SU1213417A2 - Датчик углового положени ,скорости и ускорени вращени вала - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может быть использовано в качестве датчика углового положени , мгновенной скорости и ускорени  вращени  вала в точных цифровых системах автоматического управлени  и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт. св. № 1101740.

Целью изобретени   вл етс  повы- гаение точности измерени  скорости вращени  и улучшени  помехоустойчивости .

На чертеже изображена структурна  схема предложенно1- о датчика.

Датчик генератор 1 импульсов , выход которого подключен к счетному входу первого счетчика 2, выполненного на триггерах, выход старшего разр да счетчика 2 через формирователь 3 опорных сигналов, соединен с входом фазовращател  4, подключенного своим выходом к входу первого нуль-органа 5. Выход первого нуль-органа 5 соединен с входом разрешени  записи первого регистра 6, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих триггеров счетчика 2. Выход генератора импульсов соединен также с первым входсь схемы 7 запрета , управл ющий вход каждой подключен к выходу триггера i-ro разр да первого счетчика 2. Выход схемы 7 запрета соединен с первым входом блока 8 суммировани  частот, выход которого через первый делитель 9 чатоты соединен с одним из входов второго фазового детектора iO, другой вход которого подключен к выходу фазовращател  4. Выход второго фазового детектора 10 соединен с входом второго управл емого генератора 1, подключенного CBOVM вг гкодом к входу второго делител  12 частоты, выход триггера i-ro разр да которого подключен к второму входу блока 8 суммировани  частот. Выход второго управл емого генератора 11 соединен также со счетньм входом второго сче чика 13 через ключ 14, управл юи лй вход которого соединен с выходом дополнительного триггера 15. Вход сбр са триггера 15 соединен с вькодом перйого счетчика 2. Выход первого счетчика 2 соединен также с входом .формировател  16 импульсов, первый выход которого подключен к входу

разрешени  записи второго триггера 17, инфор 1ационные выходы которого соединены с соответствующими выходами триггеров второго счетчика 13,

5 вход предустановки которого подключен к второму выходу формировател  16 задержанных импульсов, третий выход формировател  16 соединен с входом установки в единичное состо  0 ние дополнительного триггера 15. Выход триггера старшего разр да второго делител  12 частоты подключен к входу первого фазового детектора 18 выход которого подключен к входу

15 фильтра 19 нижних частот и входу интегратора 20. Выход интегратора 20 подключен к входу суммирующего элемента 2I, другой вход которого подключен к выходу первого фазового

20 детектора 18, Выход суммирующего

элемента 21 соединен с входом первого управл емого генератора 22, выход которого подключен к второму входу первого фазового детектора 18.

Датчик работает следующим образом .

Первый счетчик 2 выполн ет функцию делител  частоты f генератора I на коэффициент 2 , так что на выходе старшего п-го разр да счетчика 2 образуютс  пр моугольные импульсы с частотой FP f/2 . Формирователь 3 вырабатывает из выходных периодических сигналов первого 5 счетчика 2 опорные напр жени  фазовращател  4. Первый нуль-орган 5 формирует из выходных синусоидальных сигналов фазовращател  4 пр моугольные периодические сигналы, по переднему фронту которых осуществл етс  запись кода первого счетчика 2 в первый регистр 6. В первом регистре фиксируетс  код текущего углового положени  вала.

Выходные сигналы генератора 1 поступают также на первый вход схемы 7 запрета, на управл ющий вход которой поступают сигналы с частотой f/2 с i-ro разр да первого счетчи- - 50 ка 2, которые запрещают прохождение через схему 7 каждого импуль- .са с номером 2. Импульсы выхода схемы 7 запрета, имеющие среднюю частоту следовани , равную f(2 -l)/2j 55 поступают на первый вход блока 8 суммировани  частот, на второй вход которого поступают сигналы с выкода триггера i-ro разр да второго де30

45

лител  12 частоты, частота которых в дВа раза ниже частоты f импульсо второго управл емого генератора. 1. Следовательно, частота сигналов fj. .на выходе блока 8 суммировани  частот равна

f.f(2 -l)/24f.j/2 (1) Первый п-разр дный делитель 9 частоты делит выходную ча:стоту блока суммировани  частот на 2, следовательно , на первый вход второго фазового детектора 10 поступают сигналы с частотой fg./2 .

На второй вход фазового детектора поступают выходные сигналы-фазовращател  4 с частотой F Fgo . Выходной сигнал второго фазового детектора 10, воздейству  на управ- ;л ющий вход второго генератора 1, измен ет его частоту таким образом, что при посто нном значении Fg частота сигналов на обоих входах фазового детектора равна

f(2 -im4f,/r . , ,,

Учитыва , что Fjy- 2 f, на основании выражени  (2) можно . записать

2 - Рвр-2 (3) Выходные сигналы второго управл емого генератора 1I поступают непосредственно в блок вычислени  частоты вращени  и через делитель 12 - в блок вычислени  ускорени .

Второй счетчик 13 вместе с ключом 14, дополнительным триггером 15, формирователем 16 задержанных импульсов и регистром 17 образуют блок вычислени  частоты вращени . Второй счетчик 13 имеет цифровых разр дов и один знаковый, причем число t выбираетс  из услови 

о- FBP ма.с- - 2 2, (4) где F - максимальна  измер ема 

Вр MQltC

частота вращени ; - период опорного сигнала.

По переднему фронту выходного сигнала первого счетчика 2 переходит в нулевое состо ние дополнительный триггер 15 и одновременно запускает- с  формирователь 16 задержанных импульсов . Сигнал с выхода триггера 15 воздейству  на управл ющий вход ключа 14, прекращает поступление импульсов второго управл емого генератора

13417 4

11 на счетный вход второго счетчи- , ка 13. Через врем , достаточное дл  переноса в счетчике 13, вырабатываетс  первый импульс формировател  5 16, который поступает на вход разрешени  записи второго регистра 17 и осуществл ет запись кода счетчика 13 во второй регистр 17,второй импульс формировател  15, воздейству 

10 на входы предустановки второго счетчика 13, осуществл ет запись в счетчик 13 кода, соответствующего промежутку времени между по влением первого и. третьего выходных импульсов

15 формировател  15. Импульс с третьего выхода формировател  16 переводит в единичное состо ние триггер 15, в результате чего открываетс  ключ 1.4 и сигналы второго управл е20 мого генератора 11 вновь поступают на вход счетчика 12.

Таким образом, во втором регистре 17 зафиксируетс  код счетчика 13

25 в конце каждого периода Т выходного сигнала первого счетчика 2. Пусть первонача.льно Fg 0, т.е. f f и за период Т второй генератор 1 1 выра1батьшает 2 импульсов. Тогда

30 за период TO второй счетчик 13 заполнитс  раз импульсами второго генератора 11 и по концу период да Тд как I цифровых, так и знаковый разр ды второго счетчика 13 пе ,, рейдут в нулевое состо ние. Если Fg- О, то за период Т , кроме 2 импульсов, второй генератор II согласно выражению (З) выработает еще Т Fgp 2 импульсов, которые соглас4Q но выражению (4) не вызовут переполнени  цифровых разр дов второго счетчика 13, а знаковый разр д счетчика 13 в конце периода TQ будет в нулевом состо нии. Следовательно,

45 во Втором регистре 17 будет зафиксирован пр мой код частоты вращени  Fgp с коэффициентом Т,-2 . Если F- О ;то во втором регистре 17 будет зафиксирован дополнительный код час- JQ тоты вращени .

Фазовый детектор 18, фильтр 13, интегратор 20, суммирующий элемент 21 и управл емый генератор 22 обра- ,зуют блок вычислени  ускорени .

Зг/аЛов /тмжемиг

ЦглоВае ускорение

Claims (1)

1. ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ, СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА по авт.св. № 1101740, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости в него дополнительно введены блок суммирования частот, последовательно соединенные второй фазовый де- тектор, второй управляемый генератор и второй делитель частоты, причем выход триггера старшего разря'да второго делителя частоты соединен с входом первого фазового детектора, выход триггера i-ro разряда второго делителя частоты соединен с входом блока суммирования частот, другой вход которого соединен с выходом схемы запрета, выход блока суммирования частот через первый делитель частоты соединен с входом второго фазового детектора, другой вход которого подключен к выходу фазовращателя, выход второго управляемого генератора подклю-, чен к информационному входу ключа, а выход старшего разряда первого счетчика соединен с входом формирователя задержанных импульсов.

   ю

   4^.

   м

   1 121