Функциональный преобразователь угла поворота вала в код

,ф,.,)ф)4 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ ЬСТВУ и ыход с управ третий ющими вход четвертыйкоммутат лементы ИЛ входы которыми первого, тре соединеьего, чет. четверто. но, а выны с выхо вертого и п го элементо ого, вто соответ ого венГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ И АВТОРСКОМУ СВИ(71) Специальное конструкторсбюро геофизического приборостИнститута геологии АН АЗССР(54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, входная обмотка которого подключена к источникунапряжения питания, а выходные синусная и косинусная обмотки через первый и второй фильтры - к сигнальнымвходам первого и второго демодуляторов соответственно, опорные входы кб. торых подключены к источнику напряжения питания, а выходы через комму татор - к первому входу компаратора блок формирования опорного напряжения, входы этого блока соединены с выходами первого и второго фильтров а выход - с входом генератора линей но-изменяющегося напряжения, выход которого подключен к второму входу компаратора, селектор октантов, его входы соединены с входной и выходны ми обмотками синусно-косинусного вращающегося трансформатора, первый выход - с первыми входами первого и второго элементов И, а второй выход - с первыми входами третьего ичетвертого элементов И, первый триггер, счетныи вход которого подключенк выходу компаратора, первый выход -к вторым входам первого и четвертого элементов И, а второй выход - квторым входам второго и третьегоэлементов И, первый и второй элементы ИЛИ, входы которых соединены с выходами первого, третьего и второго,четвертого элементов И соответственходы - с первыми входалш пятого ишестого элементов И, второй триггер,входы которого соединены с источником команды ПУСК" и с вторым выходом первого триггера, первый выходс одним управляющим входом генератора линейно-изменяющегося напряжения,а второй выход - с вторыми входамипятого и шестого элементов И и с другим управляющим входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, генератор импульсов, первый и второйсчетчики, выходы которых являютсяпервым и вторым выходами преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя, внего введены третий триггер, пятыйэлемент ИЛИ, дешифратор, формирователь, первый делитель частоты, второй делитель частоты, третий и четвертый счетчики, реверсивиый счетчикседьмой, восьмой, девятый, десятый и1170616 одиннадцатый элементы И, причем входы седьмого элемента И соединены свыходами пятого элемента И и генератора импульсов, а вь 1 ход - с входомпервого счетчика, входы восьмого элемента И соединены с выходами шестогоэлемента И и генератора импульсов, авыход - с входом второго счетчика,входы девятого элемента И соединеныс выходами. пятого, шестого элементов И и генератора импульсов, а выход - с входом сложения реверсивногосчетчика, входы десятого элемента Исоединены с выходами третьего триггера и генератора импульсов, а выходчерез первый делитель частоты - свходом вычитания реверсивного счетчика, входы пятого элемента ИЛИ соедиИзобретение относится к .автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для связи аналоговых источников информации с цифровыми вы .числительными устройствами,Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей преобразователя за счет воспроизведенияангенсной (котангенсной) зависимоси кода от угла поворота вала.На Фиг. 1 показана структурная схе. ма преобразователя, на Фиг.2 - временные диаграммы его работы.Функциональный преобразователь 15 угла поворота вала в код содержит синусно-косинусный вращающийся транс. Форматор (СКВТ) 1, входная .обмотка которого подключена к источнику 2 напряжения питания, а выходные синус. 20ная и косинусная обмотки через фильтры 3 и 4 - к сигнальным входам демодуляторов 5 и 6, опорные входы которых подключены к источнику напряжения питания, а выходы через коммута тор 7 - к первому входу компаратора 8, блок 9 Формирования опорного напряжения, входы этого блока соединены с выходами фильтров, а выход - с входом генератора 10 линейно-изменя- З 0 ющегося напряжения (ГЛИН), выход которого подключен к второму входу ком" иены с выходами пятого и шес=ого элементов И, а выход - с первым входом одиннадцатого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к входу третьего счетчика, информационный вход второго делителя частоты подключен к выходу десятого элемента И, установочные входы - к выходам разря. дов третьего счетчика, управляющий вход через формирователь - к выходу , пятого элемента ИЛИ, а выход - к входу четвертого счетчика, входы дешифратора подключены к выходам разрядов реверсивного счетчика, а выход - к первому входу третьего триггера, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ. паратора 8, селектор 11 октантов,его входы соединены с входной и выходными обмотками СКВТ, первый выход -с первыми входами первого 12 и вто-.рого 13 элементов И, а второй выходс первыми входами третьего 14 и четвертого 15 элементов И, первый триггер 16, счетный вход которого подключен к выходу компаратора 8, первыйвыход Я) - к вторым входам первого12 и четвертого 15 элементов И, авторой выход- к вторым входамвторого 13 и третьего 14 элементов И,первый и второй элементы ИЛИ 17 и18, входы которых соединены с выходами первого 12, третьего 14 и второго13, четвертого 15 элементов И соответственно, а выходы - с управляющими входами коммутатора 7, третий ичетвертый элементы ИЛИ 19 и 20, входы которых соединены с выходами первого, третьего, четвертого и первого, второго, четвертого элементов И соответственно, а выходы - спервыми входами пятого 21 и шестого22 элементов И, второй триггер 23,входы которого соединены с источником 24 команды "Пуск" и с вторым выходом первого триггера 16, первыйвыход- с одним управляющим входом генератора 10, а второй выходИ). " с вторыми входами пятого 21 и3 1170616 4шестого 22 элементов И и с другим уп ц,= ко,5 оОравляющим входом генератора 10, генеЦ = О с 5ратор 25 импульсов, седьмой элемент И 26, входы которого соединеныс выходами пятого элемента И и гене где 0 - амплитудное значение напряфж ния я питания сфорвходом первого счетчика 27, выход мируемого источником 2,которого является первым выходом - коэ ициент трансформацииустройства, восьмой элемент И 28,входы которого соединены с выходами10 Эти сигналы поочередно - в завишестого 22 элемента И и генератора симости от положения ключей коммута 25 импульсов, а выход - с входом вто. тора 7 - подключаются к одному изрого счетчика 29, выход которого яв- входов компаратора 8, на другой входляется вторым выходом устройства, де которого подается линейно-изменякщевятыи элемент И 30, входы которого 5 еся напряжение с выхода генераторач 15соединены с выходами пятого 21 шесто" 1 О. На вход генератора 1 О поступаетго 22 элементов И и генератора 25 им- опорное напряжение, пропорциональноепульсов, а выход - с входом сложения 0, с выхода блока 9, выполненного,реверсивного счетчика 31, десятый например, на основе двойной фазосдви"элемент И 32, входы которого соедине гающей цепочки,ны.с выходами третьего триггера 33 и В исходном состоянии все триггегенератора 25 импульсов, а выход че- Ры 16, 23 и 33 находятся в положениичр ез первыи делитель 3 4 частоты с по . На управляющие входы элементов Истоя иным коэффициентом деления - с 1 2, 1 5 и 1 3 , 1 4 поданы высокийвходом вычитания счетчика 3 1, пятый (фиг . 2) и низкий (фиг . 2 Г ) потенциа25элемент ИЛИ 35, входы которого соеди- лы соответственно с нулевого Ч ииены с выходами пятого 21 и шестогоединичного 9 выходов триггера 1622 элементов И, а выход - с первым (высокий потенциал подготавливаетвходом одиннадцатого элемента И 36, элементы И 12 и 15 для прохождениявторой вход которого подключен к вы- З 0 сигнала с выхода селектора 11 октанходу генератора 25 импульсов, а вы- ,та, определяющего последовательностьход - к входу третьего счетчика 37, срабатывания ключей коммутатора). Навторой делитель 38 частоты с управля- управляющие входы генератора 10 подаемым коэффициентом деления, информа- ны высокий и низкий потенциалы соотционный вход которого подключен к выветственно с нулевого Я и единичногоходу десятого элемента И 32, устано- Ц выходов триггера 23 (тем самымвочные входы - к выходам разрядов генератор блокируется). На управляютретьего счетчика 37, управляющий щий вход элемента И 32 подан низкийвход через формирователь 39 - к выхо- потенциал (фиг.2 с) с единичного выхо. ду пятого элемента ИЛИ 35, а выход - 40 да (1 триггера 33, запрещающий прохожк входу четвертого счетчика 40, выход дение импульсов генератора 25 черезкоторого является третьим выходом указанный элемент И на делительпреобразователя, и дешифратор 4 1 ну частоты.ля, входы которого подключены к выхо" Селектор 11 октанта по результадам разрядов реверсивного счетчика 45 там анализа соотношения амплитуд вы31, а выход - к одному из входов тре- ходных напряжений СКВТ 1 и фазовыхтьего триггера 33, другой вход кото- соотношений между этими напряжениямирого соединен с выходом пятого эле- и напряжением источника 2 формируетмента ИЛИ 35. кодоктанта, в пределах которогоПреобразователь работает следующим 50 находится искомый к углу поворотаобразом. 8 сигнал, соответствующий выполнениЮВыходные напряжения СКВТ 1, про- неравенства Ц, ( Ц (снимается с перпорциональные синусу и косинусу уг- вого выхода селектора) или неравенла поворотавала, проходят через ства 00, (снимается с второго вы-фильтры 3 и 4 и поступают,на сигналь.55 хода селектора)ные входы демодуляторов 5 и 6, кото- Если 0 с О , то угол 9 находит.рые выделяют их огибающие в виде ся в одном из октантов 1,4,5 или 8.сигналов постоянного тока Сигнал с первого выхода селектора15 11 проходит через элементы И 12 и ИЛИ 17 на управляющий вход коммутатора 7, замыкая тот из его ключей, который подключает меньшее из вход ных напряжений демодуляторов к одному из.входов компаратора 8.В начале г, цикла измерения подается команда "Пуск" (Фиг,2 о ) с источника 24 на единичный вход триггера 23, который устанавливается в положение " 1" (фиг.2 ), запуская генератор 10, ВыходноЕ линейно-изменяющееся напряжение Ц 1 генератора 10 (Фиг,2 а) подается на другой вход компаратора 8. Высокий потенциал с выхода элемента И 12 (фиг.2 Е) через элементы ИЛИ 19 и 20 подается на управляющие входы элементов И 21 и 22, которые срабатывают одновремен но с установкой триггера 23 в поло.жение "1" (Фиг.2), 20), так как их вторые входы соединены с выходом 0 этого триггера, Разрешающий потенциал с выхода элемента И 21 подается на управляющий вход элемента И 26, при этом последний открывается и про. пускает импульсы генератора 25 на вход счетчика 27 (фиг.26) - начинается Формирование кода 8 , пропорционального синусу угла поворотаАналогично разрешающий потенциал с выхода элемента И 22 подается на управляющий вход элемента И 28, который открывается и пропускает импульсы 35 генератора 25 на вход счетчика 29 (фиг.2 И) - начинается формирование кода 11, пропорционального осинуу угла поворота 3В момент времени когда ли нейно-изменяющееся напряжение О,г, с выхода генератора 10 становится равньгм 3 (Фиг.2 а), компаратор 8 сра- батывает (Фиг.2) и перебрасывает триггер 16 по счетному входу в поло жение "1" (Фиг.2,г). Высокий потенциал с единичного выхода Ц триггера 16 (фиг.2) появляется на управляющих входах элементов И 13 и 14. Элегант И 13 пропускает (фиг.2) сигнал с пер вого выхода селектора 11 через элемент И 1 Б 1 18 на другой управляющий вход коммутатора 7. Напряжение 3 отключается и к входу компаратора 8 подключается напряжение 0 с выхода, 55 демодулятора 6. Разрешающий потенциал с управляющего входа элемента И 21 и, следовательно, элемента И 26 снимается, так как на выходе элемента И 12 с момента времени. г устанавливается низкий потенциал (фиг,2 е), при этом прекращается поступление импульсов. генератора 25 на счетчик 27 через элемент И 26 (фиг,2) и в счетчике остается код, пропорциональный зп 6 . Разрешающий потенциал на управляющий вход элемента И 22 теперь подается с выхода элемента И 13 (фиг.2) через элемент ИЛИ 20, при этом на выходе элемента И 22 по-прежнему высокий потенциал (фиг.2 О), а элемент И 28 продолжает пропускать импульсы генератора 25 на счетчик 29 (фиг.2 м).В момент времени 1 , когда линейно-изменяющееся напряжение 1- с выхода генератора 10 становится равным Ц (фиг,2 а) вновь срабатывает компаратор 8, импульс с выхода которого (Фиг.2 ) возвращает триггер 16 в исходное положение "0" (Фиг.2 г, )При этом задним фронтом импульса с выхода Ц триггера 16 (фиг.2) уста - навливается в исходное положение "0" по входуи триггер 23 (Фиг.21), сбрасывая генератор 10, снимается разрешающий потенциал с управляющего входа элемента И 28 (Фггг.2 ц) и прекращается поступление через этот элемент импульсов генератора 25 на вход .счетчика 29 (фиг.2 й), в котором фиксируется код, пропорциональный сон 8.С момента времени г, начинается также формирование кода М 1, пропорционального С 8 6, пока на входах элементов И 21 и 22 одновременно имеется высокий потенциал (Фиг,2,ь), т.е. в течение времени й, элемент И 30 пропускает импульсы генератора 25, следующие с частотой 1 О на вход сложения реверсивного счетчика 31 (фиг.2). К концу указанного интервала времени счетчик 31 в режиме сложения импульсов генератора 25 сформирует код Ц,фб . 3 течение времени 11 , равного длительности большего из выходных импульсов элементов И 21 и И 22, выделяемого элементом ИЛИ 35 (фиг.2,0), элемент И 36 пропускает импульсы генератора 25 на вход счетчика 37 (фиг.2 н). К концу указанного интервала времени счетчик 37 формирует код Н = 1. В момент времени, соответствующий заднему фронту импульса с выхода элемента ИЛИ 35, формирователь 39 выдаетимпульс (фиг.2 п), которым разрешается установка в делителе 38 частотыкоэффициента деления, равного кодусчетчика 37, триггер 33 устанавливается в положение "1" по входу б 5при этом разрешающий потенциал с еговыхода 3 (фиг.2 с) подается на управляющий вход элемента И 32, который открывается и пропускает(фиг.2 ) импульсы генератора 25 через делитель 34 частоты с постояннымкоэффициентом деления 1( (фиг.2) навход вычитания реверсивного счетчика. 31, содержимое которого 81 начинаетуменьшаться, Одновременно импульсы 15с выхода элемента И 32 через делитель 38 частоты с управляемым коэффициентом деления (в данном случаес коэффициентом деления 17, установка которого быпа рассмотрена) проходят на вход счетчика 40 (фиг.2 Х). Вмомент времени, соответствующий об- .нулению реверсивного счетчика 31,срабатывает дешифратор 41 нуля, импульс с выхода которого (фиг.2) воэвращает триггер 33 в исходное положение "0" по входу(фиг.2 с). Приэтом снимается разрешающий потенциал с управляющего входа элемента И 32и прекращается поступление импульсов 30генератора 25 на вход вычитания реверсивного счетчика 31 через делитель34 частоты (фиг.2 у) ина входсчитчика40 черезделитель 38 частоты (фиг2 х),В результате в счетчике 40 будетсформирован код 1, пропорциональпьпЪед 8. тХ,Й=(2)"ггде Т - интервал времени, в течениекоторого работает счетчик 40, 40подсчитывая импульсы, следующие с частотой 1/8Учитывая, что за время Т списывается код 8, реверсивного счетчика 31Н ., 45Т = - (3)71ополучим, подставляя (3) в (2)К,Н,:1 - .ц 50Так как.код Ц является функцией.синуса угла поворота 9 , а код 1функцией косинуса того же угла, кодЙ 5 связан с 0 тангенсной зависимостью.Если Ос О 1, то угол 8 находится 55в одном из октантов 23, 6 или 7.Для иллюстрации работы устройства вэтом режиме воспользуемся фиг,2, причем диаграммы Фиг.2 ей теперь будут отражать состояние элементов И 15, 14, 22 и 21, а диаграммы фиг,2,м - элементов И 28, 26 соответственно. Сигнал с второго выхода селектора 11 октанта проходит через элементы И 15 и ИЛИ 18 на управляющий, вход коммутатора 7, которьп подключает меньшее из .выходных напряжений демодуляторов ( 0 ) к одному пз входов компаратора 8. В начале цикла измерения, как и прежде, командой "Пуск" (фиг.29) триггер 23 устанавливается в положение "1" (фиг.23), запуская генератор 10 (фиг.20) и вызывая одновременное срабатывание элементов И 22 и 21 (Фиг.2 ро), ца управляющих входах которых - высокий потенциал с выхода элемента И 15 (Фиг,2 е), поданный через элементы ИЛИ 20 и 19 соответственно. Высокий потенциал с выхода элемента И 21 разрешает прохождение импульсов генератора 25 через элемент И 26 ца вход счетчика 27 (Фиг.2 й), а высокий потенциал с выхода элемента И 22 разрешает прохождение импульсов того же генератора через элемент И 28 на вход счетчика 29 (фиг.2 л).В момент времени 11 , когда линейно-изменяющееся напряжение 0 и 1 с выхода генератора 1 О становится равным ц (Фиг,2 а), компаратор 8 срабатывает (фиг.2 к) и перебрасывает триггер 16 в положение " 1" (фиг.2,). Вы сокий потенциал с выхода Ц триггера .16 (Фиг.2) появляется на управляющих входах элементов И 13 и .14. Элемент И 14 пропускает (фиг.21) сигнал с второго выхода селектора 11 через элемент ИЛИ 17 на другой управляющий вход коммутатора 7.Напряжение 0 отключается и к.вхо ду компаратора 8 подключается напряжение 01 с выхода демодулятора 5. Разрешающийпотенциал с управляющих входов элементов И 22 и 28 снимаетбя, при этом прекращается поступление импульсов генератора 25 на счетчик 29 через элемент И 28 (Фиг.2,) и в счетчике остается код Ц , пропорциональный сов 0 . Разрешающий потенциал науправляющий вход элемента И 21 теперь уже подается с выхода элемента И 14 (Фиг.2) через элемент ИЛИ 19, при этом на выходе элемента И 21 по-преж. нему высокий потенциал (фиг.2 ц), а элемент И 26 продолжает пропускать9 11 импульсы генератора 25 на счетчик 27 (фиг.2 Н).В момент времени 1 , когда линейно-изменяющееся напряжение 1 с выхода генератора 10 становится равным 0 (фиг.2 а), вновь срабатывает компаратор 8, импульс с выхода которого (фиг.2 ) возвращает триггер 16 в исходное положение "0" (фиг.2,). Одновременно устанавливается в исходное положение "0" триггер 23 (фиг.23) сбрасывается генератор 10 (фиг.2 а), снимается разрешающий лотенциал с управляющего входа элемента И 26 1 70616 10(фиг.2 ц) и прекращается поступлениечерез этот элемент импульсов генератора 25 на вход счетчика 27 (фиг.2 и),в котором фиксируется код 8 пропор 5 циональный з 1 п 6,Формирование (при О О, ) кода"кД -К - пропорционального сд 91осуществляется в последовательности,10 рассмотренной для случая формированиятангенсной зависимости /0 с 0(,Таким образом, преобразовательформирует синусную, косинусную, тангенсную (котангенсную) зависимости.1170616 Рг(Й Очаг тавитель А.Смирнохред Т,Фанта Редактор Т.Митейк ектор 0;Тиго акаэ 4715 5 ал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектн 4 Тираж 87 НИИПИ Государств по делам изобре 3035, Москва, ЖПодписноеного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д.4/5