Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

° 1.. С i.".

iëé «ОП И НИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ

Союз Советакии

Социалистических

Республик (11) 664О (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 26.04.76 (21) 2354421/24 (51) М. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

C 08 С 9/04 (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 53.087,9 (088. 8) (43) Опубликовано 25.04.78. Бюллетень №15 (45) Дата опубликования описания 03.05.78 (72) Авторы изобретения

В. А. Драчук, А. В. Семигин и В. B. Смирнов (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

В КОД

Изобретение относится к системам автоматического угравления и регулирования.

Известен преобразователь угла поворота вала в сдвиг фазы синусоидального-напряжения, содержаший последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частс ты, преобразователь прямоугольных сигналов в синусоидальные„ усилитель мошности и фазоврашатель, и схему преобразования сдвтта фазы в цифровой код в составе нуль- .)() органов, устройства синхронизации и счетчик импульсов с эпементами управления .(11

Однако этот преобразователь не может обеспечить высокую точность преобразствания у в условиях его эксплуатации, особенно в тех случаях, когда постоянство внешних условий его работы не может быть обеспечено.

Это обусловлено тем, что в нем преобразование: сдвига фазы в код осушествляется 20 путем измерения временного интервала между сигналами, формируемыми нуль»органами при прохождении синусопдальными напряжениями их нулевых значений, а высокая точность временного расположения этих сиг- 25 налов не может быть достигнута простыми средствами.

Наиболее близким техническим решением к предпагаемому изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержаший фазовращатель, вход которого соединен с шиной запуска и с Входом умно» жителя частоты, выход которого соединен с одним входом ключа, к другому входу которого подк,пючен выход триггера, выход ключа соединен с одним входом элемента

ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы счетчика соединены с одними входами элемента И, другие входы которого и входы счетчика подключеHbI к соответствуюшим выходам блока управления, адин иэ выходов которого соединен с инверсным входом триггера (2j, Однако этот преобразователь имеет недостаточно высокую стабильность и точность работы из-за искажений в фазовом детекторе и нестабильность других элементов устройства.

60401В

Иель изобретения — повышение стабильности и точности работы преобразователя, особенно при изменении внешних условий.

Это достигается тем, что в преобразователь введены дополнительные триггер, 5 ключ,.два ограничителя и три элемента задержки, причем вход одного ограничителя подключен к выходу фазоврашателя, вход другого ограничителя соединен с шиной запуска, выходы ограничителей непосредст- 1Q ванно и через первый и второй элементы задержки подключаны к прямым и инверсным

I входам основного и допопнитепьного тригга ров, выход дополнительного триг1 ера соединен с одним входом блока управления, с пря-15 мым входом триггера и с первым входом дополнительного ключа, второй вход которого соединен с выходом умножителя частоты, а выход дополнительного ключа через третий элемент задержки соединен с другим 20 входом элемента ИЛИ.

На чертежа приведена функциональная схема преобразоваталя угла поворота вала в код.

Преобразователь имеет фазоврашаталь 1, 25 праобразуюший вел1:чину поворота входного вала в пропорциональный этой валичине сдвиг фазы его выходного синусоидального напряжения относительно входного, умножитель 2 частоты, формиру1о1ций масштабныа импульсы; ЗО ограничитали 3 и 4, преобразующие синусопдальныа входное и выходное напряжения фазоврашателя в прямоугольные импульсы; элементы задержки 5 и 6; основной и дополнительный триггеры 7 и 8 со схемами входной логики, формируюшиа временные интервалы при измерении сдвига фазы; основной и дополнительный ключи 9 и 10; элемент задержки 11; элемент ИЛИ 12; блок управления 13, состояший из элементов задерж40 ки 14 и 15 и элементов И 16 и 17, осушествля10ших синхронизацию работы преобразователя; двоичный счетчик 18, измеряющий суммарную длитальность выходных импульсов триггеров 7 и 8 в течение одного

45 цикпа измерения; элемент И 19 съема выходного кода преобразователя с двоичного счетчика 18. Крома того, на чертежа гоказан входной вал 20 фазоврашателя 1 и ши50 на запуска 21.

В преобразователе запитка фазоврашателя 1 осуществляется от переменного {синусоидального3 напряжения внешнего генератора силового питания по шине запуска

21.

Преобразователь работает следуюшим образом.

Переменное напряжение по шине запуска 21 внешнего генератора 11ooT LLaeT На статорные обмотки фазоврашаталя 1 и индуцирует íà его роторных обмотках (на выходе) переменное напряжение, фаза которого смешена относительно фазы напряжения запитки на величину, равную углу поворота входного вала 20 фазоврашателя 1 относительно его нупевого положения. Одновременно напряжение запитки поступает на умножитель 2 частоты с коэффициентом умноже ния 2, где и равно уменьшенному на единицу числу двоичных разрядов выходного кода преобразователя, который формирует масштабные импульсы для схемы преобразования сдвига фаз в код.

Напряжение запитки фазоврашателя 1 поступает также на вход ограничителя 3, в котором оно ограничивается по минимальному и максимальному уровням, например с помощью транзисторного переключателя тока, усиливается и нормируется до нулеv.oro и единичного уровней, используемых в преобразователе логических элементов, преобразуясь там самым в последовательность прямоугольных имцульсов опорной фазы — опорных импупьсов. Аналогичным образом в ограничителе 4 выходное напряжение фазоврашателя 1 преобразуется в последовательность прямоуголь1п1х импульсов переменной фазы — фазовых импульсов, Элементами 5 и 6 задержки опорные и фа; зовые импульсы смешаются на величину, насколько большую времени срабатывания триггеров 7 и 8.

В устройства процасс греобразования положепия угла в код циклический и состоит в измерении суммарной величины двух временных интервалов, один из которых ог=. раничан передними, а другой — задними фр онтами опорных и фазовых импульсов, путем подсчета двоичным счетчиком 18 числа масштабных импульсов, совпада10щих с этими интервалами, представляемыми выходными сигналами триггеров 7 и 8.

Признаком окончания цикла преобразования, а следовательно и признаком начала сладуюшего цикла, является переход вы- ходного сигнала элемента 15 задержки от единичного уровня к нулевому, в результате чего по одному из инверсных входов входной логики триггара 7 снимается блокировкaего установки в единичное состояние.

С поступлением очередного, опорного импульса, т.е. с переходом выходного сигнала ограничителя 3 от нулевого уровня к единичному, на входах единичной установки триггера 7 возникает комбинация логических сигналов {присутствие сигнала на прямом входе и отсутствие на инверсж1х), о которой триггер 7 переводится в един1гчное состояние; эта комбинация сигналов

604019 сохраняется короткое время, равное величине задержки сигнала элементом задержки 5, что предотвращает срабатывание триггера 7 в спучае, когда опорный импупьс поступает несколько раньше окончания цикла преобразования.

С переходом триггера 7 в единичное состояние на его единичном (прямом) вых х де возникает сигнал, которгый поступает на управпяющий вход кпюча 9 и разрешает про- 10 хождение масштабных импульсов через ключ на счетный вход двоичного счетчика 18 (через элемент ИЛИ 12), - так начинается измерение величины интервала между передними фронтами опорного и фазового импуль- 15 сов данного цикла преобразования.

Одновременно сигнал с единичного выхода триггера 7 подается на один из входов входной логики триггера 8, управляющей его установкой в единичное состояние. С 20 окончанием опорного импульса на входах единичной установки триггера 8 на корот» кое время, равное величине задержки сигнала эпементом 5, возникает комбинация,логических сигналов, по которой триггер 8 25 переводится в единичное состояние. При этом на единичном выходе триггера 8 возникает сигнал, который поступает на управляющий вход ключа 10 и разрешает прохождение масштабных импульсов через ключ, и далее через злемент ll задержки и элемент ИЛИ 12 — на вход двоичного счетчика 18 (задержка выходных импульсов кпюча 10 необходима для предотвращения их совпадения с выходными импульсами ключа 9), — так начинается измерение величины интервала между задними фронтами опорного и фазового импульсов цикла преобразования.

С установкой триггера 8 в единичное состояние разрешается перевод триггера 7 в нулевое состояние, для чего сигнап с единичного выхода триггера 8 подается на один из входов выходной логики триггера 7, 45 управляющей его установкои в нупевое состояние. Такое управление установкой триггера 7 в нулевое состояние со стороны триггера 8 обеспечивает только положительные значения: выходного кода угла (т.е. в ïðåделах 0 - 360 ) для любого положения о 50 входного вала 20 преобразователя.

С возникновением на выходе ограничи теля 4 очередного фазового. импульса; следующего после установки триггера 8 в единичное состояние, т.е, после окончания опорного импульса, на входах нулевой установки триггера 7 на время задержки сигнала элементом 6 возникает комбинация логических сигналов, по которой триггер 7 переводит- 60 ся в нулевое состояние. При этом снимается сигнал с 5тправляющего вхОда ключа 9 и прекращается поступление масштабных импульсов на вход счетчиков 18, - этим заканчивается измерение величин r интервала между передними фронтами опорного и фазового импульсов цикла преобразования.

Таким же образом с окончанием фазового юатульса, и при условии„ что триггер

7 уже переведен в нулевое состояние, на входах нулевой установки триггера на корот кое время возникает комбинация логических сигналов, по которой триггер 8 переводится в нулевое состояние. При этом снил ается сигнал с управляющего входа ключа 10 и прекращается поступление масштабных импульсов на вход счетчика 18, — этим заканчивается измерение величины интервала между задними фр онтами опорного и фазового импульсов цикла преобразования, а также и весь цикл измерения величины фазового сдвига между напряжением переменной фазы и напряжением запитки фазоьращатепя 1 .

С переходом триггера 8 в нулевое сос тояние на выходе элемента И 16 на время, равное величине задержки сигнала элементом 14-, формируется Одиночный импульс, по которому с помощью элемента И 19 содержил1ое двоичного счетчика 18 выдается на выходные шиг преобразователя; при этом масштабирование выходного кода осушеств,пяется условной фиксацией запятой перед младшим зпаком кода, что равносильно его делению на два.

Таким же образом, после окончания выходного сигнапа элемента 14 задержки на выходе эпемента И 17 на время, равное вепичине задержки сигнапа эпементом 15 задержки, формируется одиночный импупьс, спедуюший непосредственно за выходным иллпупьсол элемента И 16, по которому счетчик 1,8 приводится в нулевое состояние и устройство переходит к следующему циклу преобразования.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель„вход которого соединен с шиной запуска и с входом умножителя частоты, выход которого соеди нен с одним входом ключа, к другому входу которого подключен выход триггера, вы" ход кпюча соединен с одним входом эпемен= та ИЛИ, выход к отор ого соединен со счетным входом счетчика, выходы счетчика соединены с одними входами эпемента И, другие входы которого и входы счетчика подключены к соответствующим выходам блока управлении, один из выходов которого уединен с инверсным входом триггера, о т п и ч а юСоставитель И. Назаркина

Техред 3. Фанта корректор С. Гарасиняк

Редактор Е. Токарева

)3

Заказ 2100/42 Тираж 763 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Москве, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

РФ ЭФТА&

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 60401

С ш и и с я тем, что, с целью повышения точности и стабильности работы устройства, в него введещл дополнительные триггер, ключ, два ограничителя и три элемента задержки, причем вход одного ограничителя подключен к выходу фазовращателя, вход другого ограничителя соединен с шиной запуска, выходы ограничителей непосредственно и через первый и второй элементы задержки подключены к прямым и инверсным входам основно- 1О го и дополнительного триггеров, выход дополнительного триггера соединен с одним входом бпока управления,с прямым вход ом триггера и с первым входом дополнительного ключа, второй вход которого соединен с выходом умножителя частоты, а выход дополнительного ключа через третий элемент задержки соединен с другим входом элемента ИЛИ

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 341065, кл. О 08 С 9/04, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 516083, кл. G. 08 С S/04, 1974.

8ыы7