Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к ввт. свид-ву

®>М K,ç (22) Заявлено 24 ° 08 ° 78 (21) 2662755/18-24

G 08 С 9/04 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150980. Бюллетень ¹ 34

Ю) НЖ 681. 325 (088.8) Дата опубликования описания 25. 09. 80 (72) Авторы изобретения

Л. A Бильвин, В. A. Горбачевский, Б. П. Леонов, А. И. Милюков и В. П. Орлов (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Известны преобразователи угла поворота вала в код; содержащие генератор импульсов, подключенный через делитель частоты и фильтр к синусно-ко- 0 синусному вращающемуся трансформатору, выходы которого через блок фазосдвигающих элементов подключены к нульорганам, выходы которых подключены к преобразователю временных интервалов в код j1).

Недостатком таких преобразователей является невысокая точность.

Другие известные преобразователи содержат фаэовращатель, входы и выхо- 20 ды которого через нуль-органы подключены к установочным входам триггеров, выходы триггеров годключены к управляющим входам элементов И, другие входы которых непосредственно и через Zg элементы задержки подключены к генератору импульсов, выходы элементов. И через элемент ИЛЙ подключены к счетчику импульсов (2).

Недостатком таких преобразователей 0 является погрешность, вносимая нестабильностью срабатывания нуль-органов.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к одному входу блока управления, одному входу элемента 2И-ИЛИ и входу блока памяти, выходы блока питания подключены к одним концам первичных обмоток фазовращателя, другие концы которых вместе с одними концами вторичных обмоток фаэовращателя подключены к общей шине, а другие концы вторичных обмоток фазовращателя подключены к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого соединен с первым выходом блока управления, четвертый и пятый входы - с одним из выходов блока питания, а выходы через нуль-органы подключены к соответствующим блокам элементов И, управляющие входы которых соединены с вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока управления, а выходы каждого блока элементов И подключены к установочным входам соответствующих триггеров, выходы которых подключены к управляющим

763938, входам элемента 2И-ИЛИ, выход элемента 2И-ИЛИ подключен к счетчику импульсов, установочный вход которого соединен с шестым выхоцом блока управления (3).

Недостатком известного преобразователя является его погрешность, вызванная временной температурой нестабильностью фазовращателя.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота ° вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к одному входу блока управления, одному входу элемента 2И-ИЛИ и к входу блока питания, выходы блока питания подключены к одним концам первичных обмоток фазовращателя, другие концы объединены, одни концы вторичных обмоток фазовращателя подключены к общей шине, а другие концы подключе- ны к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выходы через нуль-органы подключены к соответствующим блокам эле-. ментов И, управляющие входы которых соединены с вторым, третьим четвертым и пятым выходами блока управления, а выходы каждого блока элементов И подключены к установочным входам соответствующих триггеров, выходы которых подключены к управляющим входам элемента 2И-ИЛИ, выход элемента 2И-ИЛИ подключен к счетчику импулЬсов, установочный вход которого соединен с шестым выходом блока управления, введен сумматор токов, включенный между общей шиной и объединенными концами первичных обмоток фаэовращателя, кото10

20

65 рые подключены к другому входу блока управЛения и четвертому и пятому входам коммутатора.

Структурная схема преобразователя представлена на фиг, 1; временная диаграмма его работы — на фиг. 2.

Преобразователь содержит фазовращатель 1, первичные обмотки которого соединены с двумя выходами блока 2 питания, подключенного к генератору

3 импульсов. Между точкой соединения первичных обмоток и общей шиной вкЛючен сумматор 4 токов, например резистор, через который протекает суммарный ток обеих первичныХ обмоток фазовращателя 1. Напряжение на сумматоре

4 токов принимается за опорное. Сумматор 4 токов и генератор 3 соединены с блоком 5 управления. Вторичные (синусная и косинусная) обмотки фазовращателя 1 и сумматор 4 токов подключены к двухпоэиционному коммутатору 6, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока 5 управления.

В первом положении коммутатора 6 к нуль-органу 7 подключено опорное

d0 напряжение, а к нуль-органу 8 — вто. ричная косинусная обмотка фазовращателя.

Во втором положении коммутатора

6 к нуль-органу 7 подключена вторичная синусная обмотка фазовращателя 1, а к нуль органу 8 -опорное напряжение.

Выходы нуль-органов 7 и 8 соединены с входами триггеров 9 и 10 через блоки 11 и 12 элементов И, каждый из которых состоит из двух двухвходовых элементов И. Первые входы элементов

И 13 и 14 соединены вместе и подключены к выходу нуль-органа 7, а вторые входы элементов к блоку 5 управления.

Выход элемента И 13 подключен к единичному входу триггера 9, а выход элемента И 14 — к нулевому входу этого триггера.

Первые входы элементов И 15 и 16 соединены вместе и подключены к выходу нуль-органа 8, входы этих элементов к блоку 5 управления. Выход элемента 15 подключен к единичному входу триггера 10, а выход элемента

16 — к нулевому входу этого триггера.

Выходы триггеров 9 и 10 подключены к управляющим входам элемента 17

2И-ИЛИ, другие входы которого соединены с выходом генератора 3, а выход подключен к счетчику 18 импульсов, установочный вход которого соединен с выходом блока 5 управления. Элемент

17 2И-ИЛИ состоит из двух элементов

И 19 и 20, подключенных к элементу

ИЛИ 21.

Цикл кодирования угла занимает четыре периода выходного напряжения блока 2 питания. В блоке 2 питания формируются два синусоидальных напряжения сдвинутые между собой по фазе на

90 . Частота этих напряжений в два раза меньше частоты повторения тактовых импульсов генератора 3. Выходные напряжения блока 2 поданы .на первичные обмотки фазовращателя 1. Фазы напряжений на вторичных (синусной и косинусной) обмотках фазовращателя зависят от угла поворота ротора фазовращателя.

Напряжение, снимаемое с вторичной косинусной обмотки, опережает по фазе, напряжение, снимаемое с вторичной синусной обмотки на 90 . Напряжение, снимаемое с сумматора 4 токов (фаза которого принята за опорную) подано на блок 5 управления; на который также поступают тактовые импульсы от генератора 3. Блок 5 управления может быть выполнен, например, из счетчика импульсов и дешифратора или иэ формирователей и элементов задержки. Выходные сигналы блока управления связаны по фазе с опорным напряжением сумматора 4 токов с точностью одного или нескольких периодов генератора 3 импульсов.

На выходе блока 5 управления формируются сигналОВ управления коммута763938

iором б,сигналы О и U< включения опорных импульсов, сигналы U è U включения рабочих импульсов, сйгналы U сброса. Каждый из сигналов U u U включения опорных импульсов перекрывает по длительности момент положительного перехода через нуль опорного напряжения Ор .Сигнал UI.,ïîäàåòñÿ в начале первого периода опорного напряжения UI,, а сигнал Од в начале третьего периода.

Сигнал U> принимает состояние по окончании сигнала U и "0" по окончаГ нии сигнала 0 .

Сигнал включения рабочих импульсов

О перекрывает по длительности второй период опорного напряжения 0<, а сиг- 15 нал включения рабочих импульсов U четвертый период.

Перед сигналом включения опорных импульсов 0 подается импульс 0 сброса счетчика. 20

В исходном состоянии сигнал U переключения равен нулю и на вход йульоргана 7 через коммутатор б поступает опорное напряжение. В момент положительного перехода этого напряжения через нуль на выходе нуль-органа возникает импульс, называемый опорным.

При совпадении этого импульса с сигналом U включения на выходе элемента

13 появляется импульс U,êoòoðûé устанавливает триггер 9 в состоянии "1".

При этом, элемент И 19 открывается и импульсы генератора 3 поступают в счетчик 18.

В первом периоде опорного напряжения Орсигнал Ug переключения принимает еостояние "1" и коммутатор 6 переводится во второе положение, при котором к входу нуль-органа 7 подключается вторичная синусная обмотка фазовращателя, а к входу нуль-органа 8 — 4p опорное напряжение UII . Фаза 91 напряжения U ñèíóñíîé обмотки, измеренная относйтельно опорного напряжения, U,çàâèñèò от угла поворота ротора фазовращателя.

В моменты положительного перехода через нуль напряжения 0 вторичной синусной обмотки фазовращателя на выходе нуль-органа 7 возникают импульсы, называемые рабочими. Временной сдвиг t этих импульсов относительно момента перехода через нуль опорного напряжения пропорционален фазе Я напряжения на вторичной синусной обмотке фазовращателя (фиг. 2 О„и UM).

При совпадении первого.же рабочего 55 импульса с сигналом U включения рабочих импульсов на выходе элемента 14 появляется импульс, устанавливающий триггер 9 в состояние "О". Элемент

И 19 при этом закрывается и поступ- ц ление U от генератора 3 прекращается.

Код в счетчике 18, накопленный к этому моменту времени . пропорционален временному интервалу t< между опор ным и рабочим импульсами, а следовтельно и фазовому сдвигу „ нап ряжения вторичной синусной обмотки фазовращателя.

В этом же положении коммутатора б на вход нуль-органа 8 подается опорное напряжение U . При совпадении положительного момента перехода через нуль этого напряжения и сигнала включения, подаваемого на элемент

И 15, на выходе этого элемента появляется импульс U, уотанавливающий триггер 10 в состояние "1". Импульсы генератора 3 через элементы 20 и 21 начинают поступать в счетчик 18.После этого сигналом IJ коммутатор 6 возвращается в исходное положение, при котором на вход нуль-органа 8 включается напряжение вторичной косинусной обмотки фазовращателя. Напряжение косинусной обмотки. сдвинуто по фазе относительно опорного напряжения.

В моменты положительного перехода через нуль напряжения Ор вторичной косинусной обмотки на выходе нуль-органа 8 появляются рабочие импульсы.

При совпадении первого же импульса на выходе нуль-органа 8 и сигнала

0 включения рабочего импульса на выходе элемента И 16 образуется импульс

U> устанавливающий триггер 9 в состояние "0". Поступление импульсов от генератора 3 на счетчик 19 прекращается.

Приращение кода счетчика 18 после кодирования фазового сдвига 9 напряжения косинусной обмотки фазовращателя определяется временным интерBBJIoM t2 межДУ импУльсами Он „ Оп поступившими на триггер 10 от нуль-органа 8..

Суммарный код счетчика 18 пропорционален М + Pg +4K = 2 „+—

9 It

Рассмотренный преобразователь уголксд не чувствителен к изменениям параметров обмоток BT-фазовращателя от изменения температуры окружающей среды, приводящих к изменению сдвига фаз выходных (синусной и косинусной) обмоток относительно фаз напряжений возбуждения. Кроме того, такой преобразователь угол-код имеет нулевой код совпадающий с нулевым положением ротора BT (нуль взаимной индукции одной первичной и одной вторичной обмоток

BT).

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к одному входу блока управления, одному входу элемента 2И-ИЛИ и входу блока питания, выходы блока питания подключены к одним концам первичных обмоток фазовращателя, другие концы которых объединены, одни концы вторичных обмоток фазовращателя подклю763938 чены к общей шине, а другие концы подключены к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выходы через нуль-органы подключены к соответствующим блокам элементов И, управляющие входы которых соединены с вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока управления., а выходы каждого блока элементов И подключены к установочным. входам со- о ответствующих триггеров, выходы котэрых подключены к управляющим входам элемента 2И-ИЛИ, выход элемента 2ИИЛИ подключен к счетчику импульсов, установочный вход которого соединен с шестым выходом блока управления, 1с

ВЙИИПИ заказ 6288/44

Тираж 682 Подписное

Филиал ППП Патент г.ужгород,ул.Проектная,4 отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введен сумматор токов, включенный между общей шиной и объединенными концами первичных обмоток фазовращателя, которые подключены к другому входу блока управления и четвертому и пятому входам коммутатора.

Источники информации, принятые ва .внимание при экспертизе

1. Патент США 9 350669,кл.340-347, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 594515, кл. И 08 С 9/04, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

9 486340, кл. G 08 С 9/04, 1975 (прототип).