Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с входом опорного делителя частоты, один выход опорного делителя частоты соединен с первым входом демодулятора, а его выходы соединены с первыми входами первого и второго сумматоров, фор-:, мирователь импульсов, выходы котррого через блок ключевых элементов соединены с входами датчика угла, выходы датчика угла через фильтр соединены с вторым входом демодулятора , выход демодулятора соединен с входом интегратора и первым входом третьего сумматора, преобразователь напряжение - частота, выход которого соединен с первьли входом i распределителя импульсов, первый и второй выходы распределителя импульсов соединены с суммирующим и вычитаюыим входами реверсивного счетчика , -выходы которого соединены с соответствукнф1ми вторыми входами первого и второго сулматоров, третьи входы которых подключены к третьему и четвертому выходам распределителя импульсов, отличающий с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости преобразователя , в него введены регистр, компаратор, выпрямитель и источник напряжения смещения, выход которого соединен с первым входом выпряtmTena , выход выпрямителя соединен с входом преобразователя напряжение частота, выход генератора импульсов соединен с тактовым входом регистра , выходы которого соединены с входами формирователя импульсов, выход интегратора соединен с вторым Ю входом третьего сумматора, выход которого соединен с вторьм входсял О 00 4 01 выпрямителя и через компаратор с вторым входом распределителя импульсов , выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными , входами регистра.;

СО03 СОВЕТСНИХ

ЙИЗ!ЭЮ

РЕСПУБЛИК ие (и), 3(Щ 6 08 С 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ.(21) 3396495/18-,24 (22) 11.02.82 (46) 30.05.83. Бюл. В 20 (72). Д.И. Вышецкий, Г.И..Филиппов и Ю.A. Зенкевич (53) 681.325(088.8) (56) 1. Гитис Э.И., Пискунов Е.А.

Аналого-цифровые преобразователи.

М., Энергоиэдат, 1981, с. 184-187.

2. Авторское свидетельство СССР

9 746653,.кл. G 08 С 9/04, 1980 (прототип).

3. Шило В.Л. Линейные интегральные схема в радиоэлектронной anriaратуре. М., "Сов. радио", 1979, с. 149, 156, 184, 190, 207. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор иькульсов, выход которого соединен с входом опорного делителя частоты, один выход опорного делителя частоты соединен с первым вхо- дом демодулятора, а другие его выходы соединены с первыми входами первого и второго сумматоров, фор-. мирователь импульсов, выходы которого через блок ключевых элементов соединены с входами датчика угла, выходы датчика угла через фильтр соединены с вторым входом демодулятора, выход демодулятора соединен с входом интегратора и первым входом третьет о сумматора, преобразователь напряжение - частота, выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, первый и .второй выходы распределителя импульсов соединены.с суячируюшим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами первого и второго сумматоров, третьи входы которых. подключены к третьему и четвертому выходам распределителя .импульсов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости преобразователя, в него введены регистр, компаратор, выпрямитель и источник напряжения смещения, выход которого соединен с первым входом выпрямителя, выход выпрямителя -соединен с входом преобразователя напряжение частота, выход генератора импульсов соединен с тактовым входом регистра, выходы которого соединены с входами формирователя импульсов, выход интегратора соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен с вторьи входом выпрямителя и через компаратор с вторым входом распределителя импульсов, выходы первого и второго сум- .маторов соединены с информационными. входами регистра.

1020845

2, Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах

ЧПУ станками и промышленными роботами.

Известен преобразователь угла 5 поворота вала в код, содержащий датчик угла, фазосдвигающую.цепь, компараторы, генератор импульсов, элементы И, триггеры, счетчик, элемент задержки и датчик циклов 1). 10

Недостаток известного преобразователя — низкая помехоустойчивость, объясняющаяся высокой чувствительностью к температурным и временным изменениям параметров элементов. 15

Наиболее. близким к .предлагаемо му по технической сущности являет.ся преобразователь угла поворота вала н код, содержащий последовательно соединенные генератор импуль- 0 сов, опорный делитель частоты, первый и нторой сумматоры, формирова.тель импульсов; блок ключевых элементов, датчик угла, фильтр, демодулятор, первый интегратор, второй интегратор, третий сумматор, преобразователь напряжение — частота, распределитель импульсов, первый и второй выходы которого соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы ренер- 30 сивного счетчика соединены с соответствующими входами первого и второго сумматоров, другие входы которых подключены к третьему и четвертому выходам распределителя,импульсон 2 ).

Недостатком известного преобразователя является низкая помехоустойчивость из-за наличия импульсных помех на выходе формирователя импуль-40 сон, а также из-за неполного подавления низкочастотных автоколебаний.

Кроме того, наличие второго интегратора, исключающего ошибку по ускорению, приводит к необходимости введения специальных цепей запуска преобразователя.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что н преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с входом опорного делителя частоты, один выход опорного делителя частоты соединен с первым входом демодулятора, а другие его выходы соединены с первыми входами первого и второго сумматоров, формирователь импульсов, выходы которого через блок ключевых элементов 60 соединены с входами датчика угла, выходы датчика угла через фильтр соединены с вторым входом демодулятора, выход демодулятора соединен с входом интегратора и первым Вх0- 65 дом третьего сумматора, преобразователь напряжение — частота, выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, первый и второй выходы раапределителя импульсов соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами первого и второго сумматоров, третьи входы которых подключены к третьему и четвертому выходам распределителя импульсов, введены регистр, компаратор, выпрямитель и источник напряжения смещения, выход которого соединен с первым нходом выпрямителя, выход выпрямителя соединен с входом преобразователя напряжение - частота, выход генератора импульсов соединен с так;товым входом регистра, выходы которого соединены с входами формирователя импульсов, выход интегратора соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом выпрямителя и через компаратор с вторым входом распределителя импульсов, выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными входами регистра.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, опорный делитель 2 частоты, первый сумматор 3, нторой сумматор 4, регистр 5, формирователь б импульсов, блок 7 ключевых элементов, датчик 8 угла, фильтр 9, демодулятор 10, интегратор 11, третий сумматор 12, компаратор 13, выпрямитель 14, преобразователь 15 напряжение — частота, распределитель 1б импульсов, ренерсивный счетчик 17, источник 18 напряжения смещения.

Генератор 1 импульсов соединен с входом записи четырехразрядного регистра 5 и входом опорного делителя 2 частоты, представляющего собой двоичный, дноично-десятичный или какой-либо другой счетчик. Сумматоры 3 и 4 представляют собой стандартные сумматоры, осуществляющие сравнение кодов опорного делителя

2 частоты и реверсивного счетчика

17. Регистр 5 состоит из четырех триггеров типа D, работающих по тактовым сигналам от генератора 1 импульсов. Формирователь б импульсов преобразует модулированные по фазе сигналы в широтно-модулированные и содержит в своем составе элементы

НЕ и И. Блок 7 ключевых элементов преобразует логические сигналы на его входе в аналогичные мощные сигналы для питания датчика 8 угла, н качестве которого может быть ис1020845 пользован синусно-косинусный трансформаторный датчик (BT, резольвер, индуктосин.и т.ri.). С выхода датчика 8 угла сигнал через фильтр 9, представляющий собой частотно-зависимый усилитель, например, на one- 5 рационных усилителях поступает на демодулятор 10, выполняющий функции фазочувствительного выпрямителя. Интегратор 11 и третий сумматор 12 представляют собой элементы последовательной коррекции преобразователя и могут быть реализованы стандартной схемой на операционных усилителях. С выхода третьего сумматора 12 сигнал поступает на компаратор 13 и через выпрямитель 14 на преобразователь 15 напряжение частота. Преобразователь 15 напряжение — частота реализуется на основе интегратора, компаратора и разрядного ключа йа основе схем, приведенных в (3 1 ° Схемы интегратора 11, третьего сумматора 12, компаратора 13 и выпрямителя 14 также приведены в (31. Распределитель 16 импульсов может быть реализован на элементах И-НЕ, НЕ и триггере типа D.!

О!

25

Преобразователь работает следующим образом. 30

Импульсы тактовой частоты от генератора 1 импульсов заполняют опорный делитель 2 частоты. На входы первого сумматора 3 информация от опорного делителя 2 и реверсивного 35 счетчика 17 поступает в прямых кодах. На входы второго сумматора 4 информация от опорного делителя 2 поступает в прямом коде, а от реверсивного счетчика 17 — в обратном ко- 40 де. На выходах сумматоров 3 и 4 формируются прямоугольные сигналы, модулированные по фазе в соответствии с кодом реверсивного счетчика

17, однако укаэанные сигналы в си- 45 лу Ограниченного быстродействия сум- . маторов и опорного счетчика имеют большое количество провалов и выбросов, для исключения влияния которых введен регистр 5, в котором Фиксируются сигналы с выходов сумматоров после каждого изменения кода

-в опорном делителе 2 частоты. Сигналы с выходов регистра 5 через формирователь 6.импульсов, формирующий две последовательности чередующихся разнополярных широтно-модулированных прямоугольных импульсов, поступают на блок 7 ключевых элементов, выходы которого соединены с входными обмотками датчика 8 угла. 60

Выходной сигнал с датчика 8 угла через фильтр 9, выделяющий первую гармонику напряжения, поступает на демодулятор 10. На выходе демодулятора 10 формируется напряжение рассогласования, поступающее на вход интегратора 11.

Выходные напряжения интегратора

11 и демодулятора 10 с соответствующими масштабными коэффициентами, обеспечивающими устойчивость, точность и быстродействие устройства, суммируются на третьем сумматоре

12, напряжение с выхода. сумматора

12 поступает на компаратор 13 и выпрямитель 14. На выходе компаратора 13 формируется логический сигнал, определяющий знак напряжения на выходе сумматора 12, а на выходе выпрямителя 14 формируется напряжение

ПB6tx 1! sx ! см где U, — напряжение на выходе вып-. вьх рямителя 14у.

Uzx — напряжение на его входе;

dU<> — напряжение смещения от источника 18.

Напряжение с выхода выпрямителя

14 поступает на преобразователь 15 напряжение — частота, на выходе которого формируются импульсы, частота которых прямо пропорциональна входному напряжению. Сигналы с выходов преобразователя 15 напряжение — частота и компаратора 13 поступают на входы распределителя 16 импульсов, на одном выходе которого формируется последовательность импульсов при нулевом значении сигнала с компаратора 13, на друroM — при его единичном значении.

При вращении вала датчика 8 уг.ла на выходе третьего сумматора 12 формируется напряжение, полярность которого зависит от направления вращения вала датчика 8 угла. При большой скорости вращения импульсы, формируемые преобразователем напряжение — частота, через распределитель 16 импульсов поступает на один из входов реверсивного счетчика 17, корректируя его код в соответствии с .изменением положения датчика.

В автоколебательном режиме (чередование сигнала на выходе компаратора 13) распределитель 16 импульсов не пропускает импульсы с выхода преобразователя напряжение — частота на входы реверсивного счетчика, при этом преобразователь, оставаясь замкнутым по цепи обратной связи, сохраняет код реверсивного .счетчика неизменным.

Таким образом, применение регистра при формировании фазомодулированных сигналов позволяет повысить помехозащищенность преобразователя за счет исключения высокочастотных помех в сигналах питания датчика угла, а включение в состав преобразователя компаратора и выпрямителя позволяет в автоколебательном режиме с помощью распределителя импуль1020845

Составитель Б. Барбараш

Редактор С. Квятковская Техред С.Мигунова Корректор Г.Решетник

Заказ 3901/42 . Тираж б18 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеннй и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сов исключить импульсы с выхода пре- образователя напряжение — частота на входы реверсивного счетчика. Кроме того, исключение из схемы предлагаемого преобразователя второго интегратора дает возможность использования преобразователя беэ специальных цепей запуска.