Преобразователь угла поворота вала в напряжение

СОЮЗ СОВЕТСНИХаааааааааРЕСПУБЛИН аа Ог 1 ПИ А В ГЛА ПО ж г я, а тремяичые вьному мато а( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ 9. аооаоаоаа ооиОотооооо(71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения Института геологии АН АЗССР (53) 681.325(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 428427, кл. а 08 С 9/04, 1972.2. Авторское свидетельство СССР В 739609, кл. С 08 С 9/04, С 01 В 7/30 1978 (прототип).(54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВОРОТА ВАЛА В НАПРЯЖЕНИЕ, со сельсин, первичная обмотка к подключена к источнику питаи вторичные обмотки - к первым входам блока грубого измерен реэ последовательно соединен прямитель и коммутатор - к о з(др С 08 С 9/04; С О В 7/30 входу первого компаратора, выходкоторого подключен к одному входутриггера, выход источника питанияподключен к другому входу первогокомпаратора, к входу блока управления, к четвертому входу блока грубого измерения и через второй компаратор - к одному входу элемента И,один выход блока управления нодключен к пятому входу блока грубогоизмерения, а другой - к другому входу элемента И,выход которого подключен к другому входу триггера, одинвыход блока грубого измерения подключен к управляющему входу коммутатора, а другой - к одному входу сумматора, интегратор, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователявыход триггера через интегратор подкаочен к другому входу сум 112962. Преобразователь по п, 1, о тл и ч а ю щ и Й с я. тем, что блок грубого измерения содержит первый, второй и третий усилители-ограничители, первый, второй и третий триггеры, первый и второй дешифраторы, источник. напряжения постоянного тока, делитель напряжения и коммутатор, входы первого, второго и третьего усилителей-ограничителей являются нервью, вторым и третьим входами блока грубого измерения, а выходы усилителей-ограничителей подключены к первым входам первого, второго и третьего триггеров соответственно, вторые и третьи входы которых являются четвертым входом блока грубого измерения, а выходы подключены к входам первого и второго дешифраторов, источник напряжения постоянного тока через делитель напряжения подключен к коммутатору, управляющий вход которого соединен с выходом второго дешифратора, выход первого дешифратора и выход коммутатора являются соответственно первым 37 и вторым выходами блока грубого измерения, пятый вход которого является управляющим входом второго денифратора,3. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит первый и второй триггеры, компаратор, элемент И, счетчик, источник команды пуска и источник команды циклов, выход которого подключен к установочным входам счетчика, выход счетчика подключен к нулевым входам первого и второго триггеров, единичный вход первого триггера соединен с источником команды пуска, а выход подключен к одному входу элемента И, другой вход которого соединен с выходом компаратора, а выход подключен к счетному входу счетчика и еди ничному входу второго триггера, прямой выход которого является одним и другим выходами блока, а вход компаратора является входом блока управ. ления.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования угловых перемещений в пропорциональные электрические сигналы.Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сельсин, первичная обмотка которого подключена к источнику напряжения питания, а вторичные обмотки - к первым трем входам блока грубого измерения непосредственно и к входам коммутатора через выпрямитель, первый ком паратор, входы которого соединены с выходами коммутатора и источника напряжения питания, а выход - с одним из входов триггера, второй компаратор, вход которого подключен к выходу источника напряжения питания, а выход через вентиль - к другому входу триггера, и блок управления, вход которого подключен к выходу источника напряжения питания, а выходы - к другому входу вентиляи к четвертому входу блока грубогоизмерения, пятый вход которого подключен к источнику напряжения пита ния, а первый выход - к управляющемувходу коммутатора, ключ, управляющийвход которого соединен с выходомтриггера, генератор импульсов, выходкоторого через ключ соединен с входом 10 счетчика, установочные входы которого подключены к третьему выходу блокауправления и к второму выходу блокагрубого измерения, а выход счетчикаявляется выходом устройства 1, 15 Недостаток устройства -тсутствиеаналогового выхода.Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь угла поворота вала в на пряжение, содержащий сельсин, первичная обмотка которого подключена кисточнику питания, а вторичные обмотки - к первым трем входам блока грубого измерения и через последователь ио соединенные выпрямитель и комму9637 4другой вход которого соединен с выходом компаратора, а выход подключен к счетному входу счетчика иединичному входу второго триггера,прямой выход которого является одним и другим выходами блока, а входкомпаратора блока является входомблока управления 3.Недостаток известного преобразователя - малое быстродействие,обусловленное последовательным интегрированием напряжений точногои грубого измерений.Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя.Поставленная цель достигаетсятем, что в преобразователе угла поворота вала в напряжение, содержащем сельсин, первичная обмотка которого подключена к источнику питания, а вторичные обмотки - к первымтрем входам блока грубого измеренияи через последовательно соединенныевыпрямитель и коммутатор - к одномувходу первого компаратора, выход которого подключен к одному входу триггера, выход источника питания подключен к другому входу первого компаратора, к входу блока .управления,к четвертому входу блока грубого измерения и через второй компаратор -к одному входу элемента И, один выходблока управления подключен к пятомувходу блока грубого измерения, а другой - к другому входу элемента И, выход которого подключен к другомувходу триггера, один выход блока грубого измерения подключен к управляющему входу коммутатора, а другой -к одному входу сумматора, интегратор,выход триггера через интегратор подключен к другому входу сумматора.При этом блок грубого измерениясодержит первый, второй и третий усилители-ограничители, первый, второй и третий триггеры, первый и второй дешифраторы, источник напряжения постоянного тока, делитель напряжения и коммутатор, входы первого, второго и третьего усилителеи-ограничителей являются первым, вторым и третьим входами блока грубого измерения, а выходы усилителей-ограничителей под. ключены .к первым входам первого, второго и третьего триггеров соответственно, вторые и третьи входы которых являются четвертым входом блока грубого измерения, а выходы подклюЭ 112татор - к одному входу первого компаратора, выход которого подключен кодному входу триггера, выход источника питания подключен к другомувходу первого компаратора, к входублока управления, к.четвертому входу блока грубого измерения и черезвторой компаратор - к одному входуэлемента И, один выход блока управления подключен к пятому входу 10блока грубого измерения, а другой -к другому входу элемента И, выход которого подключен к другому входутриггера, один выход блока грубогоизмерения подключен к управляющемувходу коммутатора, а другой - к одному входу сумматора, интегратор, выход триггера подключен к другомувходу сумматора, выход которогоподключен к интегратору. Блок грубого измерения содержит перьый, второй и третий усилители-ограничители,первый, второй и третий триггерыблока, первый и второй дешифраторы,источник напряжения постоянного тока, делитель напряжения и коммутатор блока, входы первого, второгои третьего усилителей-ограничителей являются первым, вторым и третьим входами блока грубого измерения,а выходы усилителей-ограничителей30подключены к первым входам первого,второго и третьего триггеров блокасоответственно, вторые и третьи входы которых являются четвертым входом блока грубого измерения,. а выходы подключены к входам первого.ивторого дешифраторов, источник напряжения постоянного тока через делитель напряжения подключен к коммутатору блока, управляющий вход которого соединен с выходом второго дешифратора, выход первого дешифратора и выход коммутатора блока являются соответственно первым и вторым выходами блока грубого измерения.45пятый вход которого является управляющим входом второго дешифратора.Блок управления содерЖит первый ивторой триггеры, компаратор, элемент И, счетчик, источник команды 50пуска и источник команды циклов,выход которогоподключен к установочным входам счетчика, выход счетчика подключен к кулеви входампервого и второго триггеров, единичный вход первого триггера соединенс источником команды пуска, а выходподключен к одному входу элемента И, 1129637чены к входам первого и второго дешифраторов, источник напряжения постоянного тока через делитель напряжения подключен к коммутатору, управляющий вход которого соединен с вы ходом второго дешифратора, выход первого деыифратора и выход коммутатора являются соответственно первым и вторым выходами блока грубого измерения, пятый вход которого является О управляющим входом второго дешифратора.Кроме того, блок управления содержит первый и второй триггеры, компаратор, элемент И, счетчик, ис точник команды пуска и источник команды циклов, выход которого подключен к установочным входам счетчика, выход счетчика подключен к нулевым входам. первого и второго триггеров, 20 единичный вход первого триггера соединен с источником команды пуска, а выход подключен к одному входу элемента И, другой вход которого соединен с выходом компаратора, а выход 25 подключен к счетному входу счетчика и единичному входу второго триггера, прямой выход которого является одним и другим выходами блока, а вход компаратора является входом бло-щ ка управления. На фиг. приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 структурная схема блока грубого измерения; на фиг. 3 - структурная схе-З 5 ма блока управления.Преобразователь содержит сельсин 1, первичная обмотка которого подключена к источнику 2 питания, а вторичные - к первым трем входам 4 О блока 3 грубого измерения непосредственно и к входам коммутатора 4 через выпрямитель 5, компаратор 6, входы которого соединены с выходами комФмутатора и источника питания, а выход - с одним иэ входов триггера 7, компаратор 8, вход которого подключен к выходу источника 2 питания, а выход через элемент И 9 - к другому входу триггера 7, выход которого соединен с входом интегратора 10, выход которого подключен к одному иэ входов сумматора 11, выход которого является выходом преобразователя, и блок 12 управления, вход которого 55 подключен к выходу источника 2 питания, а выходы - к другому входу элемента 9 и к четвертому входу блока 3 грубого измерения, пятый вход которого подключен к источнику 2 питания, а выходы - к управляющему входукоммутатора 4 и к другому входу сумматора 11 соответственно. В составблока 3 грубого измерения преобразователя входят (фиг.2) три усилители-ограничителя 131-13, три триггера 14 -14, два дешифратора 15 и 16,коммутатор 17 и последовательно соединенные источник 18 напряжения постоянного тока и делитель 19 напряжения,Блок 12 управления содержит первый 20 и второй 21 триггеры, компаратор 22, элемент И 23, счетчик 24,источник 25 команды пуска и источник 26 команды циклов, выход которого подключен к установочным входамсчетчика 24, выход счетчика 24подключен к нулевым входам первого 20 и второго 21 триггеров,единичный вход триггера 20 соединен с источником 25 команды пуска,а выход подключен к одному входуэлемента И 23, другой вход которогосоединен с выходом компаратора 22,а выход подключен к счетному входусчетчика 24 и единичному входу триггера 21, прямой выход которого является одним и другим выходами блока 2, а вход компаратора 22 является входом блока 12 управления. Преобразователь работает следующим образом.Выходные напряжения сельсина 1 подаются на входы блока 3 грубого измерения непосредственно и на информационные входы коммутатора 4 через выпрямитель 5, где они выпрямляются. Усилители-ограничители 13 блока 3 усиливают (при малых амплитудах) или ограничивают (при больших амплитудах) поданные на входы блока 3 напряже- Рния, после чего осуществляется ана- лиз знака фазы этих напряжений относительно напряжения П питания источника 2 посредством фазочувствительной схемы, выполненной на триггерах 14 - 14. Состояние триггеров в любой момент отображает позиционный номер 1 60-градусного сектора угловой оси содержащего искомый угол поворо- та О . В соответствии с этим номером ( признаком 60-градусного сектора) дешифратор 15 формирует управляющий потенциал, устанавливающий коммутатор 4 в положение, при котором к7 129 первому входу компаратора 6 подключается одно из трех выпрямленных в выпрямителе 5 выходных напряжений сельсина. На другой вход компаратора 6 подается напряжение питания источника 2.В моменты, соответствующие переходу напряжения Ц питания иэ положительной области в отрицательную, срабатывает компаратор 22, но им пульсы с его выхода не проходят через элемент И 23, пока он закрыт. триггер 20 находится в положении 0)При поступлении с источника 25 запускающего импульса триггер 20 уста-. навливается в положение 1, и разрешаю. щий потенциал с его единичного выхода открывает элемент И 23. Первый же импульс с выхода компаратора 22, проходящий через элемент И 23, устанавливает триггер 21 в положение 1, при этом разрешающий потенциал с единичного выхода триггера 21 подается на соответствующие управляющие входы блока 3 грубого измерения и элемента И 9.Цикл измерения начинается с перехода напряжения я через нулевое значение из отрицательной области. в положительную. При этом срабатывает . компаратор 8, а импульс с его выхода30 проходит через элемент 9 и устанав- . ливает триггер 7 в положение 1. Через некоторое время равенство напряжений на входах компаратора 6 вызывает его срабатывание, при этом ком- З 5 паратор формирует импульс, которым триггер 7 возвращается в исходное положение О. Длительность ь, импульса на выходе триггера оказывается пропорциональной углу поворота 6 ротора сельсина.Интегратор 10 в течение длительности ь выходного импульса тригге 9ра 7 интегрирует эталонное напряжение (не показано), которое к мо менту, соответствующему. концу указанного импульса, достигает уровня ц =Кс, где К - коэффициент про 6 дф.порциональности.Одновременно с управляющим потен циалом, устанавливающим коммутатор 4 в требуемое положение, блок 3 грубого измерения выдает одно (соответствующее позиционному номеру 1 60-градусного сектора)из формируемых 5 637 8 им опорных напряжений=(1-1)Б где П =сопв 1 - максимальное значеОние напряжения Ор в пределах 60-гра. дусного сектора, Например, в первом 60-градусном секторе блок 3 выдает нулевое опорное напряжение Щ=О), во втором секторе Б =0, в третьем секторе 0=200 и т.д. С этим напряжением суммируется результат 08 измерения 9 в пределах 60-градусного сектора. Опорные напряжения формируются в блоке 3 посредством цепочки иэ последовательносоединенных источника 18 напряжения постоянного тока и делителя 19 напряжения. Выбор требуемого опорного напряжения осуществляется посредством коммутатора 17, устанавливаемого в соответствующее положение вторым дешифратором 16 при наличии разрешающего потенциала с выхода блока 12 управления.Сумматор 1 реализует операцию суммирования напряжений 0 + П. Если сумматор стробируемый, разрешением для этой операции может служить . импульс с выхода компаратора 6 (соответствующая связь показана пунктирной линией на фиг.1) . Результирующее напряжение 1 с выхода сумматора однозначно отображает угол поворота 9 в пределах всего диапазона 0-360 его изменения.0Таким образом, измерение угла О в предложенном преобразователе осуществляется за время, не зависящее от позиционного номера 60-градусного сектора, содержащего этот угол, и не превышает. В счетчик 24 предварительно с .выхода источника 26 заносится число И (в обратном коде), соответствующее требуемому числу циклов измерения. Длительность каждого цикла, в пределах которого формируеТся триггером 7 информационный импульс с длительностью о 8 , принимается равной периоду напряжения Оя . Начало первого цикла совпадает с моментом появления, первого импульса на выходе элемента И 23. После того как счетчик 24 подсчитает число К импульсов с выхода элемента И 23 (прошло требуемое число циклов измерения), он переполняется и импульсом переполнения возвращает оба триг. гера 20 и 21 в исходное положение О..Уаго илиал 9456/40 Тнраа 56 фВНИИПИ Государственного комитепо делам изобретеюф и открцт13035, Москва, Ж-М Рауаскаа ПодннсноСССРб.д4/