, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И непосред-, ственно и входу синусно-косинусного датчика через последовательно соеди,ненные делитель частоты и фильтр, выпрямитель, выход которого подключей к одному из входов компаратора, выходы которого соединены с входами первого триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И, второй триггер и блок пуска, один иэ входов которого соединен с источником команды ПУСК, а выход - с третьим входом элемента И, выход которогоподключен к входу счетчика, два двухпозиционных переключателя и фазоннвертор, причем выходы синусно-косинусного датчика через первый двухпозиционный переключатель, управляющийвход которого соединен с выходомблока формирования кода, подключен квходу выпрямителя, вход фазоинвертора соединен с выходом фильтра, выходыфазоинвертора и фильтра через второйдвухпозиционный переключатель подключены к другому входу компаратора,выходы которого соединены с двумядругими входами блока пуска, а одиниз них, кроме того - со счетным входом второго триггера, выход которогосоединен с управлякицим входом второгодвухпозиционного переключателя 2 .Недостатком укаэанных устройствявляется их низкое быстродействие,обусловленное необходимостью примене"ния инерционных выпрямителей со сглаживанием и задержкой момента формирования результата измерения относительно момента подачи команды ПУСК наустановочные входи устройств,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому входу первого элемента И и через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр к - входу синусно-косинусного датчика угла и к первому входу формирователя кода квадранта, один выход синуснокосинусного датчика угла подключен к второму входу формирователя кода квадранта и через первый выпрями- тель - к одному входу компаратора, другой выход синусно-косинусного датчика угла подключен к третьему входу формирователя кода квадранта и через последовательно соединенные фазосдвигающий элемент и второй выпрямитель - к другому входу компаратора, выходы компаратора подключены к установочным входам первого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, блок пуска, один вход которого соединен с источником команды ПУСК, а выход подключен к третьему входу первого элемента И, счетчик, выход которого подключен к одному входу блока выдачи кода, один выход компаратора переключен к другому входу блока пуска, а выход перво080 3 .1 115 го элемента И подключен к входу счет 1 .чика 31.Недостатком известного преобразователя является невысокое быстродействие, связанное с наличием времени ожидания от импульса пуска до старт- импульса.Цель изобретения - повышение быст-, родействия преобразователя.Поставленная цель достигается тем1 О что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому входу первого элемента И и через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр - к входу синусно-косинуского датчика угла и к первому вхо,ду формирователя кода квадранта, один выход синусно-косинусного датчика угла подключен к второму входу формиро- О вателя кода квадранта и через первый выпрямитель - к одному входу компаратора, другой выход синусно-косинусного датчика угла. подключен к третьему входу формирователя кода квадранта и . через последовательно соединенные фазосдвигающий элемент и второй выпрямитель - к другому входу компаратора, выходы компаратора подключены к установочным входам первого триггера, ЗО прямой выход которого подключен к вто. рому входу первого элемента И, блок пуска, один вход которого соединен с источником команды ПУСК, а выход подключен к третьему входу первого эле" 35 мента И, счетчик, выход которого подключен к одному входу блока выдачи кода, введены второй триггер, второй, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИи дешифратор, при этом ге нератор импульсов, инверсный выход первого триггера и выход блока пуска подключены к первому, второму и третьему входам соответстввенно второго элемента И, прямой и инверсный выхо ды первого триггера подключены к пер. вым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с источником ко. манды ПУСК, а выходы подключены к 50 установочным входам второго триггераР прямой и инверсный выходы второго триггера подключены к четвертым входам первого и второго элементов И соответственно и к первым входам де шифратора, вторые входы которого соединены с выходами формирователя кода "квадрантов, а выходы. дешифратора подключены к другим входам блока выдачи кода, выходы первого и второго элементов И через элемент ИЛИ подключены к входу счетчика, а прямой выход первого триггера подключен к второму входу блока пуска.На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг,2 - временная диаграмма его работы,Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1 угла, первый выход которого соединен с входом выпрямителя 2 непосредственно, а второй выход - с входом выпрямителя 3 через фазосдвигающий элемент 4, компаратор 5, входы которого соединены с выходами выпрямителей 2 и 3, а выходы - свходами первого триггера б, прямой выход которого подключен к одному из входов блока 7 пуска, второй триг" гер 8, прямой и инверсный выходы ко" торого, соединены соответственно с первыми входами элементов И 9 и 10, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами первого триггера 6, третьи входы - с выходом блока 7 пуска, четвертые-входы " с выходом генератора 11 импульсов, а выходы через элемент ИЛИ 12 - с вхо" дом счетчика 13, элементы И 14 и 15, первые входы которых соединены с другим входом блока пуска и с выходом источника 16 команды ПУСК, вторые входы - с прямым и инверсным выходами триггера 6, а выходы с входамиЯ и 5 триггера 8 соответственно, дели-. тель 17 частоты, вход которого подключен к вьпсоду генератора 11 импульсов, а выход через фильтр 18 - к входу синусно-косинусного датчика 1 и к одному из входов формирователя 19 када квадранта, другие входы которых соединены с вьпсодами синусно-косинус- ного датчика 1,. а выходы - с входами дешифратора 20, другие входы которого соединены с выходами триггера 8, а выходы - с управляющими входами блока 21 выдачи кодавход которого подключен к вьпсоду счетчика 13, а выход является выходом преобразователя. Преобразователь работает следующим образом.Выходные тактовые импульсы генератора 11.через делитель 17 частоты по- . даются на фильтр 18, формирующий синусоидальное напряжение питания 0 дляи синусно-косинусного датчика (СКД) 1,угол поворота ротора которого измеря 1115080ется. С выходных обмоток СКД снимаются модулированные в функции синуса и косинуса угла поворота 8 напряжения, одно из которых подается на вход выпрямителя 2 непосредственно, а другое на вход выпрямителя 3 через фазрсдвигакяций элемент 4, осуществляющий сдвиг Фазы этого напряжения на четверть периода. Выпрямители 2 и 3 (без элементов сглаживания) осуществляют независимо друг от друга де-, тектирование поданных на их входы напряжений (фиг.2 а). Компаратор 5 формирует импульсы в моменты равенства выходных напряжений выпрямителей 2 и 3, причем на первом выходе компаратора появляются импульсы, соответству" ющие положительному градиенту выходного напряжения выпрямителя 2 (фиг. 28), на втором выходе - импульсы, соответствующие положительному градиенту выходного напряжения выпрямителя 3 (фиг.2 о). Эти импульсы поступают на раздельные входы триггера б, поочередно перебрасывая его иэ одного устойчивого положения в другое (фиг.2и). Напряжения выходных обмоток СКД 1, кроме того, подаются на формирователь 19, который в зависимости от знака фазы этих напряжений относительно напряжения питания Оя датчика формирует код квадранта угла поворота и сигналы управления дешифратором 20.Импульсный сигнал пуска (команда ПУСК) с выхода источника 16 поступает на установочный вход блока 7.Если этот сигнал поступил в момент времени 1 (фиг.28), предшествующий появлению на прямом выходе триггера б,(фиг.22) очередного прямоугольного.лимпульса с длительностью ,пропорциональной углу поворота 6 , то сигнал источника 16 через открытый элемент И 15, проходит через вход 5 триггера 8 и устанавливает его в положение 1 (фиг.2 1 с и), при котором разрешающий потенциал логического уровня "1" с прямого выхода этого триггера (фиг.2 Ж) подготавливает элемент И 9, а запрещакяций потенциал логического уровня "0" - блокирует элемент И 10. После этого в момент времени, соответствукиций ближайшему (к моменту времени 10 ) перепаду потенциалов на выходах триггера 6, блок 7 пуска формирует разрешакяций потенциал на время, соответствующее длительности цик" ла .измерения (фиг.2 ц ), т.е. на время, зависящее от программы определения кода угла поворота, устанавлива.емой в блоке 7 (на фиг.2 0 показан - 5 случай установки такой программы подвум временным интервалам). Этртразрешающий потенциал подается насоответствующий управляющий входэлемента И 9, открывает его и разре Ошает поступление тактовых импульсовгенератора 11 через элементы И 9 иИЛИ 12 на вход счетчика 13 (фиг.2 К) .Результат измерения, формируеяыйсчетчиком, через блок 21 выдачи кода 15 поступает на выход устройства в форме прямого кода или его дополнениядо величины М,вц , что зависит отсостояния дешифратора 20, управляю"щего блоком 21 выдачи кода.20Допустим, что импульсный сигнал.пуска (команда ПУСК) поступил на.установочный вход блока 7 в моментвремени (фиг.2 4 ), когда триггер 6находится в положении 1 и на его прямом выходе был потенциал логического уровня "1" (Фиг,2).В этом случае в код преобразуется длительность прямоугольного импульса с ййверсного выхода триггера6 (фиг.2), т.е. ближайшего прямоугольного импульса, несущего полезную информацию об измеряемом параметре. Поэтому сигнал пуска с источника16 через открытый элемент И 14 проходит на вход К триггера 8 и устанавливает его в положение 0 (фиг.2 Ф, н ),при котором разрешающий потенциал . логического уровня "1" с инверсного . выхода этого триггера (фиг,2 Н) подготавливает элемент И 10, подключенныйк инверсному выходу триггера 6, а запрещаняций потенциал логического уровня "0" блокирует элемент И 9. Послеэтого в момент времени, соответствукнций ближайшему (к моменту времени1 ) перепаду потенциалов на выходахтриггера 6, блок 7 пуска формируетразрешающий потенциал на время, соответствующее длительности цикла изме 50 рения (фиг.20). Этот разрешающий потенциал подается на соответствующий управляющий вход элемента И 10, открывает его и разрешает поступление тактовых импульсов генератора 11 че-рез элементы И 10 и ИЛИ 12 на входсчетчика 13 (фиг.29). Результат измерения, формируемый счетчиком 13 через блок 21 выдачи кода, управляемый.Положениетриггера 8 НоСостояние дешифратора 20 Кодна выходеблока21 мерквадранта Разрешение Разрешениена выдачукодаНд на выдачукода Н 1 1,30 1 1,3 0 1 2,4 1 0 2,4 0 1 7дешифратором 20, поступает на выход устройства в форме прямого кода или его дополнения до величины Н,па .Форма выдачи результата измерения (прямой код или его дополнения до величины 11 рд 1, ) зависит от номера квадранта (определяется формирователем 19) и временного положения импульса запуска относительно прямоугольного импульса с прямого выхода 1 О триггера 6 (определяется триггером 8). Например, в нечетных квадрантах (1,3) при увеличении угла поворота формируемый счетчиком 13 результат измерения увеличивается (если кодн руется длительность прямоугольного импульса с прямого выхода триггера 6) ,или уменьшается (если кодируется дпи;тельность прямоугольного импульса с .инверсного выхода этого же триггера), 20 Значит, результат измерения должен быть выдан соответственно в форме прямого кода или его дополнения до .величины М щп . В четных квадрантах (2,4) наблюдается обратная зависимостьФорма выдачи кода определяется дешифратором 20, входы которого подключены к выходам формирователя 19 (на одном выходе формируется сигнал, 30 соответствующий нахождению 6 в нечетных квадраитах, на другом - в четных квадрантах) и триггера 8, а выходы - к управлякщим входам блока 21 выдачи кода. Таблица поясняет логику работы З 5 дешифратора 20, построенного, например, на элементах И и ИЛИ.Общий код угла поворота 8 определяется по коду квадранта формирователя .19 (старшие разряды) и прямому 40 или дополнительному коду счетчика 13 (младшие разряды). Таким образом, преобразователь обеспечивает формирование и выдачу результата измерения за меньшее по сравнению с прототипом время, что особенно важно, например, в многоканальном режиме,его работы, За счет уменьшения времени измерения увеличи. вается быстродействие устройства.Зкономический эффект от использования предлагаемого преобразователя определяется его техническими преимуществами. П р и м е ч а и и е. К - соответственно прячой код и НА - его дополнение до величины Н,1, ц