Преобразователь угла поворота вала

Преобразователь угла поворота вала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к.автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления с применением ЦВМ. С целью повышения точности и быстродействия преобразователя , содержащего фазовращатель, две шины источника питания, три компаратора , два , зк -триггера , три элемента И, счетчик на h триггерах, введены четвертый компаратор, элемент ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, что позволяет компенсировать погреш- . ность неортогональности напряжений источника питания за один цикл из- . мерения в полном диапазоне измеряемых угловых перемещений . 2 ил. (Л iNd lifik со Од со 00

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ае (и) (59 4 Н 03 M 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3787370/24-24 (22) 11.07.84 (46) 07.08.86. Бюл. У 29

:(71) Московский институт электронного машиностроения ,(72) А. В. Косинский, Л. В. Крицберг и А. А. Холомонов (53) 681.325(088.8) (56) Зверев А. Е., Максимов В. П., Мясников В. А. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код.Л.: Энергия", 1974, с. 154.

Косинский А. В. Преобразователь угла в код с компенсацией погрешностей " Труды МИЭМ, вып. 2, — Л.:

Энергия, 1966, с. 50. (54) ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА .ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления с приме-нением ЦВМ. С целью повышения точности и быстродействия преобразователя, содержащего фазовращатель, две шины источника питания, три компаратора, два, К-триггера, три элемента И, счетчик на н триггерах, введены четвертый компаратор, элемент

ИЛИ, элемент ИСКЛ10ЧА10ЩЕЕ ИЛИ, что позволяет компенсировать погрешность неортогональности напряжений источника питания sa один цикл.-измерения в полном диапазоне измеряемых угловых перемещений

2 ил.

10 где hV и ьЧ вЂ” погрешности, возни1 а кающие из-за неравенства амплитуд и неор-. тогональности фаз lIH тающих напряжений.

При суммировании величин 1, и " р5 результат выглядит следующим обра" зом:

Ф + Ч 2 f+ cL + S

4 12

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления с применением цифровых вычислительных машин, в информационно-измерительных системах и в аналого-цифровых комплексах.

Цель изобретения — повышение точ.ности и быстродействия преобразователя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2— временные диаграммы.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит фазовращатель 1 с питанием от двухфазного источника .напряжения (не показан), компараторы 2 - 5,. к -триггера 6 и 7, элементы И 8 — 10, генератор 11 импульсов, элемент ИЛИ 12, шины 13 и 14 источника питания, счетчик 15, выполненный на триггерах 15,, 15, — 15„, и элемент ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Компаратор 5 срабатывает в момент .перехода через ноль первого напряжения источника питания

U V sinult (1) компаратор 4 срабатывает в момент перехода .через ноль второго напря-. жения.источиика питания

U -V eoadt, (2) компаратор 3 срабатывает в момент. перехода через ноль первого выходного напряжения фазовращателя 1

U » „-Ч зп(> + ч,), (3) компаратор 2 срабатывает в момент . -перехода через ноль второго выходного напряжения фазовращателя 1

Upped„g V з 1ill(EJt+ ч,), (4) где 1 и Ф вЂ” фазовые сдвиги, пропорциональные измеряемому угловому перемещению.

Триггер 6 срабатывает от сигнала компаратора 4 и возвращается в исходное состояние сигналом с выхода компаратора 2. Триггер 7 срабатывает от сигнала компаратора 5 и возвращается в исходное состояние сигналом с вы хода компаратора 3. Таким образом, на выходах триггеров 6 и 7 формируются импульсы, длительность которых пропорциональна соответствующим фазовым сдвигам 4, и 9 выходных напряжений фазовращателя

Ч, Ч/ д -- - ° (5)

y °

49698 2

Если напряжения О, и U сдвинуты по фазе одно относительно другого не точно на 7Г/2, а с некоторой погрешностью <а, то второй временной интерI вал определяется соотношением

Ч -aL д 1 ° (6) а

Величины Ч и Ч соответственно

Ф равны

1 — a (1+ Cos )

Ч =v (f )

1 1

1+ — о Sir 29

"/2 д- (1-Cos 2Ч)

+,= = + Ч, = + „(8)

1- 2 Sin 29 где V — - измеряемая величина углового перемещения; о — остаточная величина погрешности преобразования, полученная при взаимной компенсации погрешностей аЧ, и аЧ (мно3S го меньшая, чем дЧ и дЧ );

2 — постоянная составляющая погрешности.

В выражении (9) отсутствует постоянная составляющая, равная.lr/2, так

40 как величину Ч „ отсчитывают относи- тельно величинй U,.

При суммировании в цифровой форме временных интервалов „ и 1 компенсируются не только переменные сос45 тавляющие погрешностей а 1 „ и йЧ но и постоянная составляющая погрешности Ы .

При заполнении интервалов t, и t импульсами генератора 11. импульсов

50 получают соответственно числа

N. -1 ° N. = -2 (10)

Т Т где Т вЂ” период следования заполняющих импульсов.

55 Их сумма при этом равна

N Д Щ д - ==2

+t

t e Т (11) или с учетом выражений (5) — (8) 1249698

3 V ++ 2 с 8

uJT с) Г (12) (is) (19) ul д) и .Т= —: 2 °

2)1 (20) : где м/ — частота импульсов генератора 11; - число разрядов счетчика 15, I

Ч „+ Ч + Р

=2 " = 2 — (1 )

21Т 2П

Из выражения (13) следует,.что числовое значение измеренной величины на выходе преобразователя практически не содержит погрешности, связанной с неравенством амплитуд и неортогональностью фаз напряжений питая) я О, и 0

Работу элементов И 8 - 10 и элемента ИЛИ 12 можно проследить по ,временным диаграммам (фиг. 2).

С выхода элемента 9 совпадения импульсы генератора ll поступают в течение интервала времени, когда триггер б срабатывает, а триггер 7 находится в исходном состоянии. °

Этот интервал соответствует величине

=(Я7 -Ч ) =2П- Р-дЧ ахи(— -а(-а- 4 ))2П, (Й) (2 1 ) Tl

Q =Ч дЧ вЂ” — — о( д пеи (— +о(- Ч ).a 2ТГ

2 (22) Импульсы с выходов элементов И 9 и 10 суммируются на элементе ИЛИ 12, с выхода которого они поступают на

20 . вход первого триггера 13 счетчика 15.

Импульсы с выхода схемы совпадения поступают на второй триггер 14 счетчика 15.

Следовательно, с приходом каждого

25 импульса с вьпсода схеиы ИЛИ 12 число на выходе счетчика 15 изменится на единицу, а с приходом каждого импульса с выхода элемента 8 И на две единицы. Таким образом, на высоде счетчика образуется двоичный код числа

2л

Н вЂ” — (+ Ч +2 ) (23)

2П 3 5 .или с учетом выражений (14) — (22)

2"

N = -- —.ч (24)

35 с 2 П при любых значениях Ч и d..

Из выражения (24) следует, что значение выходной величины рассмат" риваемого цифрового преобразователя

40 угла отображает без погрешностей измеряемое угловое перемещение су, в, течение одного периода питающего напряжения.

Съем информации со счетчика 15, 45 а также перевод его в исходное состо.яние после цикла преобразования может быть осуществлен любым способом, например импульсом с выхода коипаратора 5 °

50 Таким образом, в предлагаемом преобразователе угла повышается быстродействие в полном диапазоне измеряемых угловых перемещений 0 ср 2П, а также отсутствует постоянная составляющая погрешности преобразования, возникающая из-за неортогональности векторов напряжений, питающих фазовращатель.

I п я (— +о(+ (У ) 6 2 П

1Г

2 2

Ч -Ч +Ч или с учетом того, что ф =(— -(k++ ) — Ф = +о(+дЧ 4

Tl TT

3 2 2 " 2 2

С выхода элемента И 10 импульсы генератора ll поступают в течение интервала времени t „,когда триггер 7 срабатывает, а триггер 6 нахо« дится в исходном состоянии.

Этот интервал соответствует величине

М =21Т-т „ри (й + ++й) > 2, ((61

TT П Ly = — + (ÄpÄ (— с,(+ )(gTr.

4 2 2

С выхода элемента И 8 импульсы генератора ll поступают в течение интервала времени t., когда срабатывают триггеры 6 и 7. Этот интервал соответствует величине! 7Г 31 Г

Я

/ Ч =(— +с(+4 ) — 2 Г= (+y. дФ

2 2 Я (пРи (— -ос+Ч ) >21F;

TlÃ

Tt

Ч = О nPи (— 2 + а(+ 4 ) а 2П;

7Г Tr Y =Ф вЂ” — -d. = Ч+дЧ вЂ” — -d.

5 1 2 1 2,0 I»

1249

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фаэовращатель,,входы которого подключены к шинам .источника питания, а первйй выход через первый компаратор подключен к входу первого Jl(-триггера, прямой выход которого подключен к первому . входу первого элемента И, второй вы- 1б ход фазовращателя подключен к входу второго компаратора, одна шина источника питания через третий компаратор подключен к. 3 -входу. второго К-триггера, прямой вход которого 15 подключен к первому входу второго элемента И, третий элемент И, генератор импульсов, счетчик на h-vp rr рах, о .т л и ч а ю шийся .тем, что, .с целью повышения точности и 2я быстродействия, в него введены четвертый компаратор,: элемент. ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход генера698 тора импульсов подключен к вторым входам первого, второго и третьего элементов И, а третий вход первого и третий вход третьего элементов И соединены соответственно с инверсным и прямым выходами второго К-триггера, выходы первого и третьего элементов.И подключень к входам элемента ИЛИ, вЫход кото1.oro подключен к входу первого триггера счетчика, прямой и инверсный выходы первого

3К-триггера подключены соответственно к третьим входам второго и третьего элементов И,. выход второго компаратора подключен к К -входу второго

Я-триггера, вторая шина источника питания через четвертый компаратор подключена к3 -входу первого триггера, выходы второго элемента И и пер" вого триггера счетчика подключены к входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к входу второго триггера счетчика.

1249698 йи.Z /к(®

d„„(O и,о дсИ% и„(з) ибро) и (8) Няи,®

Редактор Н. Марголнна

Заказ 4339/59 Тираж 816

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

6x(z)

ur (7) Составитель М. Сидорова

ТехредВ.Кадар . КорректорЛ. Пилипенко