Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 8( О 11 С 08 С 9/О ТЕНИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙИ ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБ(71,) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения АН Азербайджанской ССР (53) 681.325(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 428427, кл, С) 08 С 9/04, 1972.2, Авторское свидетельство СССР Иф 651388, кл. 6 08 С 9/04, 1977,3 Авторское свидетельство СССР Иф 8 664 кл. 6 08 С 9/04, 1979 3 3,(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий сельсин,выходы которого подключены к коммутатору и информационным входам блока грубого отсчета, один выход которого подключен к управляющему входу фазоинвертора, а другие выходыподключены к управляющим входам коммутатора, выход коммутатора подключен к входу первого компаратора и кинформационному входу элемента аналоговой памяти, источник напряжения питания, подклюценный к входусельсина, к опорному входу блокагрубого отсцета и церез фазоинвертор к одному входу второго компаратора, выход которого подключен кнулевому входу первого триггера и кединичному входу второго триггера,единичный выход первого .триггераподключен к управляющему входу элемента аналоговой памяти, выход которого подключен к,другому входу втопгго компаратора выходы первого ком паратора подключены к входам третьего триггера, генератор импульсов, подключенный к счетному входу четвертого триггера и к одному входу первого элемента И, другой вход которого соединен с единичным выходом пятого триггера, выход четвертого триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен квходу сложения первого реверсивного сцетцика, выход первого реверсивного счетчика подключен к входу первого дешифратора, первый элемент ИЛИ, о т л и ц а ю щ и йс я тем, цто, с целью повйшения быстродействия преобразователя, в него введенй третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, второй элемент ИЛИ, шестой триггер, счетчик, второй реверсивный счетчик и второй. дешифратор, выходы дешифраторов через второй элемент ИЛИ подключены к единичному входу первого триггера и к нулевому входу пятого триггера, выходы первого компаратора через первЙй элемент ИЛИ подключенй к одному входу третьего эле. мента И,выход которого подключен к нулевому входу второго триггера и к единичному входу пятого триггера, выход второго триггера подключен к одному входу цетвертого элемента И, другой вход которого соединен с генератором импульсов, а выход под" клюцен к счетчику, выход четвертого триггера подключен к первому входу пятого элемента И, выход первого элемента И подключен к первым входам шестого и седьмого элементов И, нулевой выход третьего триггера под" ключен к вторым входам пятого и шес1035629 того элементов И, а единицный выходтретьего триггера подключен к вторым входам второго и седьмого элементов И и к С-входу шестого триггера, О -вход которого соединен систочником команды "Пуск"; а единичный выход подключен к третьим входам второго, пятого, шестого, седь-.мого элементов И и к другому входу Изобретение относится к области автоматики ивычислительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования углового положения 5 первичных датциков в цифровой код,Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие сельсин, первичная обмотка которого соединена с источником напряжения пита ния, переклюцатель, блок грубого отсчета, входы которого соединены с вторичными обмотками сельсина и источником нарряжения питания, первые выходы - с управляющими входами пе реключателя, вторые выходы - с входами старших разрядов сцетчика, два компаратора, триггер, один из входов которого подключен к выходу второго компаратора, а выход - к одному из 20 входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - со счетным входом счетцика, выход которого является выходом устройства, вторичные 25 обмотки сельсина церез выпрямители и переключатель соединены с одним из выходов второго компаратора, другой вход которого и вход первого компаратора подключены к источнику напряжения питания, а выходы первого компаратора подклюцены к источнику напряжения питания, а выходы первого компаратора подключены к управляющим входам блока грубого отсчета, вентиля и к установочному входу счетчика Г 13 Недостатком преобразователя явля-. ется низкое быстродействие, обусловленное наличием операции выпрямле;ния фазных напряжений сельсина. третьего элемента И, выход шестогоэлемента И подключен к входу вычитания первого реверсивного счетчика,выходы пятого и седьмого элементовИ подключены соответственно к входам сложения и вычитания второго реверсивного счетчика, выходы которогоподключены к входам второго дешифратора. Известно устройство, содержащее сельсин, первичная обмотка которого соединена с источником напряжения питания, а вторичные обмотки - с входами переключателя, два компаратора, блок грубого отсчета, входы , которого соединены с вторичными обмотками сельсина и источником напряжения питания, первые выходы - с управляющими входами переклюцателя, второй выход - с управляющим входом фазоинвертора, сигнальный вход ко, торого подключен к источнику напряжения питания, а выход - к одному входу второго компаратора, другой вход которого соединен с выходом элемента аналоговой памяти, сигнальный и управляющий входы которого сое динены соответственно с выходами переключателя и первого триггера, вход которого подключен к выходу второго компаратьра, второй триггер, входы которого соединены с выходами компараторов, а выход - с одним из входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - со счетным входом счетчика, выход которого является выходом устройства, пиковый детектор, вход которого соединен с выходом переключателя, а выход - с входом первого триггера, прицем вход первого компаратора подключен к выходу фазоинвертора Г 2 3Недостатком такого преобразователя является. низкое быстродействие обусловленное тем, цто отсчет угла поворота вала в цифровой форме можно снять только один раз за период напряжения питания сельсина.Наиболее близким по техническому решению к предложенному является35629 4 3 1 Опреобразователь угла поворота валав код, содержащий сельсин, выходыкоторого подключены к коммутатору иинформационным входам блока грубогоотсчета, один выход которого подклю.чен к управляющему входу фазоинвертора, а другие выходы подключены куправляющим входам коммутатора, выход коммутатора подключен к входупервого компаратора и к информационному входу элемента аналоговойпамяти, источник напряжения питания,подключенный к входу сельсина, копорному входу блока грубого отсчета и через фазоинвертор к одномувходу второго компаратора, выход которого подключен к нулевому входупервого триггера и к единичному входу второго триггера, единичный выход первого триггера подключен к управляющему входу элемента аналоговой памяти, выход которого подключенк другому входу второго компаратора,выходы первого компаратора подключены к входам третьего триггера, генератор импульсов, подключенный ксчетному входу четвертого триггераи к одному входу первого элемента И,другой вход которого соединен с единичным выходом пятого триггера, выход четвертого триггера подключен кпервому входу второго элемента И,- сложения первого реверсивного счетчика, выход первого реверсивного счетчика подключен к входу первого дешифратора, первый элементИЛИ, входы которого соединены с единичными выходами второго и третьего триггеров, а выход подключен квторому входу второго элемента И,одинвыход первого компаратора подключен к нулевому входу второго триггера, а другой выход - к единичномувходу пятого триггера, нулевой входкоторого и единичный вход первоготриггера соединены с выходом первого дешифратора, регистр, установочные входы которого соединены,с выходами разрядов реверсивногосчетчика, а управляющий вход соеди-,нен с выходом первого компаратора,выход первого элемента И подключенк входу вычитания первого реверсивного счетчика3,Недостатком такого преобразователя является невысокое быстродействие, поскольку частота смены инфор 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мации в преобразователе равна частоте напряжения питания.Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий сельсин, выходы которого подключены к коммутатору и информационным входам блока грубого отсчета, один выход которого подключен к управляющему входу фазоинвертора, а другие выхо" ды подключены к управляющим входам коммутатора, выход коммутатора под" ключен к входу первого компаратора и к информационному входу элемента аналоговой памяти, источник напряжения питания, подключенный к входу сельсина, к опорному входу блока грубого отсчета и через фазоинвертор к одному входу второго компарато" ра, выход которого подключен к нулевому входу первого триггера и к единичному входу второго триггера, единичный выход первого триггера подключен к управляющему входу элемента аналоговой памяти, выход которого подключен к другому входу второго компаратора, выходы первого компаратора подключены к входам третьего триггера, генератор импульсов, подключенный к счетному входу четвертого триггера и к одному входу первого элемента И, другой вход ко-торого соединен с единичным выходом пятого триггера, выход четвертого триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к входу сложения первого реверсивного счетчика, выход первого реверсивного счетчика подключен к входу .первого дешифратора, первый элемент ИЛИ, введены третий, чет" вертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, второй элемент ИЛИ, шестой триггер, счетчик, второй дешифратор, выходы дешифраторов через второй элемент ИЛИ подключены к единичному входу первого триггера и к нулевому входу пятого триггера, выходы первого компаратора через первый элемент ИЛИ подключены к одному входу третьего элемента И, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера и к единичному входу пятого триггера, выход второго триггера подключен к одному входу четвертого элемента И, другой вход которого соединен с генераторомФ 10356 импульсов, а выход подключен к счетчику, выход четвертого триггера подключен к,первому входу пятого элемента И, выход первого элемента И подключен к первым входам шестого и седьмого элементов И, нулевой выход третьего триггера подключен к вторым входам пятого и шестого элементов И, а единичный выход третьего триггера подклюцен к вторым входам О второго и седьмого элементов И и к С-входу шестого триггера, 0-вход которого соединен с источником команды "Пуск", а единичный выход подклюцен к третьим входам второго, пятого, 15 шестого, седьмого элементов И и к другому входу третьего элемента И, выход шестого элемента И подключен к входу вычитания первого реверсивного счетчика, выходы пятого и седьмого элементов И подключены соответственно к входам сложения и вычитания второго реверсивного счетчика, выходы которого подключены к входам второго дешифратора. 25На фиг, 1 показана структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.Преобразователь содержит сельсин ЗО 1, первичная обмотка которого подклюцена к источнику 2 напряжения питания, а вторичные обмотки через коммутатор 3 - к входу первого компаратора 4, блок 5 грубого отсчета, выходы которого соединены с вторичными обмотками,сельсина 1 и истоцником 2 напряжения питания, а выходы - с управляющими входами коммутатора 3 и с управляющим входом фазо О инвертора 6, сигнальный вход которого подключен к источнику 2,напряжения питания, а выход - к одному из . входов второго компаратора 7, другой вход которого соединен с выходом эле мента 8 аналоговой памяти, сигнальный и управляющий входы которого соединены соответственно с выходами коммутатора 3 и триггера 9, входы 5 и В которого соединены соответственно с выходом элемента ИЛИ 10 и50 общей точкой соединения выхода второго компаратора и входа 5 триггера 11, вход В которого подключен к выходу элемента,И 12, а выход - к одному из входов элемента И 13, другой вход которого подключен к выходу генератора 14 импульсов, а выход - к счетному входу счетчика 15, выход 29 акоторого является выходом младших разрядов преобразователя, входы элемента ИЛИ 16 соединены с выходами первого компартора 4, а выход подклюцен к одному из входов элемента И 12, другой вход которого соединен с выходом триггера 17, а выход элемента И 12 подключен к входу 5 триггера 18, вход которого подклюцен к выходу элемента ИЛИ 10. Выход триггера 18 подключен к одному из входов элемента И 19, другой вход которого соединен с выходом генератора 14 импульсов и счетным входом триггера 20, Входы триггера 21 соединены с выходами первого компаратора 4. Первые входы элементов И 22-25 соединены с выходами элемента И 19 и триггера 20, вторые входы элементов И 22 -25 соединены с выходами триггера 21, а третьи входы - с выходом триггера 17, вход синхронизации ( С ) которого соединен с единичным выходом триггера 21. 0-вход триггера 17 соединен с источником команды "Пуск" ( не показан), Входы реверсивных счетчиков 26 и 27 соединены с выходами элементов И 22, 24 и 23, 25 соответственно, а выходыс входами дешифраторов 28 и 29, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ 10.в Преобразователь работает следующим образом.Напряжения 04 О О вторичных обмо" ток сельсина 1 поступают на блок 5 грубого отсчета. Этот блок, в зависимости от знака фазы указанных напряжений относительно напряжения Ол питания сельсина, снимаемого с выхода источника 2, формирует код М грубого отсчета угла поворота 9 ротора сельсина, который изменяется с дискретностьюю д 9= К 60 ( где К=0,1 5) и является выходным кодом старших разрядов преобразователя; сигналы управления коммутатора 3, который подключает к входу компаратора 4 одно из фазных напряжений О сельсина (в 1- и 4-м сектантах О = О, во 2- и 5-м сектантах О 1= О, а в 3- и 6-м сектантах О = О); сигнал управления фазоинвертором 6, который в зависимости от номера сектанта инвертирует напряжение Ол питания или пропускает его на вход компаратора 7 без изменения полярности, что нужно для обеспечения синфазности напрявого выхода триггера. 21 (,фиг.2,ж) поступает на вторыевходы элементов И 24 и 25, при этом импульсы с частотой т с выхода триггера 20 проходят через элемент И 25 на вход сложения реверсивного счетчика 27 в те" чение второго полупериода напряже" ния О ,Фиг.2,л), а импульсы .с час-.тотой . , с выхода генератора 14 че" рез элементы И 19 и 24 - на вход вычитания реверсивного счетчика 26 ( Фиг.2,и ).Так как в режиме вычитания импульсы на реверсивный счетчик 26 поступает с частотой, вдвое большей, чем в режиме сложения, он устанавливается в нулевое состояние за интервал времени равный Т/4 ( где Т - период напряжения О ) с момента перехода напряжения из положительной области в отрицательную, Нулевое состояние реверсивного счетчика 26, соответствующее амплитудному значению О (фиг,2,а), фиксируется дешифратором 28, импульс с выхода которого (Фиг.2,к ) проходит через элемент ИЛИ 10 и возвращает триггер 18 в эсходное положение "0" ( фиг.2,н). При.этом прекращается поступление импульсов генератора 14 на реверсивный счетчик 26 через элементы И 19 и 24. Триггер 9 устанавливается в положение "1" ( фиг.2,о), при этом разрешающий потенциал с единичного выхода Триггера 9 переводит элемент 8 аналоговой памяти в режим хра" нения амплитудного значения О ,напряжения О;,которое до срабатывания компаратора 7 остается практически постоянным (фиг.2,а),В момент времени, когда значение О напряжения О; становится1 Щравным текущему значению напряжения Оп (О =О ), срабатывает компа- .ратор 7, импульс с выхода которогоФиг.2,п) возвращает триггер 9 в исходное положение "0" ( фиг,2,о). Злемент 8 аналоговой памяти вновь переходит в режим слежения ( фиг,2,а).Триггер 11 устанавливается в положе" ние "Г ( Фиг.2,р), При этом разреша" ющий потенциал с выхода триггера 11 открывает элемент И 13 и импульсы генератора 14 начинают заполнять счетчик 15 (Фиг,2,с). 30 В момент времени, соответствующий переходу напряжения О. из отрицательной области в положительную, вновь срабатывает компаратор 4, импульс с первого выхода которого ( Фиг,2,г) 7 10356298 жений О; и напряжения О на выходефазоинвертора (фиг,2,а ).8 исходном состоянии триггер 17и триггеры 9, 11 и 18 находятся вположении "0", счетчик 15 и реверсивные счетчики 26 и 27 установленыв нуль, Триггер 20, выполняя функции делителя частоты Гт тактовыхимпульсов генератора 14 на два, поочередно перебрасывается из одногоположения в другое этими импульсамиа триггер 21 - выходными импульсамикомпаратора 4, срабатывающего в моменты времени, соответствующие переходу напряжения О из отрицательнойобласти в положительную ( Фиг,2,г) иобратно (,Фиг.2,д)Процесс измерения начинается с момента подачи разрешающего потенциалавысокого уровня, соответствующегоуровню логической "1". на вход "Пуск"преобразователя (Фиг.2,б), При очередном переходе напряжения Оиз отрицательной области в положительнуюимпульс с первого выхода компаратора 4 ( Фиг;2,г) проходит через элементИЛИ 16 (но не проходит через элементИ 12), устанавливает задним фронтом.триггер 21 в положение "1" (фиг.2,е)перепад потенциала с единичного выхода которого устанавливает триггер17 в положение "1" (фиг,2,в ). Приэтом разрешающий потенциал появляется на третьих входах элементовИ 22-25 и на вторых входах элементов И 22 и 23.35Импульсы с частотой 1 1 с выходатриггера 20 проходят через элементИ 22 на вход сложения реверсивногосчетчика 26 в течение первого полу О . периода напряжения О (Фиг,2,з). 8момент времени, соответствующий переходу этого напряжения из положительной области в отрицательную( фиг.2,а), вновь срабатывает компаратор 4, импульс с второго выхода которого (Фиг.2,д ) проходит через элементы ИЛИ 16 и И 12 на вход 5 триггера 18 и устанавливает его в положение "1" ( Фиг,2,н ), При этом разре"шающий потенциал с единичного выходатриггера 18 открывает элемент И 19и тактовые импульсы генератора 14с частотой Г проходят на первые вхо."ды элементов И 23 и 24, из которыхв зависимости от положения триггера21 будет открыт только один. Триггер 21 устанавливается в положение9 103 проходит через элементы ИЛИ 16,и И 12 и возвращает триггер 11 в исходное положение нО" ( фиг.2,р 7. При этом прекращается поступление импульсов генератора 14 на счетчик 15 (фиг,2,с 1 и в нем остается код пропорциональный 8 в диапазаоне 60 О. Триггер 18 устанавливается в положение "1" ( фиг,2,н), при этом разрешающий потенциал с выхода триггера 10 18 открывает элемент И 19 и импульсы генератора 14 поступают на первые входы элементов И 23 и 24, проходя через один из них в зависимости от состояния триггера 21. Триггер 21 устанавливается в положение "1", при этом разрешающий потенциал с единичного выхода триггера 2 1 ( фиг.2,е) подается на вторые входы элементов И 22 и 23,Импульсы с частотой 1 т 2 с выхода триггера 20 проходят через элемент И 22 на вход сложения реверсивного счетчика 26 в течение третьего полу- периода напряжения 0(фиг.2,з), а импульсы с частотой Г с выхода генератора 14 через элементы И 19 и 23 - на вход вычитания реверсивного счетчика 27 (фиг.2,м). Так как в ре жиме вычитания импульсы на ре,версивный счетчик 27 поступают с частотой вдвое большей, чем в ре" жиме сложения, он устанавливается в нулевое состояние за интервал времени, равный Т/4 с момента последнего перехода напряжения 0; из отрицательной области в положительную. Нулевое состояние реверсивного счетчика 27, соответствующее амплитудному значению 0 в области положительных значений 0 (Фиг.2,а) Фиксируется дешифратором 29, импульс с выхода ко 5629 .ЯОторого (фиг,2,к) проходит черезэлемент ИЛИ 10, возвращает триггер18 в исходное положение "0" ( фиг. 2, н)и устанавливает триггер 9 в положение "1" ( фиг.2,о ). При этом разрешающий потенциал с единичного выходатриггера 9 переводит элемент 8 аналоговой памяти в режим хранения амплитудного значения 0 напряжения01(фиг.2,а). В момент времени,. когда выполняется равенство 0;=Од,1срабатывает компаратор 7, импульс свыхода которого ( фиг.2,п) возвращает( фиг.2,о), при этом элемент 8 аналоговой памяти вновь переходит в режимслежения (фиг.2,а ). Триггер 11 устанавливается в положение "1"(фиг,2,р),Разрешающий потенциал с выхода триггера 11 открывает элемент И 13, иимпульсы генератора 14 начинают заполнять счетчик 15 (фиг.2,с) до момента перехода напряжения 0 иэ положительной области в отрицательнуюи очередного срабатывания компаратора 4,Дальнейшая последовательность опе- раций аналогична рассмотренной выше.Чтобы закончить процесс измерения, достаточно снять разрешающий потенциал с входа "Пуск", при этом ближайший перепад потенциала "0- 1" на С-входе триггера 17 устанавливает его в положение 0".Такое выполнение преобразователя пдзволяет получить два отсчета угла поворота в каждом периоде напряжения 0 . (О), кроме первого ( фиг.2.,с) что повышает быстродействие преобразователя вдвое по сравнению с известным.дакт писное а Филиал ППП "Патент", г, Ужгород,ул. Проектная,5837/ЯВНИИПИ осударпо делам иэ113035, Москва Тираж венного ретений цее 3 618 Покомитета СССРи открытийушская наб., д.