Преобразователь угла поворота вала в код

(54 Н 03 М 1/44 ТЕНИ ОРСНОМУ ЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ САНИЕ ИЗО(56) Авторское свидетельство СССР674069, кл, С 08 с 9/00, 1979.Авторское свидетельство СССР830471, кл, С 08 С 9/04, 1981. (54)(5) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий источник переменного напряжения, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика угла, масштабный блок, выходы которого соединены с входами суммарноразностного блока, выходы которого соединены с первыми семью входами блока формирователей огибающих меандров, выходы которого соединены с входами блока сложения несущих, выходы которого соединены с входами логического блока, о т л и-. ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности преобразования, в него введен блок управления фазой, выходы синусно-косинусного датчика угла соединены с восьмым и девятым входами блока формирования ающих меандров и с входами блока управления фазой, управляющие входы которого соединены с первым и вторым выходами блока формирователей огибающих меандров, а выходы - с входами масштабного блока.2. Преобразовательпо п.1, о т - л и ч а ю щи й с я тем, что блок управления фазои выполнен в виде двух фазочувствительных детекторов, четырех инверторов и четырех ключей, входы гервого и второго ключей являются входами блока и соединены с входами первого и второго верторов соответственно, выходы первого и второго инверторов соединены с входами соответственно третьего и четвертого ключей, выходы первого и третьего ключей соединенымежду собой и являются вторым выходом блока, входы фазочувствительныхдетекторов являются управляющимивходами блока, а выходы соединеныс управляющими входами первого ивторого ключей и входами третьегои четвертого инверторов, выходикоторых соединены с управляющимивходами третьего и четвертого ключей соответственно.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройстваханалого-цифрового преобразованияугловой информации, 5Цель изобретения - упрощение иповышение надежности преобразователя.На фиг.1 приведена структурнаясхема преобразователя угла поворотавала в код, на фиг.2 - структурнаясхема блока управления фазой, наФиг.З - структурная схема масштабного блока, на фиг.4 - структурнаясхема суммарно-разностного блока",на фиг,5 - структурная схема блокаформирователей огибающих меандров,на фиг,6 - структурная схема устройства сложения несущих, на фиг.7структурная схема каждого из узловустройства сложения несущих, на3 Офиг,8 - структурная схема логического блока, на фиг.9 и 10 - временныедиаграммы, поясняющие работу преобразователя.Преобразователь (фиг,1) содержитисточник 1 переменного напряжения,синусно-косинусный датчик 2 угла,блок 3 управления фазой, масштабныйблок 4, суммарно-разностный блок 5,блок 6 формирователей огибающих ме- ЗОандров, блок 7 сложения несущих илогический блок 8,Блок 3 управления фазой выполненна ключах 9, инверторах 10 и Фазочувствительных детекторах (ФЧД) 11.Масштабный блок 4 (Фиг.3) можетбыть выполнен на матрицах типа РРили резистивных делителях 12-112-6, входы которых соединены с соответствующими входами масштабного 4 Облока 4. Номинальные значения резисторов резистивных делителей выбираются в соответствии с заданным коэффициентом передачи,Суммарно-разностный блок 5 45(фиг.4) выполнен на элементах 13-113-7 сравнения напряжения, представляющих собой, например, дифференциальные усилители.Блок 6 формирователей огибающих 1 Омеандров (фиг.5) состоит из усилителей-ограничителей 14-1 - 14-9, входыкоторых соединены с выходами синуснокосинусного датчика 2 угла и выходамисуммарно-разностного блока 5. Выходы уусилителей-ограничителей являютсявыходами блока 6 формирователей огибающих меандров,Блок 7 сложения несущих (фиг,б)состоит из узлов 15-1: 15-2 - 15-4 иэлементов ИЛИ 16,Каждый из узлов 15 (фиг.7) содержит инверторы 17, входы которых соединены с входами элемента И 18, а выходы - с входами элемента И 19, выходы элементов И 18 и 19 соединеныс входами элемента ИЛИ 20,Логический блок 8 (фиг,8) состоитиз дифференцирующего блока 21 и селектора 22 импульсов.Преобразователь угла поворотавала в код работает следующим образом.Источник 1 переменного напряжениязаписывает синусно-косинусный датчик2 угла напряжениемП =П, я 1 пяй, (1)где П - амплитуда напряжения;И - круговая частота.При этом с выхода датчика 2 снимаются напряженияП, =Щ,яп р япи (2)П =Ы 3,соя р с я 1 пы(3)где к - коэффициент передачи датчика 2,р - число пар полюсов датчика 2;- угол поворота ротора датчика 2,Сигналы П и У поступают на входыблока 3 управления фазой этих сигналов и на два входа блока 6 Формирователей огибающих меандров. С первыхдвух выходов блока 6 снимаются сигналы 02 и У,1, имеющие частоту вращенияротора датчика 2 и представляющиесобой огибающие, заполненные несущейтипа меандр, имеющие одинаковые исоответственно противоположные фазыотносительно питающего напряженияПо (на фиг.9 показаны только огибаюцие меандров).Сигналы 13,1 и П, сдвинутые междусобой на 90 эл, град, поступают науправляющие входы блока 3 управленияфазой и далее на фазочувствительныедетекторы 11, где из них Формируютсяогибающие Ц и П без наполнения неЗ "1сущей. Выходной сигнал П фазочувствительного детектора 11 - 1 поступаетна управляющий вход ключа 9-1 парыключей 9-1 и 9 - 2, который открывается на время, например, положительного потенциала (логический уровень"1") огибающей П.Этот сигнал одновременно инвертируется инвертором 10-3 и пос.тупаетна управляющий вход ключа 9-2 парьгключей 9-1 и 9-2 отрицатепьным потенциалом. При этом ключ 9-2 закрывается. Поэтому на выходе пары ключей 9-1 и 9-2 появится сигнал, поступающий на сигнальный вход открытого в данный момент ключа 9, например 9-1. При отрицательном потенциале (логический уровень "0") огибающей ц ключ 9-1 закрывается, а ключ( О9-2 открывается,Таким образом, на выходе пары/ключей 9-1 и 9-2 поочередно с частотой огибающей появляется то прямой,то инвертированный сигнал Ц, но 5так как этот сигнал в каждый полупериод изменяет свою фазу несущей напротивоположную, то на выходе парыключей 9-1 и 9-2 формируется сигналЦ содной и той же фазой несущейи огибающей, имеющий один и тот жезнак.Лналогичньп образом из сигналаЦ датчика 2 на выходе пары ключей(9-3 и 9-4 формируется сигнал ц с од2ной и той же фазой несущей, совпада(ющей по фазе с несущей сигнала ЦВ результате этого частота повторения огибающей выходного сигналац, (ц ) первой (второй) пары ключей 9 30с периодом Т удваивается по сравнегнию с частотой огибающей сигналаЦ(Ц 2) с периодом Т, (Фиг. 9) . Сигналы Ц и Цс выходов блока 3 35 управления фазой поступают на входы масштабного блока 4., где сигналы(О( и Цг преобразуются в систему многоуравневых переменных напряжений(ЦЦ, Ц 9 иЦЦ,Ц (на 40 фиг.9 указанные сигналй изображены без несущей) При этом дискретность изменения амплитуды сигналов в масштабном блоке 4 определяется дискретностью изменения углового перемещения ь м ротора датчика 2.Многоуровневая система сигналов Ц/ ( ( Ц., ф Ц-гЦ-ЦгЦг-Цг-гь Цгс выходов блока 4 масштабирования поступает на входы суммарно-разностно О го блока 5, в котором указанные сигналы преобразуются в многофаэную( систему сигналов Ц, ц; ц(, ц, ц (с удвоенной частотой синусного и косинусного сигналов датчика 2, 55 каждый из которых по отношению к соседним сдвинут по фазе огибающейна угол Ьсб Для этого в суммарно-разностцом блоке 5 из сигналов Ц Ц Ц(.2,(Ц,вычитается сигнал Цг, а из сигналов Ц , Ц , Ц , Ц - сигнал Ц7 ф 2-фСигналы с выхода суммарно-разностного блока 5 совместно с сигцалами ци цг датчика 2 поступают на входы блока 6 формирователей огибающих меандров, вырабатывающие сигналы ц - ц (Фиг.10), заполненные несущей типа меандр, При этом фронты положительных перепадов сигналовЦу, Цв (фиг,О) имеют сдвиг ло отношению друг к другу на уголФронт положительного перепада сигнала 33 по отношению к Фронту отрицательного перепада сигнала Ц( также имеет сдвиг на угол ь М . аронты положительных перепадов сигналов1(9-Ц по отношению друг к другу сдвинуты на ту же угловую величину. Длительность положительного потенциаласигналов Ц, Ць и /30, Цг и Цо ЦВи ц , (Фиг.10) пропорциональны соответственно Я ьаб ам, 4 , 2 Ьь,.Сигналы Ц - Цс выхода блока бформироватепей огибающи;с меандровпоступают на входы блока 7 сложениянесущих (Фиг.б), где осуществляютсяследующие логические функции:ц =цц +цц0 6 9Ц,=Ц +Ц,Ц/ ЦО Ц 04 30, 1 О,В результате последовательногообъединения сигналов ЦЗ-Ц в соответствии с выражением (4) на выходеблока 7 сложения несущих Формируются два выпрямленных (продетектированных)сигнала ц, и ц( (Фиг.10), смещенные один относительно другого наугол ь м, , соответствующий 90 эл,град,Детектирование сигналов осуществляется последовательно в узлах 4-114-4 блока 7 сложения несущих всоответствии с их принципом действия,заключающимся в том, что при поступлении на вход узла 14 двух сигналов,заполненных несущей типа меандр, наего выходе образуется выпрямленныйсигнал с логическим уровнем "1", вслучае противоположных фаз несущихи с логическим уровнем 0 в случаесовпадения фаз несущ(их.Сформированные сигналы Ц( и Цс выходов блока 7 сложения несущихпоступают на входы логического блока8 (фиг.1) и далее на входы дифферен-цирующего блока 21 и управляющие входы селектора 22 импульсов (фиг.8),В дифференцирующем блоке 21 осуществляется дифференцирование сигналов0,2 и Бд по переднему и заднему фронтам с формированием импульсов приращения угла У Б, и У У, соответствен.10но,Эти сигналы поступают на сигнальные входы селектора 22 импульсов,.где они распределяются по соответствующему выходу Б , У В зависимости от направления вращения вала.Таким образом, введение в преобразователь угла поворота вала в кодблока 3 управления фазой при указанном его соединении позволяет вести обработку сигналов в послецующихблоках преобразователя на повышенной(удвоенной)частоте одними и теми жеэлементами преобразователя. Этообеспечивает сокращение числа Функциональных связей, уменьшение объема оборудования, повышение надежности и снижение стоимости преобразователя при сохранении высокой разрешающей способности.Количество каналов преобразования сигналов, которое в предлагаемомпреобразователе остается неизменным,независимо от увеличения разрешающей способности, равно трем (сигналы 0, 0 д и 0 ),Изменяемое количество каналов зависит от разрешающей способности преобразователя и в предлагаемом преобразователе при разрешающей способности 32 р (5 двоичных разрядов) составляет шесть каналов (сигналы УУ,) . Таким образом, общее число каналов преобразования при разрешающей способности 32 р в предлагаемом преобразователе составляет девять, а в известном - шестнадцать каналов.1169167 г и,о юГ Огг хМ а)С) иг.) оставитель А.Сидоренкоехред О, Ващинина ктор Аг,Шанд ктор В.Бутяга каз 4 пис митета открыт ая наб 9/54 Тираж 872 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Рауш