SU1267620A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано дл  св зи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством . С целью расширени  диапазона работы преобразовател  в него введены четвертый и п тый триггеры, четвертый, п тый и шестой элементы И, второй и третий счетчики, элемент сравнени , сумматор и формирователь импульсов. Угол поворота преобразуетс  в сдвиг фаз cf электрических сигналов при одном подключении синуснокосинусного датчика угла (СКДУ) к фа30сдвигающему элементу и в сдвиг фаз

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Цель изобретения - расширение диапазона преобразуемых углов поворота вала путем введения дополнительного отсчета.

На чертеже изображена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, усилитель 3 мощности, синусно-косинусный датчик угла (СКДУ) 4, коммутатор 5, фазосдвигающий элемент 6, фильтр 7, компаратор 8, первый 9 и второй 10 элементы И, первый 11, второй 12 и третий 13 триггеры, третий элемент И 14, первый счетчик 15, четвертый 16 и пятый 17 триггеры, четвертый 18, пятый 19 и шестой 20 элементы И, второй 21 и третий 22 счетчики, элемент 23 сравнения, сумматор 24, формирователь 25 импульсов и шину 26 Пуск.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

В исходном положении триггеры 11, 12, 13, 16 и 17 находятся в состоянии 0, элементы И 9, 14, 18, 19 и 20 закрыты. Элемент И 10 открыт.Импульсы высокой частоты с генератора 1 через делитель 2 поступают на усилитель 3 мощности, служащий источником напряжения возбуждения СКДУ 4, на .выходе которого формируются сигналы, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса‘угла поворота к . Коммутатор 5 в исходном положении подключает элемент 6 к СКДУ 4 таким образом, что на выходе элемента 6 формируется сигнал, сдвинутый по фазе основной гармоники на угол, пропорциональный - об . Из выходного сигнала элемента 6 с помощью фильтра 7 выделяется сигнал основной гармоники, по которому с помощью компаратора ‘8 формируются короткие информационные импульсы, положение которых на временной оси совпадает с точками перехода «входного синусоидального сигнала через нуль при положительном градиенте, Из выходного сигнала делителя 2 в моменты времени, совпадающие с точками перехода из состояния логического 0 в состояние логической 1, формирователь 25 вырабатывает короткие опорные импульсы.

По команде Пуск триггер 13 устанавливается в положение 1, элемент 5 И 9 открывается, а элемент И 10 закрывается. Первый после команды Пуск информационный импульс, прошедший через элемент И 9, сбрасывает в исходное, нулевое состояние счетчик 10 15, 21 и 22 импульсов, устанавливает в состояние 1 триггеры И, 12 и 16. Коммутатор 5, управляемый от триггера 11, подключает входы элемента 6 к выходам СКДУ 4 таким образом, *5 что на выходе элемента 6 формируется сигнал, сдвинутый по фазе основной гармоники напряжения возбуждения СКДУ 4 на угол, пропорциональный об .

При состоянии 1 триггеров И,

12 и 16 открыты элементы И 20, 14 и 18. Импульсы высокой частоты с генератора 1 через элемент И 18 поступают на вход счетчика 21 и через элемент И 14 - на вход счетчика 15.

²³ Импульс с первого выхода счетчика 15, соответствующий первому импульсу, поступившему на его вход с элемента И 14, возвращает триггер 13 в исходное состояние 0, и элемент

И 9 закрывается.

Первый после начала счета опорный импульс с формирователя 25, отстоящий от·предыдущего информационного с компаратора 8 на время С, , пропор35 циональное углу οί , устанавливает триггер 16 в состояние 0, элемент И 18 закрывается и в счетчике 21 фиксируется число N ι , также пропорциональное углу οί . Этот же опорный им40 пульс, прошедший через открытый элемент И 20, устанавливает в состояние 1 триггер 17, открывая элемент И 19. Импульсы высокой частоты начинают поступать в счетчик 22, ¹

Емкость счетчиков 15, 21 и 22 выбирается равной числу импульсов генератора 1, укладывающихся в период Т напряжения возбуждения СКДУ 4. По переполнении счетчика 15, формирующего ⁵⁰ таким образом сигнал задержки, сдвинутый относительно момента включения коммутатора 5 во второе положение на время, равное Т, триггер 12 возвращается в состояние 0, и элемент ⁵⁵ И 10 открыва?ется.

Информационный импульс проходит через открытый элемент И 10 и устанавливает триггеры 11 и 17 в исход3 .1267620 ное состояние 0. В результате триггер 17 формирует временной интервал длительностью ΐ₂ или Т + ΐ₂ , а счетчике 22 фиксируется число , также пропорциональное углу , Коммутатор 5, управляемый от триггера 11, возвращается в исходное состояние.

Результирующий код угла οό обра- ‘ зуется в сумматоре 24 при сложении чисел Ν, и Ν₂ .

Число разрядов сумматора 24 на . единицу больше числа разрядов каждого из счетчиков 21 и 22. Число Ν, , подаваемое на вход первого слагаемого сумматора 24, пропорционально углу cj при первом (исходном) состоянии коммутатора 5, а число М_г,подаваемое на вход второго слагаемого, пропорционально углу «, при втором состоянии коммутатора 5.

Старший разряд выходного кода преобразователя образуется за счет единицы переноса при сложении чисел N | и N _г и корректируется с помощью элемента 23 сравнения. Необходимость коррекции вызвана тем, что изменение кода М, с максимального значения на минимальное или наоборот происхо10 дит не одновременно с аналогичным изменением кода . Ширина зоны кор- зд рекции выходного кода.преобразователя равна сумме абсолютных значений погрешностей преобразования угла поворота ротора СКДУ 4 в код N, и код Ν₂ . ₃₅

Зона коррекции выходного кода преобразователя характеризуется единичными значениями старших разрядов кода N ,₂ (или Ν,) и нулевым значением этИх же разрядов кода N, (или N_f) .

Сопоставление значений старших разрядов кодов N, и производится с помощью элемента 23 сравнения. Число старших разрядов, подаваемых на . элемент 23 сравнения, зависит от необходимой ширины зоны коррекции, т.е. от разности чисел Н, и И_г или от допустимой величины погрешности преобразования. При сравнении чисел А, и Nj, по двум старшим разрядам допустимая величина погрешности преобразования должна быть меньше четверти полюсного деления СКДУ 4, что на практике легко выполняется.

Выходы элемента 23 сравнения подключены к входам первого и второго слагаемых старшего-разряда Суммато- ра 24, на предыдущие, младшие, разряды которого поданы числа N, и . Результирующий код старшего разряда сумматора 24 образуется за счет переноса из предыдущих разрядов и на границе полюсного деления корректируется за счет добавления единицы с выходов элемента 23 сравнения.

Результирующий выходной код сумматора 24 пропорционален углу ос в пределах изменения от 0 до 2Ъ, .т.е. полного полюсного деления, имеет разрядность на единицу больше разрядности чисел И, или N₂ и сохраняется на' выходе сумматора 24 до прихода следующего сигнала Пуск. Выходной код преобразователя считывается в сумматоре 24.

Инструментальные погрешности коммутатора 5, фазосдвигающего элемента 6, фильтра 7 и компаратора 8 входят в числа N. и N₂ , имея одинаковые абсолютные величины, но разные знаки, и при сложении взаимно уничтожаются .

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  св зи аигглоговьпс источников информации с цифровым вычислительным устройством. Цель изобретени  - расширение диа пазона преобразуемых углов поворота вала путем введени  дополнительного отсчета. На чертеже изображена структурна  схема преобразовател . Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, усилитель 3 мощности, синусно-косинусный датчик угла (СКДУ ) 4, коммутатор 5, фазосдвигающий элемент 6, фильтр 7, Koi-шаратор 8, первый 9 и второй ИЗ элементы И, первый 11, вто рой 12 и третий 13 триггеры, третий элемент И 14, первый счетчик 15, чет вертый 16 и п тый 17 триггеры, четвертьц 18, п тый 19 и шестой 20 эле менты И, второй 21 и третий 22 -счетЩ1КИ , элемент 23 сравнени , сумматор 24, фор1 шрователь 25 импульсов и шину 26 Пуск. Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом. В исходном положении триггеры 11, 12, 13, 16 и 17 наход тс  в состо ifflH О, элементы И9, 14, 18, 19 и 20 закрыты. Элемент И 10 открыт.Им пульсы высокой частоты с генератора 1 через делитель 2 поступают на усилитель 3 мощности, служащий источником напр жени  возбузздени  СКДУ 4, .на .выходе которого формируютс  сигналы , мoдyJШpoвaнныe по амплитуде в функции синуса и косинусаугла поворота od . Коммутатор 5 в исходном положен1-ш подключает элемент 6 к 4 таки образом, что на выходе элемента 6 формируетс  сигнал, сдвинутый по фазе основной гармоники на угол, пропорциональный - ct . Из выход ного сигнала элемента 6 с помощью ф1шьтра 7 выдел етс  сигнал основной гармоники, по которому с помощью ком паратора 8 формируютс  короткие ин (1юрмацконные импульсы, положение которых на временной оси совпадает с точками перехода «входного синусоидал ного сигнала через нуль при положительном градиенте. Из выходного сигнала делител  2 в моменты времени, совпадающие с точками перехода из состо ни  логического О в состо ние логической 1, формирователь 25 вырабатывает короткие опорные импульсы. По команде Пуск триггер (З устанавливаетс  в положение 1, элемент И 9 оттсрываетс , а элемент И 10 закрьшаетс . Первый после команды Пуск информационный импульс, прошедший через элемент И 9, сбрасывает в исходное , нулевое состо ние счетчик 15, 21 и 22 импульсов, устанавливает в состо ние 1 триггеры 11, 12 и 16. Коммутатор 5, управл емый от триггера 1I, подключает входы элемента 6 к выходам СКДУ 4 таким образом, что на выходе элемента 6 формируетс  сигнал, сдвинутый по фазе основной гармоники напр жени  возбуждени  СКДУ 4 на угоп, пропорциональный ей . При состо нии 1 триггеров 11, 12 и 16 открыты элементы И 20, 14 и 18, Импульсы высокой частоты с генератора 1 через элемент И 18 поступают на вход счетчика 21 и через элемент И 14 - на вход счетчика 15. Импульс с первого выхода счетчика 15, соответствующий первому нмпульсу , поступившему на его вход с элемента И 14, возвращает триггер 13 в исходное состо ние О, и элемент И 9 закрываетс . Первьш после начала счета опорный импульс с формировател  25, отсто щий от-предгэщущего информационного с компаратора 8 на врем  f, , пропорциональное углу oi , устанавливает триггер 16 в состо ние О, элемент И 18 закрываетс  и в счетчике 21 фиксируетс  число N1 , также пропорциональное углу oi . Этот же опорный импульс ,, прошедший через открытый элемент И 20, устанавливает в состо ние 1 триггер 17, открыва  элемент И 19. Импульсы гысокой частоты начинают поступать в счетчик 22, Емкость счетчиков 15, 21 и 22 выбираетс  равной числу импульсов генератора 1, укладывающихс  в период Т напр жени  возбужде1ш  СКДУ 4, По переполнении счетчика 15, форг-шрующего таким образом сигнгш задержки, сдвинутый относительно момента включени  коммутатора 5 во второе положе1ше на врем , равное Т, триггер 12 возвращаетс  в состо ние О, и элемент и 10 открыво:етс . Информационный импульс проходит через открытьй элемент И 10 и устанавливает триггеры 11 и 17 в исход3 иое состо ние О. В результате три гер 17 формирует временной интервал длительностью Tj или Т + , а сче чике 22 фиксируетс  число М , также пропорциональное углу oi , Коммутатор 5, управл емьш от триггера 1I возвращаетс  в исходное состо ние, Результиру10 ций код угла oi образуетс  в cyMiiaTope 24 при сложении чисел fJ, и N . Число разр дов сумматора 24 на единицу больше числа разр дов каждо го КЗ счетчиков 2 и 22. Число N, , подаваемое на вход первого слагаемо го сумматора 24, пропорционально уг лу uj при первом (исходном) состо нии коммутагора 5, а число М,подаваемое на вход второго слагаемого, пропорционсшьно углу сб при втором состо нии коммутатора 5, Старший разр д выходного кода преобразовател  образуетс  за счет единицы переноса при сложении чисел NI и N 2 и корректируетс  с помощью элемента 23 сравнени . Необходимость коррекции вызвана тем, что изменение кода NI с максимального значени  наминимальное или наоборот происхоД1 т не одновременно с аналогичным изменением кода N , Ширина зоны кор рекции выходногл кода.преобразовател  равна сумме абсолютных значений погрешностей преобразовани  угла поворота ротора СВДУ 4 в код N, и код Nj , Зона коррекции выходного кода преобразовател  характеризуетс  единичными значени ми ста15ших разр дов кода N (или N,) и нулевым значением этих же разр дов кода N, (или N), Сопоставление значений старших разр дов кодов N, и Nj производитс  с помощью элемента 23 сравнени . Чис ло старших разр дов, подаваемых на . элемент 23 сравнени , зависит от необходимой ширины зоны коррекции, т,е от разности чисел И, и Nj или от допустимой величины погрешности преобразовани . При сравнении чисел К, и .Njj по двум старшим разр дам допустима  величина погрешности преобразова ни  должна быть меньше четверти полюсного деле1ш  СКДУ 4, что на прак .тшсе легко вьшолн етс . Выходы элемента 23 сравнени  подключены к входам первого и второго слагаемых старшего-разр да Суммато204 ра 24, на предыдущие, младшие, разр ды которого поданы числа N, и М , Результирующий код старшего разр да сумматора 24 образуетс  за счет переноса из предыдущих разр дов и на границе полюсного делени  корректируетс  за счет добавлени  едишщы с выходов элемента 23 сравнени , Результирующий выходной код сумматора 24 пропорционален углу vi в пределах изменени  от О до 21, ,т.е. полного полюсного делени , имеет разр дность на единицу больше разр дности чисел NI пли Nj и сохран етс  ни выходе сумматора 24 до прихода следутощего сигнала Пуск. Выходной код преобразовател  считываетс  в сумматоре 24. Нпструменталыше погрешности коммутатора 5, фазосдвигающего элемента 6, фильтра 7 и компаратора 8 вход т в числа N, и N , име  одинаковые абсолютные величины, но разные знаки, и при сложении взаимно уничтожаютс . Формула изобретени  Преобразователь угла поворота вала в код, содерл-:ащий последовательно соед11нен}1ые генератор и шульсов, делитель частоты усилитель мощности и синусно-косинусный датчик угла, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим информационным входам коммутатора, выходы коммутатора подключены к входам фазосдвигшош .его элемента, выход которого через последовательно соединенные фильтр и компаратор подключен к первым входам первога и второго элементов И, выходы первого и второго элементов И подкгаоче1Л)1 к соответствующим входам первого триггера, выходы которого подключены к управл ющим входам коммутатора, выход генератора импульсов подкл5очен к одному входу третьего элемента И, выход которого подключен к информационному входу первого счетчика, выход первого элеента И подключен к ед1ншчному вхоу второго триггера и установочному ходу первого счетчика,первый и втоой выходы которого подкл1оче1« 1 к нуевым входам третьего и второго тригеров соответственно, инверсный выод второго триггера подключен к торому входу второго элемента Н, шину Пуск, подключенную к единичному входу третьего .триггера , пр мой и инверсный выходы которого подключе нь к второму входу первого и третьему входу второго элементов И соотве ственно, отличающийс  тем что, с целью расширени  диапазона преобразуемых углов поворота вала, в него введены четвертый и п тьш триггеры, четвертый, п тый, шестой элементы И, второй и третий счетчики , элемент сравнени , сумматор и формирователь импульсов, выходы пер вого и второго элементов И подключе ны к единичному входу четвертого и нулевому входу п того триггеров соответственно , пр мые выходы четвертого и п того триггеров подключены к одним входам четвертого и п того элементов И соответственно, другие входы.которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы четвертого и п того элементов И по,а;клю чены к информационным входам второ0 го и третьего счетчиков соответствено , выходы разр дов второго и третьего счетчиков подключены соответственно к первой и второй группам входов сумматора, выходы старших разр дов второго и третьего счетчиков подключЪны соответственно к первой и второй группам входов элемента сравнени  , первый и второй выходы которого подключены к.входам старшего разр да сумматораj выход делител  частоты через формирователь импульсов подключен к нулевому входу четвертого триггера и одному входу шестого элемента И, другой вход которого соединен с одним выходом первого триггера , а выход подключен к единичному входу п того триггера, выход первого элемента И подключен к установечным входам второго и третьего ( счетчиков, а пр мой выход второго триггера подключен к другому входу третьего элемен- . та И.