Преобразователь угла поворота вала в последовательность импульсов

(50 4 Н 03 М 1/3 1 ч1 т Р 13 М.А. .М, Гу иногратяева етельство СССРС 9/04, 1974.ельство СССРС 9/00, 1979.ельство СССРС 9/04, 1981,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЦТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникии может быть использовано в устройствах аналого-цифрового преобразованияугловой информации, Целью изобретения является упрощение преобразователя за счет уменьшения объема обору дования при сохранении высокой разрешающей способности, Поставленнаяцель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала, содержащий синусно-косинусный датчик 1 угла, масштабный блок 3, суммо-разностный блок 4, блок 5 формирователейогибающих меандров и блок 6 сложениянесущих, введен коммутатор 2 квадрантов,на управляющий вход которогоподается сигнал управления с блока 6сложения несущих. Введение коммутатора 2 квадрантов, управляемого с вы"хода блока 6 сложения несущих, позвоРлило вести масштабирование только одного сигнала датчика угла, имеющего.диапазон высокого уровня, что обеспечило возможность вести обработкусигналов как в масштабном блоке 3,так и в последующих блоках преобразователя с меньшим числом каналов.1 з,п, ф-лы. 8 ил,П = П . з 1 псазг., (1) 5При этом с выхода датчика 1 снимаются напряжения Сигналы П, и П поступают насигнальные входы коммутатора 2 квадрантов и на синусный и косинусный входысуммо-разностного блока 4 соответственно. В блоке 4 (фиг, 4) сигнал П,сравнивается с сигналами Ц, и Ю наэлементах 12-1 и 12-2 сравнения с выЭходов которых снимаются сигналы У и3П соответственно, имеющие частотувращения ротора датчика 1 и представляющие собой огибающие, заполненныенесущей типа меандр (фиг. 8, показаны только огибающие меандров) и сдви-,нутые между собой на 90 эл,град, ина 45 эл,грац. относительно огибающих П, и О соответственно,1Сигналы П и Ус выхода сумморазностного блока 4 поступают на соответствующие усилители-формирователи 13-3 и 13-4 блока 5 формирователей (фиг, 5) огибающих меандров, свыхода которых снимаются сигналы Пи У, заполненные несущей типа меандр (фиг. 8, показаны только огибающие меандров).Сигналы П и У с выхода блока 6формирователей огибающих меандров поступают на входы узла 14-2 устройствасложения несущих (фиг. 6), где осуществляется логическая функция(3) 1 1 Э 0243Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в устройствах аналого-цифрового преобразования угло-вой информации,Целью изобретения является упрощение преобразовй 1 еця при сохраненииего высокой разрешающей способности,На фиг, 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг,2 -10схема коммутатора квадрантов; нафиг3 - схема масштабного блока; нафиг. 4 - схема суммо-разностного блока; на фиг, 5 - схема блока формирователей огибающих меандров; на фиг,6 -15схема блока сложения несущих; нафиг. 7 - схема типового узла блокасложения несущих соответственно; нафиг, 8 - диаграмма работы преобраэователя.20Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1 угла, коммутатор2 квадрантов, масштабный блок 3; суммо-разностный блок 4, блок 5 формирователей огибающих меандров, блок 6 25сложения несущих,Коммутатор 2 (фиг, 2) квадрантовсодержит ключи 7-1 - 7-4 и инвер- тор 8,Масштабный блок Э (фиг. 3) содержит инвертор 9 и резистивные делители 10-1 - 10-6.Суммо-разностный блок 4 (фиг, 4)содержит инвертор 1 и элементы 12-1 -12-8 сравнения, выполненные на дифференциальных усилителях,Блок 5 формирователей (фиг,5) огибающих меандров содержит усилителиограничители 13-1 - 13-10.Блок 6 сложения (фиг. 6) несущих 40содержит узлы 14-1 - 14-8,Типовой узел (14-1 - 14-8) содержит (фиг. 7) инверторы 15-1, 15-2,элементы И 16 и 17, элементы ИЛИ 18,На диаграмме работы преобразователя приняты следующие обозначения;П и П -сигналы с выходов синусно 2косинусного датчика 1 угла; П, и П -сигналы с выходов коммутатора 2 квадрантов П -1 ф П 2-2 9 П выхо 50дов масштабного блока 3; О ПП - сигналы с выходовф зсумма-разностного блока 4; П - П, -сигналы с выходов блока 5 ППор ьП , П , П , П - сигналы с выхосигналы с выходов блока 6,Преобразователь работает следующим образом,4 2Синусно-косинусный датчик 1 угла записывается переменным напряжением К П зп ро з 1 п г.;К П соз рс здпд 1,(2) В результате последовательного объединения сигналов П и П в соответ ствии с выражением (3) на дополнительном выходе блока 6 сложения несущих формируется выпрямленный (продетектированный) сигнал управления П, имеющий частоту в 2 раза большую по отношению сигнала П Я ) и с перепа 5 6дами в моменты равенства (по абсолютному значению) напряжений П, и П ,датчика 1 угла. Детектирование сигналов осуществляется в узле 14-2 блока 6 сложения несущих в соответствии с его принципом действия, заключаю+4 Ы; +12 с/-; 1 ЗЛЮ 1 + ЗЬсФ 3 136243щееся в том, что при поступлении навход узла двух сигналов, заполненныхнесущей типа меандр, на его выходеобразуется выпрямленный сигнал с логическим уровнем "1" в случае совпа 5дения фаз несущих и с логическим уровнем 0" в случае противоположных фазнесущих.Сигнал О поступает на управляю 9щий вход коммутатора 2 квадрантов и 1 Одалее на инвертор 8 и управляющиевходы второго ключа 7-2 первой парыключей 7-1 и 7-2 и первого ключа 7-3второй пары ключей 7-3 и 7-4, которыеоткрываются на время, например, положительного потенциала (логическийуровень "1"),Сигнал Б с выхода инвертора 8 одчновременно поступает на управляющиевходы первого ключа первой пары клюей 7-1 и 7-2 и второго ключа 7-4 второй пары ключей 7-3 и 7-4, При этомключи 7-1 и 7-4 закрываются, поэтому на выходе первой пары ключей 7-1и 7-2 появляется сигнал, поступающий 25на информационный вход открытого вданный момент ключа, например 7-2,При отрицательном перепаде (логический уровень "0") сигнала П ч ключ7-2 закрывается, а ключ 7-1 открыва- .Оется, Таким образом, на выходе первойпары ключей 7-1 и 7-2 поочередно счастотой сигнала Б появляется тосигнал Б, то сигнал Б датчика 1 угла- Так как сигна ц 4 имеет перепады 35, в моменты равенства амплитуд (по абсолютному значению) сигналов П иБ 2 датчика 1 угла и положительныйпотенциал сигнала Бч открывает ключ7-1 и закрывает ключ 7-2 первой пары 40ключей 7-1 и 7-2 в течение временипрохождения сигнала Б, с амплитудойв диапазоне (0-0,7)Б , а отрицательный потенциал сигнала Бзакрываетключ 7-1 и открывает ключ 7-2 первойпары ключей 7-1 и 7-2 для прохождения сигнала Б датчика 1 также в тейчение времени его изменения в диапазоне (0-0,7)Б, то на выходе первойпары ключей из сигналовидат ОРчика 1 организуется сигнал Б представляющий собой кусочно-непрерывнуюфункцию с периодом, равным периоду1сигнала Б Й) датчика 1 с изменениемамплитуды в диапазоне (0-0,7 Ю 55(фиг8), Аналогичным образом работают ключи 7-3, 7-4 в диапазоне (0,7-1).В результате этого на выходе управляемого смесителя образуются два 4сигнала П, и П, причем огибающая сигнала Б имеет диапазон изменения амплитуды (О,7) Б , а огибающая сигнала Б - диапазон изменения амплитуды (0,7 - 1), что позволяет в дальнейшем масштабировать только сигналы большей амплитуды (Б ).Сигнал Б, с выхода коммутатора 2 квадрантов поступает на вход опорного сигнала суммо-разностного блока 4, а сигнал Б - на вход масштабногойблока 3.В масштабном блоке 3 (фиг. 3) прямой сигнал Б и проинвертированный сигнал инвертора 9 У преобразуется в систему многоуровневых напряжений1 1 1 П 2 - 1 т Ця-,я ю 02-3 . П- ф П-у э 02-з (фиг, 8, указанныесигналы изображены без несущей). При этом дискретность изменения амплитуды сигнала в масштабном блоке 3 определяется дискретностью изменения углового перемещения асс ротора датчика 1.Многоуровневая система сигналов1ю2-1 ф 2-2 з 2-3 э Ц-зр ПП с выходов масштабного блока 3 поступает на входы суммо-разностного блока 4, в котором указанные сигналы преобразуются в многофазную систему сигналов П, Пв, . 9, П Б, Цд, каждый1из которых по отношению к огибающей Б в сдвинут по фазе огибарщей на угол лЫ, 2 дс, 3 ьй, 7 Ы, бай, 5 ас. соответственно, имеющих за период изменения сигналаследующую смену фаз:Ц, = +7 М; -7 с, +2 с ф -7 ьЮ; +7 ьсй-бед.; +46 с.; -бйд.; +ббсВДля этого в суммо-разностном бло 1 1 ,ке 4 сигналь У П , О1 П., Пд вычитаются с сигналом Б,. Сигналы Б -П с суммо-раэностного3 Яблока 4 поступают на входы блока 5 формирователей огибающих меандров, вырабатывающих сигналы П - Б,;. заполненные несущей типа меандр. При этом фронты начальных положительных перепадов огибающих сигналов Б -У, имеют сдвиг по отношению к фройту положительного перепада сигнала Бсьсс,5 1302434 2 дс, Здор, 7 лос, бдс, 5 ды соответственно, а длительность положительных и отрицательных перепадов за периодравный периоду сигнала Б , сос".аьпя 5ет:Б, =+Здс; 23 ьсСигналы П - Б с выходов блока 5з мформирователей огибающих меандровпоступают на входы блока 6 сложениянесущих (Фиг. 6), где осуществляютсяследующие логические Функции: В результате последовательного объединения сигналов 0 - Б, в соответствии с выражением (4) на дополнительном выходе блока 6 сложения несущих Формируется выпрямленный (продетектированный) сигнал управления Б, а на основных выходах - два выпрямленных (продетектированных) сигнала Бв 1 х, и П ыд, сдвинутых один относительно другого на угол оф , со-.ф ответствующий 90 эл,град Детектирование сигналов осуществляется последовательно в узлах14-1 - 14-8 устройства сложения несущих в с.оответствии с их принципом действия,СФормированные сигналы Б , иБ. с выходов блока 6 сложения невьх асущих представляют собой периодический двухразрядный код с дискретностьюдд который может быть в дальнейшемиспопьзован для выработки импульсовприращений с последующим накоплениемв счетчике, 55Таким образом, введение в накапливаюший преобразователь угла поворота вала в код коммутатора квацрантоввыходных сигналов датчика 1 угла при указанном его соединении позволяетвести масштабирование только одногосигнала при том же количестве уровней масштабирования, что обеспечивает возможность вести обработку сигналов как в масштабном блоке, так ив последуощих блоках преобразователяс меньшим числом каналов преобразования. Это обеспечивает сокращение числа Функциональных связей, уменьшениеобъема оборудования, повышение надежности и снижение стоимости преобразователя при сохранении высокойразрешающей способности,Формула изобретения 1, Преобразователь угла поворота вала в последовательность импульсов, содержащий синусно-косинусный датчик угла, масштабный блок, выходы которого соединены с одной группой входов суммо-разностного блока, выходы которого подключены к входам блока Формирователей огибающих меандров, выходы которого соединены с входами блока сложения несущих, о т л и ч а ю щ и и с я темх чхох с целью упрощения преобразователя, в него введены коммутатор квадрантов, информационные входы которого соепинены с выходами синусно-косинусного датчика угла, управляющий вход коммутатора квадрантов соединен с дополнительным выходом блока сложения несущих, первый выход коммутатора квадрантов подключен к опорчому вкоду суммо-разностного блока, второй выход коммутатора квадрачтов - к вкоду масштабного блока, выходы синусно-косинусного датчика угла соединены с другой группой входов суммо-разчостного блока,2, ПРеобРазовахель по и, 1 х о т л и ч а ю щ и й с я тем. чхо коммутатар квадрантов "одержи четыре ключа и инвертор, вход которого является управляющим входом коммутаторакзадрантов и соединен с .правляющимивходами первого и второго ключей, выход инвертора подключен к управляющимвходам третьего и четвертого ключей,информационные входы первого и четвертого, второго и третьего ключей 4/попарно объединены и являются информационными входами коммутатора квадрантов, выходы первого и третьего, второго и четвертого ключей попарно объединены и являются выходами коммутатора квадрантов.1302434 Выл бико 0 Ъй 8 оставитель М, Сиехред Л. Олейник рова КоРРектоР И, Муска Редактор нько/56 Тираж 902ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раушс аказ 122 сно Подпи комитета ССС и открытий ая наб д,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектна