Устройство для определения углового положения вала

атчик -лгфАМ табл ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 1177898, кл. Н 03 М 1/48, 1984.Зайцев Н.И., Сабинин Н.ф. Индуктивный Фазовый датчик положения повы" шенной точности.- Сб. Злектронные и электромеханические устройства./Под ред, Голубева П.В., Сугормина М,А Карпенко В.М. М.: Знергия, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛО . ВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ВАЛА(57) Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике и предназначено для преобразования информа ции об угле поворота в число импульсов. Цель изобретения - повышение надежнОсти за счет использования фа зового сравнения двух последовательностей прямоугольных импульсов. В.,устройство, содержащее первый и во"рой фазовращатели, источник сипусоидального напряжения, первый и второй формирователи последовательностейпрямоугольных импульсов, введеныпять триггеров, дешифратор, два элемента И, два элемента ИЛИ, элементНЕ. Каждый фазовращатель содержитиндуктивный дифференциальный датчик положения и резистор, а каждыйформирователь - два резистора и трапфэистор, Повышение надежности преобразователя достигается путем замены амплитудных и амплитудно-фазовых преобразований сигналов датчиков однимпреобразованием с помощью Фазовогодискриминатора, основанным на Фазовомсравнении двух последовательностейимпульсов и дискретно меняющим режимработы при взаимном изменении фазысигналов двух дифференциальных дков углового положения вала. 2 и1439739 И гоГрастение относится к областиавтоматики и вычислительггой тниии предназначено для преобразованияинформации об угле поворота нала вчисло импульсов,Цель изобретения - повышение надежности за счет использования фазо-.вого сравнения двух последовательнос тей импульсов. ОНа фиг,1 представлена структурнаясхема устройства; на фпг.2 - временная диаграмма работы устоойства,Устройство содержит первый 1 ивторой 2 фазовращатели, состоящие 5каждый из индуктивных дифференциаль.ных датчиков 3 и 4 положения и резисторов 5 и 6 соответственно, источник7 переменного синусоидального напряжения, формирователи 8 и 9 последова Отельностей прямоугольных импульсов,содержащие каждый транзисторы 10 и11 и резисторы 12-15 соответственно,дискриминатор 16 импульсов, в составкоторого входят триггеры 17-19, дешифратор 20, элементы И 21 и 22,триггеры 23 и 24, элементы Иг 1 И 25 и26, элемент НЕ 27.Устройство работает следугощимобразом. 30В зависимости от потенциалоь па"пряжений, поступающих на входы дешифратора 20, па его выходах возникаютсигналы в соответствии с таблицей. 35Если при первоначальном состоянииодин или оба потенциала на выходахтриггеров 23 и 24 будут равны О, тов результате переходных процессовустройство переходит в состояниеа 23 = 1, а 24 = 1, а триггеры 17 19принимают одно из состояний 1,3,4,5(таблпца). Разберем для примера одно из первоначальных состояний.Пусть при включении схемы а 17- а 19 = 1, а 23 = а 24 = О.при этом Б 23 = а 17 + не 2 = 1 + + 01 Б 24 = а 18 + а 19 = 1 + 1 = 1Э5 О К 23 = К 24 = 1.Согласно таблице открыт выход 71 дешифратора, Ч 1 = О, Из за действия потенциалов а 23, а 24, Ж, равных О, К 17 = О, К 18 = О, К 19 = О, Б 19 = О.Из за действия этих потенциалов триггеры 17-19 установятся в состояа 7 = о; а 19 = 1; а 9 = 1; а 180; не 27 = О. Прп этом Б 23 = а 17 + НБ 27 =- 0 ++ О = 0; Б 24 = а 8 + 019 = 0 + 1 = 1,Триггер 23 опрокидывается в состо-яние 023 = 1, ри этом 024 = 0;Р 19 = 0", К 18 = 0; Б 19 = 1. Потенциалы на выходах триггеров а 7 = О;а 9 = О," а 18= 0; не 27 = а 19 = 1;Б 23 = 017 + НЕ 2 = 0 + 1 = 1; Б 24= 018 + а 19 = О + 0 = О. Триггер 24опрокидывается в состояние а 24 = О.Таким образом, устанавливается следующий режим устройства; а 23 = а 24а 1 =. 0: а 19 = О, а 18 = О, т.е.устройство принимает первоначальноесостояние 1 (таблица),Таким образомм элемент НЕ 27 осушествляет фуьгкцио переворота фазывыходного напряжения триггера 19и формирует напряжение 019. Зто необходимо для случая, если при пернокачальном включен.ги или в результатесбоя на входы К и Б триггера 19 одновременгго поступают два ьгудлевыхнала, Формирующих а 19 = 019 = 1, чтопри некогорых состояниях триггеров7 и 18 может привести к потере работоспособности устройства,Предположим другое начальное состояние; аг = 0; 019 = 0; а 18 = 1.При этом Х 1 = 0; Х 2 = 0; ХЗ = 1;У 1 - У 4 = 1; по входам К и Б триггеров 23 и 24 потенциалы равны 1, сучетом проведенного анализа, потенциалы 023 = 1, 024 = 1. На выходахэлементов И 21 и 22 потенциалы такжеравныС приходом первого импульса П к го,С приходом второго импульса П,гг триггер 17 опрокидывается в состояниь 1, При Х 1 = 1, Х 2 = О, ХЗ =. О на выходе У 4 формируется потенциал, соответствующий О. При этом на вход К триггера 23 поступает сигнал с потенциалом О, который на выхде триггера 23 формирует потенциал а 23 = О.Через промежуток времени 6,г 9 , оп" ределяемый постоянной времени тригге" ра 19, последний опрокидывается в состояние а 19 = 1. Еа выходах дешиф ратора Х 1 = 1, Х 2 = 1, ХЗ = О, по выходам У 1 - У 4 = 1, по выходам триг геров 23 и 24 К 23 = К 24 = Б 23 = Я 24 =14397- 1. Триггеры 23 и 24 остаются всостоянии 1 по выходам О. Через промежуток времени , +, определяемый постоянными времени элемента И 21 и триггера 17, триггер 17опрокидывается в состояние О. По вхо"дам дешифратора Х 1 = О, Х 2 = 1, ХЗО, по выходам У - У 4 = 1. По входуЯ триггера 23 Б 23 = 1117 + 19 = О + 1 О+ О = О, триггер 23 опрокидывается всостояние Ц 23 = 1.Таким образом, элемент ИЛИ 25 итриггер 23 осуществляют функциональную задержку состояния О по входу К 15триггера 17 и входу Я триггера 19до тех пор, пока триггер ,17 не установится в состояние С 17 = О и триггер19 не установится в состояние О 19- 1, Лишь после переключения обоих 20триггеров сигналы с их выходовперебрасывают триггер 23 в состояниеЯ 23 = 1 и снимают управляющие сигналыс потенциалом О с входов К 17 и Б 19триггеров 17 и 19, Потенциал по входу Б триггера 24 Б 24 = Я 18 + Я 19= О + О = О, триггер 23 остается в 30состоянии 023 = 1.С приходом третьего импульса Пктриггер 18 остается в прежнем состоянии Я 18 = О, состояния остальныхэлементов тоже не меняются. 35С приходом четвертого импульса11 к триггер 17 опрокидывается всостояние Ч 17 = 1. При Х 1 = 1, Х 2- 1, ХЗ = 0 на выходе дешифраторовУ 1 - У 4 = 1. По входу Я триггера 23 40Б 23 = Я 17 + ф 9 = 1 + О = 1, потенциал на выходе ( триггера 23 равен 1.С приходом подряд пятого импульса Пки на выходе П триггера 17потенциал равен О, триггер 17 опро 45кидывается в состояние 017 = О. ПриХ 1 = О, Х 2 = 1, ХЗ = О потенциалына выходах дешифратора У 1 - У 4 = 1,Б 23 = О, на выходе О триггера 23 подтверждается потенциал С 23 = 1.50С приходом шестого импульса Уона входе Э триггера 18 потенциалравен 1, триггер 18 опрокидываетсяв состояние 118 = 1, Б 24 = 1,При Х 1 = О, Х 2 = 1, ХЗ = 1 открывается выход УЗ дешифратора, УЗ = О.Триггер 24 опрокидывается в состояниеС 24 = О. Через промежуток времениф ц , определяемый постоянной вре 394мени триггера 19, триггер 19 опрокидывается в состояние С 19 = О.По входам дешифратора Х 1 = О, Х 2 = О,ХЗ = 1, по выходам У 1 - У 4 = 1. Повходам тпиггера 24 К 24 = 1, Б 24 = 1,триггер 24 остается в состоянии Я 24+ 2 , определяемый постояннымивремени триггера 18 и элемента И 22,триггер 18 опрокидывается в состояниеС 18 = О. По входам дешифратора Х 1О, Х 2 = О, ХЗ = О,по выходамУ 1 - У 4 = 1, по входам триггера 24К 24 = 1, Я 24 = Я 18 + 19 = О + О= О, триггер 24 опрокидывается в состояние Я 24 = 1,Таким образом, триггер 24 и элемент ИЛИ 26 осуществляют функциональную задержку состояния 0 навходах К триггеров 18 и 19 до техпор, пока триггеры 18 и 19 не установятся в состояние О по выходам 1.Лишь после переключения обоих триггеров сигналы с их выходов перебрасывают триггер 24 в состояние С 241. Потенциал Я 23 = 117 + Я 19= Я 18 + Я 19 = О + О = О.С приходом седьмого импульса 1 кпотенциал по входу Р триггера 17равен О, триггер 17 остается в состоянии Я 17 = О, потенциалы на выходахостальных элементов остаются прежними.С приходом восьмого импульса Окотриггер 18 перебрасывается в состояние С 18 = 1, по выходам дешифратораХ 1 = О, Х 2 = О, ХЗ = 1, по выходамУ - У 4 = 1. Потенциал Я 24 = 8 ++ 19 = 1 + О = 1, триггер 24 остается в состоянии 24 = 1.И так вплоть до 24-го импульсапотенциалы на выходах триггеров остаются неизменными, потому что не меняются фазовые соотношения на выходах схем формирователей прямоугольных импульсовС приходом 25-го импульса ПКотриггер 18 опрокидывается в состояние Я 8 = О. При этом по входам дешифратора Х 1 - ХЗ = О, по выходамУ 1 - У 4 = 1, Б 24 = Ц 18 + Я 19 = О +повторяется ситуация, аналогичная после прихода второго импульса. Пнд, которая, оканчивается состояниями Я 17 = О; (18 = О; Б 24 = 1; Б 23 = О; С 223 = С 124 = 1.И так вплоть до 44-го импульса потенциалы на выходах триггеров оста ются неизменными, потому что не меняются фазовые соотношения на выходах 10 схем формирователей прямоугольных импульсовС приходом 45-го импульса Пк триггер 17 опрокидывается в состояние Ц 17 = О, При Х 1 = О, .Х 2 = 1, ХЗ = О на выходах денифратора У 1 - У 4= 1,С приходом 46-го импульса Пкя триггер 18 опрокидывается в состояние Я 18 = 1. При Х 1 = О, Х 2 = 1, ХЗ = 1 открывается выход УЗ дешифратора УЗ =20 = О. Повторяется ситуация, аналогичная после прихода шестого импульса Пк, которая оканчивается состояниями Ц 17 = 0; Ц 19 = О; О 18 = О; Б 23щ 1; Б 24 = О; Ч 23 = Ц 24 = 1. 25С приходом 47-го импульса Пктриггер 17 остается в. состоянии Я 17О, потенциалы остальных элементовсхемы также остаются прежними.30С приходом 48-го импульса 11 к 4триггер 18 опрокидывается в состояниеЯ 18 = 1. При Х 1 = О, Х 1 = О, ХЗ = 1на выходах дешифратора У 1 - У 4 = 1,Б 24 = С 218 + С 119 = 1 + О = 1, триггер 3524 остается в состоянии Я 24 = 1.И так вплоть до 54-го импульса потенциалы на выходах триггеров остаются неизменными, потому что не ме няются фазовые соотношения на выхо дах схем формирования прямоугольных импульсов.Анализ эпюр (фиг.2) показывает,что переключение выходного триггера19 осуществляется после замены взаим"ного положения импульсов о ко иОк, не позднее, чем через один период высокочастотного синусоидальногонапряжения Ц, которым запитываютсяфазовращатели,Формула изобретенияУстройство для определения углово го положения вала, содержащее первый и второй фазовращатели, входы которых подключены к источнику переменного синусоидального напряжения, а выходы к входам первого и второго формирователей последовательностей прямоугольных импульсов соответственно, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены с первого по пятый триггеры, дешифратор, два элемента И и два элемента ИЛИ, элемент НЕ, выход первого формирователя последовательности прямоугольных импульсов соединен с П-входом первого триггера и С-входом второго триггера, выход второго формирователя последовательности прямоугольных импульсов соединен с С-входом первого триггера и с Б-входом второго триггера, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и к первому входу дешифра тора, второй вход которого подключен к выходу третьего триггера и через элемент НЕ - к первому входу второго элемента ИЛИ и к второму входу перво го элемента ИЛИ, выход которого соединен с Б-входом четвертого триггера выход которого соединен с первым входом первого элемента И и с К-входом третьего триггера, выход первого триггера соединен с третьим входом дешифратора и с вторым входом второ го элемента ИЛИ, выход которого под ключен. к Б-входу пятого триггера, выход которого соединен с Б-входом третьего триггера и с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму входу перво го элемента И и к первому выходу дешифратора, второй выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, выход второго элемента И соединен с К-входом перво го триггера, выход первого элемента И соединен с К-входом второго тригге ра, третий и четвертый выходы дешиф ратора соединены с К-входами четверто го и пятого триггеров соответственно.1439739 ь Л Я Ра оставитель И.Сидороваехред И.Моргеитал Корректор С,Черни дактор Л.Г о Заказ 6089/ одписно ВПИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д П Од,роектна водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг