SU1615619A2 - Датчик углового положени и скорости вращени вала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика углового положени  и  вл етс  усовершенствованием основного изобретени  по авторскому свидетельству N934382. Цель изобретени  - повышение разрешающей способности датчика по скорости вращени  вала. Введение в известное устройство дополнительного фазового контура, нуль-органа, триггера, ключа, счетчика, регистра, сумматора, блока начальных условий, порогового устройства, коммутатора позвол ет производить обработку сигнала с выхода фазовращател , эквивалентного увеличению интервалов времени, несущих информацию о частоте вращени  вала. 1 з.п., 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измери- . т.ельной технике, и может быть использовано в качестве датчика углового положени  и мгновенных скоростей вращени  .вала в точных цифровьпс системах автоматического управлени  и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт, св. № 934382,

Целью изобретени   вл етс  повышение разрешающей способности датчика по скорости вращени  вала.

.На фиг. 1 представлена структурна  схема датчика углового положени  и скорости вращени  вала, на фиг. 2 - схема порогового устройства.

Датчик угловога положени  и скорости вращени  вала содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов , первый счетчик 2, формирователь 3 опорных сигналов, фазовращатель 4, первый нуль-орган 5, первый регистр 6, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого счетчика 2, а выходы первого регистра 6  вл ютс  выходами кода углового положени  вала, а также подключенные к выходу генератора 1 импульсов последовательно соединенные первый ключ 7, второй счетчик 8, второй регистр 9, вход разрешени  записи которого подключен к выходу формировател  10 задержанных импульсов, рходом подключенного к выходу первого нуль-органа 5, вторым выходом подключенного к установочному входу второго счетчика 8, а третьим выходом подклю- ; ченного к одному из входов триггера 11 f второй вход которого подключен к выходу первого нуль-органа 5, а выход - к управл ющему входу первого

О

СП

о

14)

Ключа 7, к выходу фазовращател  Т |1одклгочены последовательно соединен- hbie фазовый контур 12, второй нуль- ррган 13, второй триггер 14, второй с йслюч 15, третий счетчик 16, третий регистр 17j сумматор 18, вторые входы которого подключены к выходам блока 19 начальных условий, а выходы сум- чатора 18  вл ютс  выходами кода ско- Q эос.ти вращени , к выходам второго регистра 9 подключено пороговое уст- 50ЙСТВО 20, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 21, сигнальные входы которого подключены 15 к старшим разр дам соответственно второго регистра 9 и сумматора 18. I При этом пороговое устройство 20 целесообразно выполн ть в виде после- Довательно соединенных блока 22 инвер-20 горов, первого элемента ИЛИ 23, выход КОТОРОГО подключен к одному из сигналь- Ьзьпс входов коммутатора 24,. второй сигнальный вход которого подключен |к выходу второго элемента ИЛИ 25, 25 |входами подключенного к входам порого- JBoro устройства 20, а выход коммута- гора 24  вл етс  выходом порогового устройства 20.

; Датчик работает следующим образом, зо . Генератор 1 импульсов формирует последовательность импульсов с часто- :той F . Счетчик 2 выполн ет функцию делени  частоты генератора 1 . Форми- .: |рователь 3 опорных сигналов выра- |батывает из выходных периодическ тх |сигналов счетчика 2 опорные напр жени  |фазовращател  4 с частотой F , равной , где N - емкость счетчика 2. Ро- |тор фазовращател  4 закреплен на ис- следуемом валу, в .результате фаза выходного напр жени  фазовращател  4 ;несет информацию об угле поворота вала . Нуль-орган 5 формирует из выходных его синусоидального сигнала фазовращател  пр моугольный периодический сигнал , по фронту которого осуществл етс  запись кода счетчика 2 в регистр 6, в котором фиксируетс  код текущего углового положени  вала.

По фронту выходного сигнала нуль- органа 5 триггер 11 переходит в нулевое состо ние и, воздейству  на управл ющий вход ключа 7, прекращает поступление импульсов генератора 1 на счетный вход счетчика 8. Фронт выход- ного сигнала нуль-органа 5 запускает также формирователь 10 задержанных импульсов, который выдает на своем

40

45

50

5 0 5

о

0

5

0

первом выходе импульс через врем , достаточное дл  завершени  распространени  переносов в счетчике 8. По этому импульсу происходит перезапись кода .счетчика 8 в регистр 9. Второй импульс 1формировател  10 задержанных импульсов, воздейству  на входы предустановки счетчика 8, осуществл ет запись в него кода, соответствующего интервалу времени между фронтом импульса нуль- органа 5 и началом и мпульса на третьем выходе формировател  10 задержанных импульсов. Этот импульс поступает на установочный вход триггера i1 и переводит его в единичное состо ние , в результате чего открываетс  ключ 7 и импульсы генератора 1 вновь поступают на счетный вход счетчика 2. Таким образом, в регистре 9 в начале каждого следующего периода выходного сигнала нуль-органа 5 фиксируетс  код разности периода ДТ Т - Т, определенной в предьвдущем периоде выходного сигнала нуль-органа 5, где Т - период сигнала на выходе нуль-органа 5, Т - номинальна  длительность периода, т.е. Т 1/F. « TO отклонение частоты пропорционально отклонению периода, код которого фиксируетс  в регистре 9. Так как счетчик 8 имеет разр дность, на единицу большую разр дности счетчика 2, разр д несет информацию о направлении вращени  вала.

С выхода фазовращател  4 гармонический сигнал поступает на фазовьш контур 12. Фазочастотную характеристику фазового контура в диапазоне рабочих частот (при малых отклонени х частоты от номинальной) можно считать линейной, амплитудно-частотна  характеристика в этом же диапазоне почти посто нна. Необходима  крутизна фазо- частотной характеристики обеспечиваетс  выбором количества последовательно соединенных элементарных фа- зовых контуров первого или второго пор дков, так как фаза колебаний на выходе фазового контура 12 несет информацию о частоте напр жени  на выходе фазовращател  4 и, следова- тельно, о скорости вращени  ротора фазовращател  4. Нуль-орган 13 формирует из выходных сигналов фазового контура 12 пр моугольные периодические сигналы, по фронту которых триггер 14 переводитс  в единичное состо ние , пропуска  при этом через ключ

15 на счетный вход счетчика 16 импульсы генератора 1, Триггер j4 в нулевое состо ние переводитс  импульсом с выхода нуль-органа 5, прекраща  прохождение импульсов генера- тора 1 на счетчик 16. В результате в счетчике 16 фиксируетс  количество импульсов, пропорциональное фазовому сдвигу сигналов с выходов -фазовращател  4 и фазового контура 12. По фронту задержанного импульса с первого выхода формировател  10 задержанных импульсов код с выхода счетчика 16 переписываетс  в регистр 17, а затем по фронту импульса с второго вьпсода формировател  10 Задержанных импульсов счетчик 16 очи щаетс , подготавлива  следующий период обработки сигнала.

Выходные разр ды регистра подключены к входам первого слагаемого сумматора 18, на входы второго слагаемого которого подаютс  логические потенциалы с выхода блока 19 начальной установки. На выходах блока 19 началной установки задаетс  код, равный разности емкостей регистра 17 (и сумматора 18) и кода, зафиксированного в регистре 17 при неподвижном роторе фазовращател  4, следовательно, на выходах сумматора 18 (без использовани  сигнала с выхода переноса сумматора 18) при этих услови х фиксируетс  код, равный нулю. Соответственно , при вращении фаз овращател  4 на вьпсоде сумматора 18 фиксируетс  код, пропорциональный скорости вращени  вала . При вращении вала в противоположную сторону код, пропорциональный ско рости вращени  вала, следует читать в обратном коде.

Код знака направлени  вращени  фиксируетс  на выходе коммутатора 21, управл емого пороговым устройством 20. На входы порогового устройства 20 поступает код грубого отсчета ско- рост вращени  с выходов регистра 9. Если абсолютна  величина кода скорост превьшает пороговое значение, на выходах элемента ИЛИ 23 или 25 в зависимости от направлени  вращени  фиксируетс  логический потенциал, кото- рьШ через коммутатор 24, управл емый знаковым разр дом регистра 9, поступает на выход порогового устройства 20. Потеницал с выхода порогового устройства 20 поступает на управл ющий вход коммутатора 21, на сигнальные

10

5

0

5

56

196

входы которого поступают сигналы с выхода соответственно знакового разр да регистра 9 грубого отсчета скорости и старшего разр да сумматора 18. При скорост х вращени  вала, превышающих пороговое значение, на ыход кода направлени  вращени  вала через коммутатор 21 проходит сигнал с выхода знакового разр да регистра 9 грубого отсчета скорости. Если скорость вращени  вала не достигает порогового значени  на выход кода направлени  вращени  поступает код старшего разр да сумматора 18, при малых скорост х вращени  вала однозначно указывающий направление вращени .

Таким образом, на выходах предлагаемого устройства формируютс  коды углового положени  и скорости вращени  вала с учетом направлени  вращени .

Claims (2)

1. Датчик углового положени  и скорости вращени  вала по авт. св. № 934382, отличающий.с   тем, что, с целью повышени  разрешающей способности по скорости вращени  вала,.в него дополнительно введены подключенные к выходу фазовращател  последовательно соединенные фазовый контур, в-торой нуль-орган, второй триггер, второй ключ, третий счетчик, третий регистр, сумматор, вторые входы которого подключены к выходам блока начальных условий, а выход  вл етс  выходом кода скорости вращени , а также введены пороговые устройства, входами подключенные к выходам второго регистра, и коммутатор, управл ющим входом подключенный к выходу порогового устройства, сигнальными входами подключенный к старшим разр дам соответственно второго регистра и сум- матора, а выход коммутатора  вл етс  выходом знака направлени  вращени  вала , при этом второй вход второго триггера подключен к выходу первого нуль- органа, второй вход второго ключа подключен к выходу генератора импульсов, вход разреш;ени  записи третьего регистра подключен к первому выходу формировател  задержанных импульсов, второй выход которого подключен к уста- .новочному входу третьего счетчика.

2. Датчик по п. 1, о т л и ч, а ю- щ и и с   тем, что пороговое устрой .16156

ство содержит блок инверторов, первый и второй блоки элементов ИЛИ и ком- му(татор, причем блок инверторов через пе|рйый блок элементов ИЛИ подключен к (одному сигнальному входу коммутато- . pal, второй сигнальный вход которого по|дключен к выходу второго блока эле

8

ментов ИЛИ, входами подключенного к входной шине порогового устройства, причем управл ющий вход коммутатора подключен к знаковому разр ду входной шины порогового устройства, а выход коммутатора  вл етс  выходом порогового устройства.

Фиг.1

L.

Фиг. 2