SU1193817A2 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД по авт. св. № 902039, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, в него введены элемент задержки, дифференцирующа  цепь, дополнительньй счетчик импульсов, блок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дополн тельный регистр и блок коррекции, дополнительный выход генератора 1 4пульсов соединен со счетным входом дополнительного счетчика, выход старшего разр да которого соединен с первой группой входов блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ РШИ и со старшим разр дом дополнительного регистра, а остальные выкоды соединены с второй группой входов блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которого соединены с остальными разр дами дополнительного регистра, выходы которого соединены с входами блока коррекции, выходы которого  вл ютс  дополнительными выходами преобразовател , а выход компаратора соединен элемент задержки и дифференцирующую (О цепь с .входом установки нул  дополнительного счетчика импульсов. -

Description

« Изобретение относитс  к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано дл  св зи аналоги ных источников информации с цифровы вычислительным устройством. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей преобра зовател . На фиг. 1 приведена функциональ .на  схема преобразовател  угла пово рота вала, в код; на фиг. 2 - диагра ма по сн юща  его работу; на фиг. 3 и 4 - процесс формировани  кода ско рости; на фиг. 5 - графики фактичес кой и измеренной скоростей вращени  вала фазовращател . Преобразовател  угла поворота ва ла в код содержит генератор импульсов , выполненный в виде задающего генератора 1 и делител  2 частоты, счетчик 3 импульсов, регистр Д, дешифратор 5, интегратор 6, фазовращатель 7, компаратор 8, элемент 9 з держки, дифференцирующую цепь 10, счетчик 11 импульсов, блок 12 элеме тов ИСКЛЮЧАКЛЦЕЕ ИЛИ, регистр 13 и блок 14 коррекции. Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом . Задающий генератор .1 импульсов вырабатьшает импульсы с частотой f и длительностью ьц. Делитель 2 частоты делит эту частоту на коэффициент К и подает на вход счетчика 3 импульсы с частотой f/k. Импульсы с выходов счетчика 3 поступают на вход дешифратора 5, выходы которого соединены с входс1ми интегратора 6, с выхода которого поступает питающее напр жение на входы фазовращател  7. При положительном напр жении на выходе фазовращател  7 компа ратор 8 вырабатывает сигнал Логиче ка , а при отрицательном - сигнал Логический О. При поступлении на управл ющий вход регистра 4 положительного фронта сигнала с выхода компаратора 8 на выходе регистра 4 устанавливаетс  код, соответствующий углу поворота вала фазо вращател  7. Измерение скорости поворота вала основано на отклонении частоты выходного сигнала фазовращател  7 от частоты питающего его напр жени  Пусть вал фазовращател  7 вращае с  в сторону увеличени  сдвига фа17Z зы ( между питающим и выходным напр жением фазовращател  7, и в момент времени t сдвиг фаз ф (tc)0. Период питающего напр жени  фазовращател  7 посто нен и равен Т.В момент времени , по вл етс  импульс с выхода компаратора 8 (фиг. 2, f). Промежуток времени At, определ ет изменение сдвига фаз Atp за период изменени  выходного сигнала фазовращател  6, который равен Т, Т + Л t,. В общем случае период выходного напр жени  фазовращател  7 равен Т Т .-fut. где & t - приращение времени, обусловленное изменением фазы выходного напр жени  фазовращател  7. При вращении вала в другую сторону величина ut мен ет знак и, следовательно , мен ет знак приращени  сдвига фаэ . Двоичный код, соответствующий приращению сдвига фаз Д cf за период измерени  Т,, , определ ет скорость поворота вала, в пре- образователе это осуществл етс  следующим образом. Элемент 9 задержки задерживает на врем  импульс с выхода компаратора 8. Дифференци-, рующа  цепь 10 формирует короткий импульс по положительному фронту импульса на выходе элемента 9 задержки и подает его на вход обнулени  счетчика 11. Если скорость вращени  вала равна нулю, то частота выходного сигнала фазовращател  7 равна частоте питающего напр жени , т.е. Т,, значит, обнул ющие импульсы на входе счетчика 11 проход т через врем  Тик моменту прихода следующего обнул ющего импульса счетчика 11 имеют состо ние Логический 0. Если вал вращаетс  в положительную сторону, то. следующий обнул ющий мпульс приходит через врем  Т, T+utf,. За врем  Т счетчик 11 обнул етс  определе.нное число раз, а за. рем  itj он сосчитьшает N импульсов с дополнительного выхода генератора 1 импульсов, что соответствует глу в цифровых единицах. Старший M-1 разр д счетчика 11 находитс  в состо нии Логический 0, следова3 тельно , блок 12 элементе/в ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ не инвертирует выходной ход счетчика 11 и пойает его на входы регистра 13 без изменений. Перед приходом импульса обнулени  на вход счетчика 3 в регистре 13 происходит запись кода, поступившего с выходов блока 12 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с выхода старшего разр да счетчика 11. Если вал вращаетс  в другом направлении , то следующий обнул ющий импульс приходит на - вход счетчийа 11 через врем  T -T-it. .В этом случае счетчик 11 обнул етс  на оди раз меньше, чем в первом случае, и до очередного обнулени  ему не хватает N импульсов, которые пришли бы на его счетный вход с допол .нительного выхода генератора 1 импульсов за врем  ut, т.е. в момент прихода следующего обнул ющего импульса на выходах разр дов счетчи са 11 будет дополнительный код. Инвертиру  значени  m младших разр дов счетчика 11, получаем код числа N, соответствующий углу , что и происходит в преобразователе, так .как старший разр д счетчика 11 к моменту прихода обнул ющего импул са имеет состо ние Логическа , а это значит, что блок 12 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ инвертирует входные сигналы и на входы регистра 13 подает пр мой код числа N, которое регистр 13 записывает при приходе импульса с выхода компаратора 8, так же записываетс  значени старшего разр да счетчлка 11, определ ющего направление движени  вала фазовращател  7. На графике (фиг. 3 и 4) изменени  числового значени  кода N на выходах счетчика 11 за период измерени , т.е. за период выходного сигнала фазовращател  7, обозначены: f - логическое значение выхода стар шего (знакового) разр да счетчика 1 f1 - импульсы обнулени  счетчика 3, поступающего с выхода дифференцирующего звена 10; fз импульсы записи информации в регистр 13 (причем на фиг. 4 - при отрицательном). Таким образом, в младших разр дах выхода регистра 13 записываетс  код амплитуды приращени  сдвига фаз д(|п за период измерени  Tj,, а в старшем т+1 разр де хранитс  знак этого при17 ращени . Числовое значение этого кода, характеризует скорость,.вращени  вала фазовращател  7. Однако период измерени  Т не  вл етс  посто нной величиной и поэтому по вл етс  погрешность измерени  скорости, котора  увеличиваетс  с возрастанием скорости и достигает 0,5% при скорости вращени  вала 3000 об/мин.и частоте питающего напр жени  фазовращател  10 кГц и 2,5% при той же скорости вращени  вала и частоте питающего напр жени  фазовращател  2 кГц. При уменьшении скорости вращени  вала погрешность уменьшаегс  и при малых скорост х вращени  вала она становитс  меньше, чем дискретность измерени  скорости. Если бы период измерени  Т был i посто нным и равн лс  Т, то фиксируемые приращени  поворота вала фазовращател  определ ли бы истинное значение скорости поворота вала. Рассчитаем погрешность преобразовател . - - истинна  скорость; N . Т Т. Т где N -. числовой эквивалент приращени  фазы игр ; п - значение скорости, измеренное описываемым методом а„ Tvut-n Из вьш1еприведенных формул следует, что при положительном напрлвлении движени  () измеренное значение скорости занижаетс  относительно истинного, а при отрицательном завышаетс . Как видно из фиг, 5 графики фактическои скорости вращени  в зависимости от. At и измеренного значени  скорости вращени  u.t . при ut-itT сливаютс , при увеличении &t() по вл етс  опшбка , занижающее значение измерений скорости, и при At Т измеренное значение скорости приближаетс  к посто нной величине. При увеличении | д t() измеренное значение скорости завышаетс  и при измеренное значение

скорости стремитс  к бесконечности, однако эти случаи крайние и в практике встретитьс  на могут, так как максимальна  скорость вращени  вала датчика не превьшает 3000 об/мин, а частота питающего напр жени  датчиков не меньше 400 Гц.

При такой скорости вращени  и частоте питающего напр жени  2 10 кГц точность измерени  не уступает точности тахогенератора 1-2 класса точности. У предлагаемого преобразовател  отсутствуют такие недостатки, как посто нна  времени, пульсаци  выходного напр жени , зона нечувствительности, которые присущи всем тахогенераторам.

Поскольку погрешность измерени  скорости вращени  вала  вл етс  методической и поддаетс  анализу, то можно от нее избавитьс . Дл  этого выходы регистра 13 соединены с входами блока 14 коррекции, представл щего собой посто нное программируемое запоминакицее устройство, адресные входы которого соединены с выходом регистра 13, В блок 14 коррекции надо записать программу, где каждому значению кода на адресных входах блока14 коррекции, содержащему методическую ошибку измерени  скорости вращени  вала, соответствует исправленный код на выходах блока 14 коррекции, так какзависимость погрешности однозначно зависит от скорости вращени  вала датчика . Причем блок 14 коррекции одинаков дл  различных типов датчиков, при условии, что частота питающего напр жени  одинакова..

Таким образом, дополнение известного преобразовател  угла поворота вала в код предлагаемым устройством позвол ет в большинстве случаев избавитьс  от одновременного использовани  датчиков положени  и скорости или от применени  сложных измерительных систем, обладающих р дом недостатко1. - Л

Sin (Jt

due.}

Фиг-Ч

&t ТШ

At

-так

Claims (1)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД по авт. св. № 902039, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены элемент задержки, дифференцирующая цепь, дополнительный счетчик импульсов, блок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дополнительный регистр и блок коррекции, дополнительный выход генератора импульсов соединен со счетным входом дополнительного счетчика, выход старшего разряда которого соединен с первой группой входов блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и со старшим разрядом дополнительного регистра, а остальные выводы соединены с второй группой входов блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которого соединены с остальными разрядами дополнительного регистра, выходы которого соединены с входами блока коррекции, выходы которого являются дополнительными выходами преобразователя, а выход компаратора соединен чер^з элемент задержки и дифференцирующую^ цепь с входом установки нуля дополнительного счетчика импульсов. ·

   SU „„1193817 .Фиг.1 ί