SU549826A1 - Двухотсчетный преобразователь кода в угол - Google Patents

Description

геры строба, выходы которых подключены к первому II второму входам блока переключени  импульсов, третий и четвертый входы которого подключены к выходам триггера уп равлени . П тый вход блока переключени  импульсов управлени  соединен с выходом четвертого формировател  нмпульсов, шестой и седьмой входы - с выходами первого и второго формирователей импульсов, а выходы - с входами усилител . Первые входы многовходовых элементов И объединены и подключены к первому разр ду счетчика грубого отсчета . Вторые входы первого и четвертого многовходовых элементов И объединены н соединены со вторым разр дом счетчика грубого отсчета. Третьи входы первого и второго многовходовых элементов И соединены с третьим разр дом счетчика грубого отсчета. Четвертые , п тые и шестые входы первого, второго и четвертого многовходовых элементов И объединены и иодключены к одноименным разр дам счетчика грубого отсчета. Вторые входы второго и третьего многовходовых элемептов И объединены и подключены ко второму разр ду счетчика грубого отсчета. Третьи входы третьего и четвертого многовходовых элементов И объединены и подключены к третьему разр ду счетчика грубого отсчета. Четвертый, п тый и шестой входы третьего многовходового элемента И подключены к соответствуюшему разр ду счетчика грубого отсчета, шестой разр д которого соединен со входом третьего формировател  импульса.

Поставленна  нель достигаетс  еше и тек. что блок переключени  импульсов управлени  выполнен на элементах И и ИЛИ. Первые Входы трехвходовых элементов И соединен, с первой н второй входными клеммами блока. Вторые входы этих элементов И объединены и соединены с четвертой входной клеммой блока. Третьи входы трехвходовых элементов И объединены и соединены с шестой входной клеммой , а выходы этих элементов И подключены к первым входам элементов ИЛИ, выходы которых соединены с выходами блока. Вторые входы элементов ИЛИ подключены к выходам двухвходовых элементов И, первые входы которых объединены и соединены с третьей входной клеммой блока, а вторые входы соединены с п той и седьмой входными клеммами блока.

На фпг. 1 -13ображена схема предлагаемого преобразовател ; на фиг. 2-5 - временные диаграммы, по сн  ош,ие его работу.

Двухотсчетный преобразователь код - угол содержит генератор 1 импульсов, выход которого подключен к входам счетчиков точного 2 и грубого 3 отсчетов и пересчетный блок 4, соединенный с блоком формировани  напр жени  питани  5, соединенным с фазовраш ,ателем грубого 6 и точного 7 отсчетов, св занных между собой через редуктор 8. К выходам фазовраш,ателей подключены формирователи импульсов 9 и 10. Выходы разр дов счетчи а 3 грубого отсчета соединены с

входами многовходовых элементов И //-14. Выход последнего разр да этого счетчика через формирователь /5 нмпульсов от перепада потенциала соединен с первыми входами триггера строба 16 врашени  двигател  влево и триггера строба 17 врашенн  двигател  вправо . Выход элемента И // соединен с вторыми входами триггера строба 16 и триггера строба 18 точного преобразовани , первый вхоа.

которого соединен со вторым входом триггера 17 и выходом элемента И 12. Выход элемента И 13 соединен с первым входом триггера строба 19 грубого преобразовани , второй вход которого соединен с выходом элемента Р1 14.

Выходы триг еров 18 и 19 через элементы И 20 н 21 подключены ко входам триггера 22 унравленн  нереключеннем. Вторые входы элементов И 20 и 2/ соединены с выходом

формировател  10 грубого отсчета.

Триггер 22 управл ет блоком 23 переключени  нмпульсов управлени  усилителем 24. Последний управл ет двигателем 25, который кинематически св зан с валом фазовраш,ател  7 точного отсчета.

Блок 23 переключени  импульсов состоит из первой группы элементов И 26 на два входа , элементов И 27 на три входа, элементов ИЛИ 28 на два входа н второй группы элементов И 29 на два входа, элементов И 30 на три входа н элементов ИЛИ 31 на два входа. Первые входы элементов VI 26 v( 29 соединены с первым выходом триггера 22 управлени  переключением, второй выход которого соединен с первыми входами элементов И 27 и 30. Второй вход элемента И 26 соединен с выходом формировател  9 импульсов точного отсчета, а второй вход элемента И 29 подключе 1 к выходу последнего разр да счетчика 2 точного отсчета через формирователь 32 имнульсов от нерепада потенциала. Вторые входы элементов И 27 и 30 соединены с выходом формировател  10 импульсов грубого отсчета . Третьи входы элементов И 30 н 27 соединены с выходами триггеров 16 н 17. Выходы элементов И. 29 и 30 через элемент ИЛИ 31 под лючены к первому входу усилител  24, а выходы элементов И 26 и 27 через элемент ИЛИ 28 подключены ко второму входу этого

усилител .

На входы усилител  24 управл юшие сигналы поступают в виде двух серий периодически повтор ющихс  имгтульсов (см. фиг. 2). Величина временного интервала между импульсами двух серий определ ет значение выходного сигнала усилител .

Если импульсы на втором входе усилител  24 расноложены в середине между импульсамн на первом входе усилител  24, то положительный временной строб, формируемый входным каскадом усилител , равен отрицательному н на выходе усилител  сигнал, управл ющий двигателем, отсутствует. Отклонение положени  импульсов от середины приводит к изменению соотношени  длительноетей положительного и отрицательного стробов. На выходе усилител  по вл етс  сигнал вращающий двигатель в одну либо другую сторону , причем величина сигнала и соответственно скорость вращени  двигател , мен ютс  от изменени  соотношени  стробов. Наличие импульсов только на первом входе усилител  24 приводит к формированию положительного строба длительностью, равной периоду импульсов, т. е. к посто нному положительному потенциалу. Отрицательный строб отсутствует. В этом случае на выходе усилител  по вл етс  максимальный сигнал, вращающий двигатель, например, влево.

Наличие импульсов только на втором входе усилител  24 соответственно приводит к формированию на выходе усилител  максимального сигнала, вращающего двигатель вправо.

Предлагаемый преобразователь код - угол работает следующим образом.

Генератор импульсов / вырабатывает импульсы частоты /, которые поступают на входы счетчиков точного 2 и грубого 3 отсчетез и пересчетного блока 4. Последний делит входную частоту / на 2, где п - число разр дов пересчетного блока. Блок формировани  напр жени  питани  5 вырабатывает синусоидальное напр жение частоты //2, фаза которого синхронизирована с фазой импульсов генератора 1. Фазы могут совпадать или не совпадать , что зависит от конкретного исполнени  блока 5 и не сказываетс  на работе преобразовател  (на фиг. 3 синусоидальное напр жение и колебаиие напр жени  на единичном выходе последнего разр да пересчетного блока 4 изображены совпадающими по фазе). Частоты колебаний напр жений на выходах последнего разр да счетчиков 2 и 5 равны частоте колебаний напр жени  на выходе блока 4. Если число разр дов в счетчиках 2 и 5 меньше, чем в блоке 4, то дл  достижени  равенства частот колебаний с выходов блоков 2, 3 w 4 на входы счетчиков импульсы подаютс  с выходов соответствующих разр дов блока 4.

Если начальные состо ни  счетчиков одинаковы , то фазы колебаний напр жений совпадают . Введение кода в счетчики .2 и 5, например , при нулевом состо нии блока 4, сдвигает фазы колебаний напр жений на выходах счетчиков 2 VI 3 относительно колебаний напр жени  на выходе блока 4 соответственно и относительно синусоидального напр жени  питани  (на фиг. 3 колебани , обозначенные «1 вых. 2 или 3, сответствуют различным начальным кодам на счетчиках 2 или 3).

Фазы выходных напр жений фазовращателей грубого 6 и точного 7 отсчетов пропорциональны углу поворота выходного вала. При записи в счетчиках 2 и 5 определенных кодов и совпадении фаз колебаний напр жений с выходов счетчика 2 и фазовращател  7 и с выходов счетчика 3 и фазовращател  6

угловые положени  валов фазовращателей равны кодам, записанным в счетчиках.

Код, подлежащий преобразованию в угол поворота, по част м записываетс  в счетчики

2 и 3. Вначале грубое преобразование происходит при максимальной скорости вращени  двигател , а затем точное. Зона точного преобразовани  занимает угол 2n/i по OTHomeHHKj к выходному валу (где / - коэффициент редукции редуктора 8). На фиг. 4 изображены временные диаграммы сигналов при точном преобразовании, которое определ етс  наличием разрешающего потенциала на элементах И 26 и 29 блока 23 от триггера 22 («1 2 -

5 колебание напр жени  на единичном выходе последнего разр да счетчика 2). Формирователь 32 формирует импульсы от отрицательного перепада потенциала на выходе счетчика 2. Этот импульс через элементы И 29 и

ИЛИ 3J блока 23 поступает на первый вход усилител  24. Формирователь 9 формируе-т импульсы из выходного напр жени  фазовращател  7 при нереходе его через нуль в положительном направлении. Фаза этого напр жени  относительно колебани  напр жени  «} 2 может быть любой. На фиг. 4 изображены два значени  фазы 7, 7 и соответственно фазовые импульсы 9 и 9. Задача заключаетс  в совмещении фаз «I 2 и выходного напр жени  фазовращател  7. Фазовые импульсы с выхода формировател  9 через элементы И 26 и ИЛИ 28 поступают на второй вход усилител  24. Входной каскад усилител  формирует строб в соответствии с временным

5 расположением импульсов с выходов блоков 32 и 9. Как видно из фиг. 4, расположение фазового импульса по диаграмме 9 приводит к формированшо в усилителе сигнала «Строб. Как уже было сказано, в этом СЛУ0 чае двигатель вращаетс  внраво, причем вращение происходит до совпадени  фазы выхолного напр жени  с фазовращател  7 с фазой « 2. В момент совпадени  фаз усилитель формирует положительиые п отрицательные

5 стробы равной длительности, что приводит к отсутствию управл ющего сигнала на выходе усилител .

Расположение фазового импульса по диа грамме 9 приводит к формированию сгпна0 ла «Строб и к вращению двигател  влево до устранени  сдвига фаз между выходным напр жением и напр жением «1 2.

Устранение рассогласовани , т. е. преобразование кода в угол поворота происход т

при вращении вала двигател  в сторону наименьшего рассогласовани .

Рассмотрим грубое преобразование. Допустим , что коэффициент редукции редуктора 5 равен 16. В этом случае в счетч п 3 сываетс  четыре старших разр да заданного кода. Счетчик 3 содержит доиолнительныо разр ды со стороны младших разр дов (на фиг. 1 изобрал :ены два младших разр да). В этих разр дах в момент записи кода уста65 навливаютс  нули. Эти разр ды служат дл 

выделени  зон точного или грубого преобразовани . На фиг. 5 изображены временные диаграммы сигналов при грубом преобразовании (диаграммы , , , 3 изображают напр жеии  на единичных выходах /-6 разр дов счетчика 3). Выходное напр жение на выходе фазовращател  6 до начала преобразовани  может иметь произвольную фазу относительно напр жени  3 (6, 6 и - три произвольных расположени  выходного напр жени , 10, 10 и - соответствующие фазовые имг ульсы, формируемые формирователем 10 при переходе через нуль выходного напр жени  от отрицательного значени  к положительному).

Задача грубого преобразовани  заключаетс  в приблизительном совмещении фаз Л и выходного напр жени  блока 6, до введени  фазы последнего в зону А (фиг. 5), где код может быть преобразован по точному отсчету . Так как фазовый импульс rj)y6oro отсчета формируетс  с большой погрешиостьго, то признаком перехода иа точное преобразование берут в.чожденне фазового импульса з некоторый меньщий интервал внутри зоны /1. При этом необходимо иметь гарантированное попадание угла поворота в зону, где точный отсчет приводит к однозначному преобразованию . Дл  формировани  этого иитервалз служат элементы И // и 12, отрицательные перепады на выходах которых формируютс  при кодах 111110, 101110 на счетчике 5-.Н.а триггере 18 они формируют строб дл  установки триггера 22 управлени  иереключениеы на точное преобразование. Установка происходит через элемент И 20 фазовым нлтульсом с выхода формировател  10.

Триггер 16 формирует строб от фронта потенциала с выхода элемента И 7/ до импульса с выхода формировател  15, формирующе го импульс от отрицательного перепада потеициала иа единичном выходе последнего разр да счетчика 3.

Расположение фазового импульса в пределах этого строба, например W, указывает, что вал двигател  должен вращатьс  влево. Еслн триггер 22 находитс  на грубом преобразовании , то элемент И 30 блока переключени  23 открыт дл  импульсов с выхода формировател  10, которые, пройд  через элемент ИЛИ 31, поступают на первый вход усилител  24 и вызывают вращение двигател  влево.

Триггер 17 формирует строб от импульси формировател  15 до фроита потенциала с выхода элемента И 12. Расположение фазового импульса в пределах этого строба, например 10, при наличии грубого преобразовани  от триггера 22 указывает иа необ.кодимость вращени  двигател  вправо. В этом случает элемент И 27 открыт, и фазовые импульсы , пройд  через элемент И 27 и ИЛИ 28. поступают на второй вход усилител  24. При этом двигатель получает вращение вправо.

Управление двигателем фазовыми импульсами грубого отсчета происходит до тех пор, пока фазовый импульс () не попадет в пределы строба триггера 18. После этого триггер 22 перебрасываетс  на точное преобразование . Элемеиты И 27 и 30 закрываютс , эле.менты И 26 и 29 открываютс , и начинаетс  управление двигателем фазовыми имиульсами точиого отсчета, как было описано выще.

В результате преобразовани  кода по точному отсчету фазовый импульс с выхода формировател  JO может выйти за пределы строба триггера 10 в случае, когда преобразуемый угол находитс  на краю зоны точного преобразовани , поэтому при наличии точиого иреобразовани  на триггере управлени  22 он не должен переключатьс  на грубое преобразование сразу после выхода фазового импульса грубого отсчета за пределы строба триггера

18. Дл  иереключенн  триггера управлени  22 иа триггере 19 вырабатываетс  специальный строб. Фазовый импульс с выхода формировател  10, по вл ющийс  в пределах этого строба, через элемент И 21 перебрасывает

триггер 22. Строб иачпнаетс  от фронта потенциала с выхода элемента И 13, по вл ющегос  при коде 100001 на счетчике 3, и заканчиваетс  фронтом потенциала с выхода элемеита И М, возникающим при коде 110110

иа счетчике 3. Времеиной иитервал от сигнала с выхода элемеита И М до сигнала с выхода И 13 должен быть больше суммарного интервала из зоны А точного преобразовани , и интервала, соответствующего максимально

возможной погрещности грубого отсчета. Каждый импульс с выхода формировател  10, по вл ющийс  во времени в пределах строба триггера 19, через элемент И 21 поступает на установку триггера 22 на грубое преобразование . В промежутке между стробами триггеров 8 и 19 устаиовочиые импульсы через элементы И 20, И 21 отсутствуют. Триггер 22 сохран ет ранее установленное значение.

На фиг. 5 числовые обозначени  изображают потенциалы на выходах соответствующих узлов.

Предложенный преобразователь, как и прототип, уменьшение рассогласовани  до нулевого значени  вначале производит на

большой скорости, а в зоне малых рассогласований ведет плавно и с высокой точностью, использу  точный отсчет.

В предложенном преобразователе, по сравнению с прототипом, отсутствуют второй

двигатель и муфта с блоком переключени . Переключение управл ющих импульсов на входе усилител  дает возможность избежать переключени  сигнала на выходе усилител . Переключение на выходе сложнее, чем переключение импульсов, которое осуществл етс  н логических элементах И и ИЛИ.

Следовательно, предложенный иреобразо сатель проще, чем известный и позвол ет уменьшить объем оборудовани  в устройстве

преобразовани  кода в угол поворота вала.

Claims (2)

1. Двухотсчетный преобразователь кода в угол, содержащий фазовращатели грубого и точного ОТсчетов, соединенные кинематически между собой и с валом двигател , вход которого соединен с выходом усилител , выход генератора импульсов соединен со входами счетчиков точного и грубого отсчетов и пересчетного блока, выход которого через блок фор мировани  напр жеии  питани  подключен ко входам фазовращателей точного и грубого отсчетов, выходы которых соединены со входами первого и второго формирователей имиульсОВ , выход второго формировател  импульсов соединен со входами элементов И, входы третьего и четвертого формирователей импульсов соединены с выходами соответствующих счетчиков грубого и точного отсчетов , триггеры строба, выходы которых через соответствующие элементы И соединены со входами триггера управлеии , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  преобразовател , в него введены блок переключени  импульсов управлени , многовходовые элементы И и дополнительные триггеры строба , выходы которых подключены к первому и второму входам блока переключени  импульсов , третий и четвертый входы которого подключены к выходам триггера управлени ; п тый вход блока переключени  импульсов управлени  соединен с выходом четвертого формировател  импульсов, щестой и седьмой входы - с выходами первого и второго формирователей импульсов; выходы блока переключени  импульсов управлени  подключены к входам усилител ; первые входы многовходовых элементов PI объединены и подключены к первому разр ду счетчика грубого отсчета; вторые входы первого и четвертого многовходовых элементов И объединены и соединены со вторым разр дом счетчика грубого отсчета; третьи входы иервого и второго многовходовых элементов И соединены с третьим разр дом счетчика грубого отсчета; четвертые, п тые и щестые входы первого, второго и четвертого многовходовых элементов И объединены и подключены к одноименным разр дам счетчика грзбого отсчета; вторые входы второго и третьего многовходовых элементов И объединены и подключены ко второму разр ду счетчика грубого отсчета; третьи входы третьего и четвертого мпоговходовых элементов И объединены и подключены к третьему разр ду счетчика грубого отсчета, четвертый, п тый и шестой входы третьего многовходового элемента И подключены к соответствую щему разр ду счетчика грубого отсчета, щестой разр д которого соединен со входом третьего формировател  импульса.

2. Преобразователь по п. 1, отличающ и и с   тем, что в нем блок переключени  импульсов управлени  выполнен на элементах И и ИЛИ; первые входы трехвходовьтх элементов И соединены с первой и второй входными клеммами блока, вторые входы этих же элементов И объединены и соединены с четвертой входной клеммой блока, третьи входы И объединены и соединены с щестой входной клеммой блока; выходы этих элементов И подключены к первым входам элементов ИЛИ, выходы которых соединены с выходами блока; вторые входы элементов 1--1ЛР1 подключены к выходам двухвходСВых элементов И, первые входы которых объединены и соединены с третьей входной клеммой блока, а вторые входы соединеиы с п той и седьмой входными клеммами блока.

Источники илформации, прин тые во DHI;мание при экспертизе:

1.Авт. свид. СССР Л 410-133, кл. G 08с 900 от 29.05.72.

2.AST. свид. СССР № 408353. кл. G 08с 9/00 от 14.02.72.

. J L

CmpaS

Bi,ix 5 ,x4„t /M2 L

u/ru }