Преобразователь угла поворота вала в интервал времени

Преобразователь угла поворота вала в интервал времени

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик >651387 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено28.12.76 (21) 2435720/18-24 (51) M. Кл..

2 с присоединением заявки JA

{23) Прнорит,ет

9 08 С 9/04

Гесударственнвй каатет

СССР ао делам изобретений и открытнм

Опубликовано05.03.79.бюллетень № 9 (53) УДК 68l.328 (089.8) Дата опубликования описаиия08.03.79

В. В. Новопащин (72) Автор. изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОГА ВАЛА

В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано; в частности, в преобразователях угол-код.

Известен преобразователь угла поворота вала в интервал времени, содер- жащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКИТ), источник опорного напряжения, питающий СКИТ, преобразователь угол-фаза, входы которого соединены с выходами СКИТ, Ятриггер, соединенный через нуль-органы с выходами преобразователя угол-фаза (if„

Недостатком его является неоднознач ность преобразования угла поворота вала в интервал времени. Это связано с тем, что фазовый сдвиг между сигналами, снимаемыми с преобразователя угол фаза. пропорционален двойному углу поворота вала и при изменении угла от о

О до 360 линейно изменяется от о о

О до 720, т. е. преобразование дву значно.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для я угла поворота; вала в интервал времени, содержащее синусно -косинусный вращающийся транс форматор (CKBT), вход которого соеди нен с источником опорного напряжения, а выход йодключен через преобразователь

«угол-время» к первому входу широтно» импульсного модулятора (2J.

В известном устройстве для устранения неоднозйачности преобразования угбл-интервал времени используется определитель полунериода, управляющий широтно-импульсным модулятором. Управляющий carat определяется путем сравнения знака сигналов с обмоток CKBT со значением временного интервала с преобразователя угол-врем я.

Недостатком этого устройства явля ется наличие сбоев при переходе поворота через значения О, Г и 2 1Т рад, что приводит к снижению надежности работы устройства. Это связано с тем, 651387 что управляющий сигнал, снимаемый с пикового детектора, имеющего большое время сохранения пикового значения сигнала, при переходе угла поворота через значение О, и и 2%, где должна происходить смена значения управляюmего сигнала, остается неизменным в течение времени сохранения пикового значения сигнала, что приводит к ошиб ке "- % рад. При многократном пере- >0 ходе через одно из значений О, Ф и

2 и рад устройство может выдавать значение угла поворота с ошибкой+% рад в течение как угодно большого времени.

Белью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в интервал времени введен анализирующий блок, содержащий формирователь, инвертор, три ключа, два триггера, два элемента ИЛИ и два. элемента И, выход источника опорного напряжения подключен через формирователь ко входам первого ключа и инвертора, выход которого соединен со входами второго и третьего ключей выходы первого и второго ключей подключены через первый элемент ИЛИ к первому входу

36 первого триггера, выход третьего "ключа соединен с первым входом второго триггера, первый выход которого йодклю- чен к управляющим входам первого и третьего ключей, а второй выход сое3$ динен с управляющим входом второго ключа, выход первого триггера подклю чен к первому входу первого элемента

Й, первый выход второго триггера сое динен с первым входом второго элемен40 та И, выход широтно-импульсйого модулятора соединен со вторымй входами триггеров и элембнтрв И, выходы элементов И через элемент ИЛИ подключе 45 ны к управляющему входу широтно им;пульсного модулятора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства; на

50 фиг. 3 — диаграмма, показывающая устойчивость работы устройства.

Устройство состоит из СКИТ 1; источника 2 опорного напряжения, питающего СКИТ, преобразователя 3 угол-вре55 мя, подключенного к выходу СКИТ, широтно -импульсного модулятора 4, соеди пенного с выходом преобразователя 3 угол-время, анализирующего блока 5, соединенного с выходом и управляющим входом широтно-импульсного модулятора, и с источником опорного напряжения.

Преобразователь угол-время 3 имеет преобгазователь 6 угол-фаза, к выходам которого подключены нулеюорг&ны

7и8.

Широтно-импульсный модулятор сось тоит из R6- триггера 9, который через делитель на два 10 и ключ 11 сьединен с выходами преобразователя

3 угол-время.

Анализирующий блок содержит формирователь 12, подключенный к источнику 2 опорного напряжения, инвертор

13, подключенный к выходу формирователя 12, ключи 14 и 15, подключенные к выходу инвертора 13, и ключ

16, подключенный к выходу формирователя 12, RS -триггер 17, соединенный с выходом ключа 14 и с выходом maротно-импульсного модулятора 4, Я Ь триггер 18, соединенный с выходом широтно--импульсно| о модулятора 4 и через элемент ИЛИ 19 - с вентилями

15 и 16, элемент ИЛИ 20, элементы

И 21 и 22, которые соединены с выходами ЯЬ -триггеров 17 и 18 и выходом широтно-импульсного модулятора

4, причем элемент ИЛИ 20 подключен к выходам элементов И 21 и 22.

Устройство работает следующим образом.

Информация об угловом положении с4 ротора СКВТ поступает на входы пре образователя угол-время 3 в виде двух напряжений 0 и Ос

И к Uî ВФПGL

U К 0о сова, где Ue - йапршкение на синусной об-. мотке СКВТ;

U - напРяжение на косинусной обмотке СКИТ;

К - постоянный коэффициент, характеризующий СКВТ;

Зи Ф

О„ Ц„e - напряжение, подаваемое на

СКВТ от источника опорного напряжения.

Сигналы О и О преобразуются преобразователем угол-фаза 6 в два напряжения Ц, и 02 (см; фиг. 1)

0„ А 0 e о г *г о @ где A„è А - постоянные вещественные коэффициенты, характеризующие преобразователь угол-фаза.

651387

Таким образом, относительный фазовый сдвиг сигналов ц» и U< пропор - ционален двойному углу поворота ротсьра СКВТ.

Нуль-органы 7 и 8 выдают импульсы в момент перехода сигналов lj„è U< от. отрипательных значений к положительным.

Таким образом, на выходах преобразователя угол-время образуются две . 1© последовательности импульсов, сдвинутых на время Г

;Г = сС п ис. а 6 L О,Л 3 В

Ф = (a-é),зари АЕ pt,2%), Т где Т - период опорного напряжения.

Каждому значению Г соответствует два значения угла а(., отличающиеся на ® рад, т. е. указанное преобразование неоднозначно.

Укаэанная неоднозначность устраняечся с помощью анализирующего устройся» ва 5, управлюаощего работой широтноимпульсного модулятора 4.

В исходном состоянии (см. фиг. 1) сигнал Р принимает значение логичес- кий 0 . При этом элементы И 21 и 22 закрыты, а триггеры 17 и 18 установ36 лены в состояние логического О".

Работа устройства начинается с приходом импульса с делителя йа два 10 (сигнал 4< ), который опрокидывает

-триггер 9 в состояние 1 (уровень.ло3$ гической единшы) и разрешает работу анализирующего блока, который управляет прохождейием импульсов с нульоргана 7 через ключ 11. Причем, если

d C (0, ), то пропускается первый импульс V, следующии за импульсом, а если aLV(ft 275 ) — то второй е импульс Vg И ми)час V ° прошедший через ключ 11, возвращает триггер 9

45 . и анализируккпий блок в исходное соотояние.

Анализирующий блок работает следующим образом.

Сигнал от источника опорного напряжения поступает на формирователь 12, с выхода которого снимается сигнал 9, имеющий на периоде Т два перехода: положительный, от логического 0 к логической 1 (сигнал 5 ), и отри- д цательиый, от логической 1 к 0 (em нал 5 ). 8 качестве такого формирователя может быть использован, в част

i ности, триггер шмитта.

Пусть сигнал 5+ сдвинут относитель но момента перехода спорного сигнала от отрипательных значений к положителЬным на — у рад, а сигнал Ь íà 8 рад (см. фиг. 2). При этом пусть выполнено условие

Х » (1) Работа анализирующего блока осно вывается на анализе последовательности прихода сигналов Й и 5 и уровня сив» нала S в момент прихода сигнала с нуль-органа 7.

В зависимости от величины угла оС меняется логика работы анализирукнпе го блока.

Разобьем интервал изменения угла на четыре участка ко(о, у1

d, е(т,% 3

ck s Г W,2®-д 3 б б (ю-6,2%3.

При сЫ(Од) па иитервале времени между импульсом с делителя 10 и первым импульсом Уя с нуль-органа 7, следуюшим эа V<, отсутствуют перепады сигнала б (сигналы В и S ), поэтому триггеры 17 и 18 остаются в исходных состояниях. Так как в момент прихода первого импульса Vz б <

= 1 (см. фиг. 2), то ключ 11 пропуск кает импульс V, который возвращает триггер 9 в исходное состояние. При этом дли гельнос ъ ин ервала времени 6 на выходе широтно-импульсного модулятоpB pBBBG га ц)

При аЖ1®к3 первым приходит. сигнал

Я+ . Этот сигнал, пройдя ключ 16 и элемент ИЛИ 19, поступает на триггер

18, который разрешает прохождение импульсов через ключ 11. Следующий импульс М » через ключ 11 поступает на триггер 9, возвращая его в исходное состояние. При этом

2(А

1= —.

Uu

При аЫГЕ,2 -8l первый йриходит им пульс Чр, однако при этом 6 = О и вентиль 11 закрыт. Следующим прихо* дит импульс 5, разрешающий прохождение импульсов М . Поэтому следую- . щий (т. е, второй) импульс Ч поступает на триггер 9, возвращая его в исходное состояние. По-прежнему

2d.

1= —

Я) 7 65

При сЮ(йг-ооЦпервым приходит сигнал 9; Этот ситйал, через ключ 14

: постуйает на триггер 17, устанавливая его в состояние 1". Триггер 17 запре щает ключ 14, блокирует прохождение сигналов S через ключ 16 и разрешает ключ 15. При этом ключ 11 закрыт до прихода следующего импульса g .

Так как первый импульс Ч приходит ранье. ще второго импульсе Ь, то он не проходит. Второй же импульс Ч следует после. второго импульса В, когда ключ

11 открыт, т. е. он приходит на триггер

9, возвращая его в исходное состояние.

При этом

, 24.

Щ

"/т. е. во всем интервале изменение углов -:.. .Я*

1"

Заштрихованная область (на фиг. Э) соо гветствует состоянию, в котором

Ч * 1. Граница этой области соответствует моменту переключения сигнала Ч .

Как вйдно из дйаграммы, эта граница не совпадает с линйей сигнала Чу

Это показывает, что в устройство оФсутствуют сбОи> связанные с переключе нием управляющего сигнала Ч

Введейие анализирующего устройства позволяет ус.гранить сбои и рабоге yei ройсгва. Это связано с тем, что в устройстве устранейия неоднозначйостипреобразования угол-интервал времени осуществляется путем анализа положе-

"ния сигналов с преобразователя уголвремя относительно опорного напряжения. Исключение сбоев в работе устройства позволяет повысить надежность рабо гы устройства. Кроме того, введение анализирующего устройства "дает

° возможность упростить устройство и уменьшить его габариты.

1387 8

Формула изобретений.„.

Преобразователь угла поворота вала в интервал времени, содержащий синуснс

5 косинусный вращающийся трансформатор, вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход подклю- чен через преобразователь угол-время к первому входу широтно- импульсного

16 модулагора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, в него введены анализирующий блок, содержащий формирователь, инвертор, три ключа, — два триггера, И два элемента ИЛИ н два элемента И, вы ход источника опорного нанряжениа подключен через формирователь ко входам первого ключа и инвертора, выход которого соедийен со входами второго и

26 третьего ключей, выходы первого и второго ключей подкличены через первйй элемент ИЛИ к первому входу первого триггера, выход третьего ключа соединен с первым входом второго григора, первый выход:которого подкмМен к уйравляющим входам первого и третьего ключей, а второй выход сое динен с управляющим входом второго ключа, выход первого трщтера подклюЗ© чен к первому входу первого элемента

И, йервйй вьгход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход широтно импульсного моду -

3$ irегоpa соедийен со вторыми входами трж гьров и элементов И, выходы элементов И через элемент ИЛИ подключены к управляющему входу широтно-импульсного модулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зверев А. Е. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код, Л., "Энергия, 1974, с. 154.::

2. Авторское свидетельство

¹ 388291, кл. & 08 С 9/04, 08.О7.70.