Преобразователь угол-код

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сеов СоветскихСоциапистичесникреснубпик72 О 456 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, свид(22) Заявлено 05,10.77 (21) 2с присоединением заявки,В 1)М. Кл. 4362 08 С 9/О уааратааиай канктат СССР 3) Приорнте Опублик(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ свести точнос си- сфор 1Предлагаемое устройство относится к области автоматики и вычислительной техники.Устройство может быть использовано в системах управлении для ввода угловых величин в цифровую вычислительную машину, а также в системах автоматического регулирования, связанных с угловыми перемещениями.,В настоящее время широкое распространение получили преобразователи, построенные по принципу: угол-фаза-временной интервал-код, в которых в качестве фазовращателя используется нусно-косинусный вращающийся тран матор (СКВТ). Наиболее существенными характеристиками преобразователей являются точ ность и быстродействие. Но как в теории так и в практике повьш 1 енке точности приводит к уменьшению быстродействия, а повышение быстродействия - к умень шенню точности. А отсюда стремление к минимуму противоречие междутью и быстродействием.Известны преобразователи угол-код,отсчетная часть которых построена такимобразом, что принципиально исключается ф ряд ошибок преобразования 13.Наиболее близким к предложенномупреобразователю является преобразовательтол-код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен ко входу Огенератора синусоидального напряжения,первый и второй выходы которого соединены с входными обмотками фазовращателя, выходные обмотки которого соединены с первыми входами переключателей,выходы которых через соответствующие нуль-органы подключены к первым входам первых четырех элементов И, второй выход генератора синусоидального напряжения соединен со вторыми входами переключателей и со входом блока упраиле ния, первый выход которого соединен с третьими входами. переключателей и вто рыми входами первого и третьего злемен72045 6 ных импульсовр анализатор э квадранта,переключатели 7 и 8 (электронные),нуль-органы 9 и 10, блок 11 у.,рввления,корректор 12 стробирующих импульсов,элементы 13-18 И, триггеры 18 и 20,элемент 21 ИЛИ, й, - разрядный счетчик 22.Фазовращатель 1 предназначен дляпрео 0 разования углового перемещения в 0 изменение фазы выходного напряженияи представляет собой вращаюгцийся трайсформатор типа СКВТ; две входные о 0- мотки вращающегося трансформаторавоз 0 уждаются двумя синусоидальныминапряжениями, сдвинутыми относительнодруг друга на постоянный уголС двух выходных 00 мэтек (с,ю.;усвойи косинусной) снимаются два напряжения, фазы которы изменяются пропорци 2 О онально углу поворота ротора СКВТ, 1 енератор 2 импульсов предназначен дляполучения прямоугольных импульссГенератор 3 спнусоидальпого двухфазлого напряжения прецназначен для получейя напряжения питания обмоток врацающегося трапсформатора и состоит изформирователя синусоидального напряжения., фазорасщепителя и двух усилителей.Формирователи 4, 5 счетных импульсов предназначены для получения импульсов, соответствующих переднему и заднему фронтам импульсов от генератора 2.Ътектрсшые переключатели 7 и 8предназначены для подключения вторичныхо 0 мотох фазс праща тел я 1 и второго выхода генератора 3 ко входам нуль-орга.нов 9 и 10.Анализаи ор С квадранта предназначендля спределен;ь, квадранта где в текущий момент находится измеряемый угол. Целью настояще. о изо:ретения является устранение указанных недостатков, т. е, повышечпе 0 ыстродействия прео 0 разователя. Это цосгигается тем, что в лрео 0 разователь вьедены формирователи импульсов, сорректор стро 0 ирукгщих импульсов и анализатор квадранта, выход, которого соединен с первым входом корректора стро 0 ирующих импульсов, второй вход которого соецинен с третьим ваходом блока управления, первый вьг:,од - со вторым входом второго элемента И и четвертым входом первого переключателя, второй выход - со вторым входом четвертого элемента И и четвертым входом второго переключат пя, выход ге церат ора импульсов соединен со входами формирователей импульсов, выходы которых соединены со вторыми входами пятого и шес-того элементов И, выходные обмотки фазовращателя соединены с первым и вторым входами анализатора квадранта, третий вход которого соединен со вторым выходом генератора синусоидального натов И, выходя которых соединены с первыми входами соответствующих триггеров, выходы второго и четвертого элементов И соединены со вторыми входами соответствующих триггеров, второй выходблока управления соединен с первым входом й -разрядного счетчика и с третьими входами триггеров, выходы которыхсоединены с первыми входами пятого ишестого элементов И, выходы которыхчерез элемент ИЛИ соединены со вторымвходом й,-разрядного счетчика 21.Указанное устройство, о 0 ладая высокой точностью прео 0 разования угла в код.,имеет следуюгцие недостатки.1, цикл кодирования занимает четырепериода питающего напряжения.2. Нуль-органы должны быть достаточно сложными, чтобы на своих выходахобеспечивать импульсные сигналы толькопри положительном переходе через нульсинусоидальных напряжений, тогда какобычные компараторы, применяемые вкачестве нуль-органов, на выходе имеютлогический перепад,пряже лия.На фиг, 1 представлена блок-схема прео 0 разователя, на фиг. 2-5 - временные диаграммы работы прео 0 разователя,Прео 0 разователь угол-код содержит фазовращатель 1, генератор 2 импульсов, генератор 3 синусоидального напряжения, формирователи 4 (по переднему фронту) и 5 (по заднему фронту) счетНкль=-ср ацы О и 10 предназначеныдля фиксации мом,цта положительного перехода синусоидального напряжения через нуль, 1 лск 1 1 управления предназначен для выработки управляющих сигналов, подаваемых па электрсш 1 ые переключатели 7 и 8, на элементы 13 и 15 И, на корректор 12 стробирующих импульсов а также цля подачи сигнала сброса на триггеры 19 и 20 и о, ,азрядный счетчик 22, Элемснты 13 - 16 И предназначены цля определения очсредности прохождения опорных сипалов и сигналов от синусной ц косинусцой обмоток, Кэрректор 12 стробирующих импульсоа предназначен для корректировки по длительности и сдвигу во времени управляюгцих им"ульсоа, подаваемых на электронны церрключате5 72045 Сли 7 и 8 и элелленты 13 - 16 И, Триг, геры 19 и 20 предназначены для вь 1 рарботки временных интервалов, пропорциональных фазовым сдвигам. Элементы17, 18 И и элемент 21 ИЛИ предназ 5 лначены для пропускания счетных импульсов от формирователей 4 и 5 импульсов.ни. - разрядный счетчик 22 предназналчен для подсчета импульсов, число которых пропорционально углу поворота ротора СКВТ,сРабота предлагаемого устройства протисходит следующим образом.Две входные Обмотки фазовращателя1 возбужда.отся двумя синусоидальными 15снапряжения:ли, сдвинутыми Относительномдруг друга на 90 . Эти два напряженияй,получены в генераторе 3 синусоидадьного двухфазного напряжения. фазы цап-,хряжений =.ыходных обмоток вращающегосся трансформатор 11 фазоврашателя 1 затвисят от угла повсрота ротора, Работавпредлагаемого преобразователя поясцяеткся временными диаграммами, представС 1ленными на фиг. 2-;-э, Каждая из пред8ставленных диаграмм соответствует одному из четырех квадрацтоь, В котооыхипроизводится изллероние угла поворотаротора фязовра 1 цателя 1. 30 где 1 - угол, цз 1.ерэцный сицусцой обМОТКОй,1 Я -- )- угол из 1 лереццый косицуснойПобмогкой.Аналогично происходит измерение углов в других квадряцтах (временные аиагряммь 1 2, 3, 4). Отличие зяклю 1 яетсялишь и том, что для разных углов поразному располагаются стробируло.ци импульсы И11 ИЕ, Кяк Видно из Вр;меиАнь 1 х циягряд 1 и 1, 2, 3, 4 М 1 ксимя 1 пынн.время кодирования составляет три периода опорного 11 яиряжец 11 я,Одно из выходных напряжений генератора 3, .принятое за опорное на диаграммах обозначено И . Напряжец 11 я, снимаемые с сицусной и косинусцой обмоток,лфязоврашателя 1 - И и И Соответственно.35Блок управления 11 вырабатывает стробирующпй импульс И, для включения опорных сигналов, перекрывающий по длительносги момент положительного перехода40через нуль опорного напряжения И в начале перво 10 периода.Кроме того, этот же импульс Ие подаегся на первые входы первого 13 итретьего 15 элементов И, Стробирующий45 импульс Иг, вырабатываемый блоком 11 управления, подается на вход корректора 12 стробирующих импульсов, с выхода которого стробируюшие импульсы ИА и Ие (фиг, 2-5) подаются на электронные пе 50 реключатели 7, 8 и второй 14 и четвертый 16 элементы И. Коррекция стробируюших импульсов И и И осуществляется в соответствии с сигналами, поступаюш 1 л 1 ли В корректор 12 стробирующих им, 55 пульсов из анализатора б квадранта; на входы которого подаотся напряжения выходных сбмоток фазовращателя 1-И 11, И я т 11 кже ОНОрцое напряжение И 1 6Ия фиг. 2 изобряжела премецц 11 я диягПаллма М 1 для измеряемого у 1:П 1 Ф.уКогда электронные переключатели 7 и8 находятся В положен 11 1, опредеяемым стробирующим сигналом И цаход нуль-оргяцов 9 и 1 0 подается опорое напряжение 11 И в МОмЕнт ЕГО ПОожительного 1 ереходя через нуль ня выодах нуль-органов 9 и 10 возникаютерепады, которые 1 рц совпадении сотробэм ИВ создают ня Выходах элеменов 13 15 И ло ические уровни, устаявливающие тригцеры 19, 20 в состоя-1 е "1, Элементы 17, 18 И открываютя и импульсы И и 1, через эле 1.Ф Рецт 21 ИЛИ н 1111 П 1 яют по 1 упать в- разрядный счетчик 2, 110 Второмериоде опорного няпряжецця Ид ца выоде блока 1 упряв 11 ец 11 я появляетсятробируюший импульс И,р (фцг. 2) косрый после коррекции цо длительностивиде двух идя 1 тичных (дл;1 случая,Огдя 1 . - , ) импульсов И, ., И ПОупяет на электронные переключатели 7,и устанавливает цх В положение 2.положец 11 и 2" входы 11 чль-Органов 90 поцк,"ючяотся к выходы.м обмотам фязовряшател 11 1; к цул 1.-эргану 9под:л очяется синусняя обмотка, я кц;1 ье Органу, 0 косцнусная Обмотка,8 моме 1 ггы положи 1 ельцого перехода через нуль сьп ус 110 го и косин;сцого напряжения И,;1 1 Л 11 я Вь 1 ходях нул 1, Органов ВОзц 11 С 1;о Г перепады, кот Орьге при совпадецц,. сс стра.ами Ид и И со;зде 1 от на ВЬ 1 ходях элементов 1 4 и6 И импУльсы; ) устацяелиВя 10 шие трцг геры 19 и 201 В состояние "0. Элементы 17 ц 18 И закрываются и прохожг 1 ение импульсов И и И преиряшаютсяСМЙОчевидно, что су.мярць 1 й коц с"1 ет 1 ифщ кя будет пропорцп 01 лалец;7 720456Предлагаемый преобразователь уголв код обладает следующими положительны- к ми качествами по сравнению с прототипом. р1. Повышено быстродействие устройст-, н ва: в прототипе цикл кодирования состав- т ляет четыре периода опорного напряжения, с а в предлагаемом устройстветри пес риода опорного напряжения. в2, Упрощено схемпое решение нуль-ор д ганов: в прототипе необходимо иметьХ сложные схемы нуль-органов, формирую- н щих импульсные сигналы, тогда как впредлагаемом устройстве, благодаря вае- т денным в преобразователь угод-код ана 1 Б в лизатору квадранта и корректору стробирующих сигналов, допустимо использование простых компараторов, имеющих на1) своих выходах обычный логический перепад. о При этом внесенные изменения не сни; жают точности преобразования, дости"нутой в прототипе. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Преобразователь угол-код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы которого соединены с входными обмотками фазовращателя, выходные обмотки которого соединены с первыми входами переключателей, выходы которых черезсоответствующие нуль-органы подключены к первым входам первых четырех элементов И, второй выход генераторе сйнусоидального напряжения соединен со вторыми входами переключателей и со входом блока управления, первый выход которого соединен с третьими входами переключателей и вторыми входами перого и третьего элементов И, выходыоторых соединены с первыми входамиоответствую 1 пи:; т,.иггеров, выходи втоого и четвертч о элементов И соединеы со вторыми входами соответствующихриггеров, второй выход блока управленияоединен с первым входом а -разрядногочетчика и с третьими входами триггеров,ыходы которых соединены с первыми вхоами пятого и шестого элементов И, выоды которых через элемент ИЛИ соедиены со вторым входом О. - разрядногочетчика, о т л и ч а ю щ и й с яем, чтос целью повьпцения быстродейстия преобразователя, в него введены формирсвал ели импульсов, корректор стробирующих лмпульсов и анализатор квадранта,,ыход которого соединен с первым входоморректора стробирующих импульсов, второй.,ход которого соединен с третьим выходом блока управления, первый вьгходсо вторым входом второго элемента Ии четвертым входом первого переключателя, влорой выход - со вторым входом.етвертого элемента И и четвертым входом второго переключателя, выход генератора импульсов соединен со входамиформирователей импульсов, выходы которых соединены со вторыми входами пятого и шестого элементов И, выходные обмотки фазовращателя соединены с первым и вторым входами анализатора квадранта, третий вход которого соединен совторым выходом генератора синусоидального напряжения,Источники информции,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР407370, кл. С 08 С 9/04,21.13 .32 Авторское свидетельство СССР1 Тираж 682ударственногоизобретений1 )К, Раушлиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектна каз 022 3/36 ЦНИИПИ Гос по делам 13035, МоскваПодписное комитета СССРоткрытий ская наб., д. 4/5