SU720456A1 - Преобразователь угол-код - Google Patents

Description

Предлагаемое устройство относитс  к области автоматики и вычислительной техники. Устройство может быть использовано в системах управлени  дл  ввода угловы величин в цифровую вычислительную машину , а также в системах автоматическо го регулировани , св занных с угловыми перемещени ми. . Б насто щее врем  широкое распространение получили преобразователи, построенные по принципу: угол-фаза-вре- менной интервал-код, в которьгх в качестве фазовращател  используетс  си- нусно-косинусный вращающийс  трансформатор (СКВТ). Наиболее существенными характеристиками преобразователей  вл ютс  точность и быстродействие. Но как в теории так и в практике поаьшаение точности приводит к уменьшению быстродействи , а повышение быстродействи  - к уменьшению точности. А отсюда стремление свести к минимуму противоречие между точностью и быстродействием. Известны преобразователи угол-код, отсчетна  часть которых построена тайим образом, что принципиально исключаетс  р д ошибок преобразовани  fll. Наиболее близким к предложенному преобразователю  вл етс  преобразователь УГОЛ-код, содержащий генератор импульсов , выход которого подключен ко входу генератора синусоидального напр жени , первый и второй выходы которого соединены входными обмотками фазовращател , выходные обмотки которого соединены с первыми входами переключателей, выходы которых через соответствующие нуль-органы подключены к первым входам первых четырех элементов И, второй выход генератора синусоидального напр жени  соединен со вторыми входами переключателей и со входом блока управлени , первый выход которого соединен с третьими входами переключателей и вторыми входами первого и третьего элемен372

трв И, выходы-Которых соединены с первыми входами соответствующих триггеров , выходы второго и четвертого элемен тов И соединены со вторыми входами соответствующих триггеров, второй выход блока управлени  соединен с первым входом п -разр дного счетчика и с третьими входами триггеров, выходы которых соединены с первыми входами п того н шестого элементов И, выходы которых

через элемент ИЛИ соединены со вторым входом а-разр дного счетчика 21.

Указанное устройство, облада  Е;ЫСОкой точностью преобразовани  угла в коД имеет следующие недостатки.

1, Цикл кодировани  занимает четыре периода питающего напр жени , : 2, Нуль-органы дапжны быть досгаточ:но сложными, чтобы на своих выходах обеспечивать импульсные сигналы только при положительном переходе через нуль синусоидальных напр жений, тогда как обычные компараторы, примен емые в качестве нуль-органов, на выходе имеют логический перепад,

Целью насто щего изобретени   вл етс  устранение указгитпых недостатков, т. е. повышение быстродействи  преобразовател . Это достигаетс  тем, что в преобразователь введены формирователи импульсов, лорректор стробирующих импульсов и анализатор квадранта, выход, которого соединен с первым входом кор ректора стробирующих импульсов, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управлени , первый вьход - со вторым входом второго элемента И и четвертым входом первого переключател  второй выход - со вторым входом четвертого элемента И и четвертым входом второго переашючатеп , выход генератора . импульсов соединен со входами формирователей импульсов, выходы которых соединены со вторыми входами п того и шее того элементов И, выходные обмотки фазовращател  соединены с первым и вторым входами анализатора квадранта, третий вход которого соединен со вторым выходом генератора синусоидального на- пр жени ,

На, фиг, 1 предстатукена блок-схема преобразовател , на фиг, 2-5 - временные диаграммы работь преобразовател ,

Преобразовател. угол-код содержит

фазовращатель 1, генератор 2 импульсов , генератор 3 синусоидального напр - жени , формирователи 4 (по переднему фронту) и 5 (по заднему фронту) счет64

ных импульсов, анализатор G квадранта, переключатели 7 и 8 (влектроиные), нуль-органы 9 и 10, блок 11 уг.-раапени  корректор 12 стробирующих, импульсов, элементы 13-18 И, триггеры 19 и 20, элемент 21 ИЛИ, а - разр дный счетчик 22.

Фазовращатель 1 предназначен дл  преобразовани  углового перемещени  в изменение фазы выходного напр жени  и представл ет собой вращающийс  трансформатор тина CKEiTj две входные обмотки вращающегос  трансформатора возбуждаютс  двум  синусоицальными напр кени ми, сдвинутыми относительно друг друга на посто нный угол - .

С двух выходных обмсгтск (г,  усной и косинусной) снимаютс  два напр жени , фазы KOTOpbiTi измен ютс  пропорционально углу поворота ротора СКВТ. Ге- нератор 2 импульсов предназначен плк получени пр моугольных импульсе, -.

Генератор 3 синусондальгюго -двухфазного напр жени5 предназначен дл  по- лучйни  напр жени  питани  обмоток вращающегос  трансформатора и состоит из формировател  синусоидального напр жени , фазорасщепител  и двух усилителей.

Формирователи 4, 5 счетных импульсов предпазначены дл  получени  импульсов , соотьетствующих переднему и заднему фронтам импульсов от генератора 2,

Электроиные переключатели 7 и 8 нредназкзчены дл  подключени  вторичных обмоток фазовращател  1 и второго выхода генератора 3 ко входам нуль-орга- .нов 9 и 10.

Аналлзатор С квадранта предназначен дл  определен, квадранта, 1де в текущий момент находитс  измер емый угол.

.Нуль-срг-апы О и 1О предназначены дл  фиксации момента положительного перехода синусоидального напр жени  через нуль. Блок 11 управлени  предназ- начен дл  выработки упрашшющих сигналов , подаваемых на электронные переключатели 7 и 8, на элементы 13 н 15 И, на корректор 12 стробнрующих импульсов а также дл  подачи сигнала сброса на триггеры 19 и 20 и п„-разр дный счетчик 22. Элементы 13 - 16 И предназначены цл  определени  очередности прохомс дени  onopKbix сигналов н сигналов от си нусной и косинус11Ой obNiOTOK. Кэрректор 12 стррбирующих импульсов предназначен дл  корректировки по длительности и сдвигу во времени управл ющих импульсов, поааваемых на электронные персключате- 57 ли 7 и 8 н элементы 13 - 16И. Tptir , геры 19 и 20 П.1едназт ачены дл  выработки временных интервалов, пропорциональных фазовым сдвигам. Элементы 17, 18 И и элемент 21 ИЛИ предназначены ОЛЯ пропускани  счетных импульсов от формирователей 4 и 5 импульсов П, - разр дный счетчик 22 предназначон дл  подсчета импульсов, число которых пропорционально углу поворота рото ра С КВТ. Работа предлагаемого устройства про исходит следующим образом. Две входные обмотки фазовращател  1 возбужпаютс  двуг-л  синусоидальными напр жени ми, сдвинутыми относительно друг друга на 90 . Эти два напр жени  получены в генераторе 3 синусоидадьного двухфазного напр жени . Фазы нап- р жений .ыходных обмоток вращающегос  трансформатора фазовращател  1 завис т от угла поворота ротора. Работа предлагаемого преобразовател  по сн етс  временными диаграммами, представленными на фиг. , Кажда  из представленнь х диаграмм соответствует од ному из четырех квадрантов, в которых производитс  измерение угла поворота ротора фазовращател  1. Одно КЗ выходных напр жений тренера- тора 3, .прин тое за опорное на диаграммах обозначено И, . Напр жении, снимае мые с синусной и косинусной обмоток фазовращател  1 - И   Ид соответственн Блок управлени  11 вырабатывает стро- бкрующий импульс Hg дл  включени  опор ных с;-;гналов, перекрывающий по длитель ности момент положительного перехода через нуль опорного напр жени  И д в начале первого периода. Кроьле того, этот же импульс Иц, подаетс  на первые входы первого 13 и третьего 15 элеме;1тов И. Стробирующий импульс Кр ,. вырабатываемый блоком 11 управлени , подаетс  на вход корректора 12 стробирующих импульсов, с выхода которого стробирующие импульсы Ид и И (фиг. 2-.5) подаютс  на электронные переключатели 7, 8 и второй 14 и четвертый 16 элементы И. Коррекди  строби- рующих импульсов Ид и ИЕ осуществл етс  в соответствии с сигналами, поступаю щими в корректор 12 стробирующих .импульсов из анализатора 6 квадранта,- навхоаы которого подаютс  напр жени  вы- хосных обмоток фазовращател  1-Ил , И,, а также опорное напр жение Ид . С6 На фиг. 2 изобр-ажеиа временна  п пг™ ... : П рамма .№ 1 дл  G iep e oгo yivia Когда электронные переключатели 7 и 8 наход тс  в положен ; , определ емым стробирующим сигналом Ид, па вход нуль-оргйнов 9 и 10 подаетс  опорное напр жение Яд, и в момент его положительного перехода через нуль на выходах нуль-оргапов 9 и 10 возникают перепады, которые при совпадении со стробом Иц создают на выходах элементов 13, 15 И ло1кческне уровни, устанавливающие триггеры 19, 20 в состо - ние Т . Элементы 17, 18 И открываютс , и импульсы 5- и uj через элемент 21 ИЛИ нычипают г.ос упать в п.- разр дный счетчик 22. Во втором периоде опорного напр жени  Ид на выходе блока 11 упраЕгленп  по м етс  ст-робирующий импульс lljf (фиг. 2), который после коррекц;.п iio длительности в виде двух идентичных (дл  случа , хогде fX), - .) пмпульсоз Ид .; И поступает на атектропныо переключатели 7, 8 и устанав/ишает х в положение 2. 3 положении 2 входы нуль-органов 9 и 10 ПОДКЛЮЧИОТ-СЯ к ВЫХОДКЬ-М ОбМОТ- кам фазоврашатс/1 1: к нуль-органу 9 г;од;слючаетс  синусна  обмотка, а к ну;1Ь-ч)ргану 10 косинусна  обмотка. В моменты положительного перехода черзз нуль CHiycHoro к кос.ИнчС)юго напр жени  И д ; |1 ,vi на вы5содах нуль- органоз возкчк:1;ог перепады, которые при совпадепм.,{ со стробами Ид и И созйеют на Е1ыходах элементов 14 и 16 И импульсЫ;, устанавливающие триггеры 19 и 20 Б сэсто н е О. Элементы 17 и 18 ; закрываютс  и прохождение импульсов 1 н И ц прекращаютс  Очевидно, что суммарный код счетчика будет пропорц1юналок: 4.VT где Ц - угол, 1:зт1о;;-1Э) синусной об- моткой, (.) угол, измеренный косинусной обмоткой. Аналогично происходит иоморенио угов в других квадрантах (временные диаграммы 2, 3, 4). Отлично заключаетс  ишь в том, что дл  разных углов по азному располагаютс  стиобирухэщио импульсы Ид ii ИЕ . Как tiHuHo из вромепых диаграмм 1, 2, 3, 4 максимальиск; врем  кодиропа и  состаЕУшет Т)И гюрноа опорного i;-TnpH)i;cHi H, 7720 Предлагаемый преобразователь yroji-i код обладает следующими положительными качествами по сравнению с прототипом . 1. Повышено быстродействие устройства: в прототипе цикл кодировани  составл ет четыре периода опорного напр жени , а в предлагаемом устройстве - три периода опорного напр жени . 2. Упрощено схемное решение нуль-юрганов: в прототипе необходимо иметь сложные схемы нуль-органов, формирующих , импульсные сигналы, тогда как в предлагаемом устройстве, благодар  введённым в преобразователь угод-код анализатору квадранта и корректору стробирующих сигналов, допустимо использова-ние простых компараторов, имеющих н.1 своих выходах обычный логический перепад . При этом внесенные измене.чн  не сни жают точности преобразовани , о,о :;тигну той в прототипе. Формула и G о б р е т е н а   Преобразователь угол-код, содержащи г енератор импульсов, выход которого под ключен ко входу генератора синусоидаль ного напр жени , первый и второй выходы которого соединены с входными обмо ками фазовращател , выходные обмотки которого соединены с первыми входами переключателей, выходы которых через соответствующие нуль-органы подключа. ны к первым входам первых четырех элементов И, второй генератора синусоидального напр жени  соединен со вторыми входами переключателей и. о входом блока управлени , первый выход которого соединен с третьими входами переютючателей и вторыми входами пер6 вого и третьего элементов И, вьгходы которых соединены с первыми входами соответствующн:,: триггеров, выходы второго и четвертого элементов И соединены со Бторым:и входами ссогветствутащих триггеров, второй выход блока управлени  соединен с первым входом и, -разр дного счетчика и с третьими входами триггеров, выходы которых, соединены с первыми входами п того и шестого элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены со вторым входом г, - разр дного счетчика, отличающийс  тем, ЧТО, с целью повышени  быстродейстВИЯ преобразовател , в него введены фор- мирсввлели импульсов, корректор стробирующих импульсов и анализатор квадранта, выход которого соединен с первым входом корректора стробирующих импульсов, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управлени , первый выход - со вторым входом второго элемента И и четвертым входом первого переключател , вгоро.й выход - со вторым входом четвертого элемента И и четвертым входом второго переключател , выход генератора импульсов соединен со входами формирователей импульсов, выходы кото- соединены со вторыми входами п того и шестого элементов И, выходные обмотки фазовращател  соединены с первым и вторым входами анализатора квадранта , третий вход которого соединен со вторым выходом генератора синусоидального напр лсени . Источники информции, прин тые зо внимание при экспертизе 1.Авторсксю свидетельство СССР № 4О7370, кл. Q О8 С 9/04, 21.1.1.73. 2.Авторское свидетельство СССР № 48634О, кл. G 08 С 9/04, 30,09.75 (прототип).

На

t

X-

У

f

Я,

л

i.

t

-s

Не

%/

гж:

сиг

.1

t -. ..2

4-L4

LM

ill

Claims (2)

1. Формула изобретения

   Преобразователь угол-код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключей ко входу генератора синусоидального напряжения, первый и второй выходы которого соединены с входными обмотками фазовращателя, выходные обмотки которого соединены с первыми входами ₃ переключателей, выходы которых через соответствующие нуль-органы подключены к первым входам первых четырех элементов И, второй в£>гход генераторе синусоидального напряжения соединен со _t вторыми входами переключателей и. <?о входом блока управления, первый выход которого соединен с третьими входами переключателей и вторыми входами пер вого и третьего элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих триггеров, выходы второго и четвертого элементов И соедине—

   5 ны со вторыми входами соответствующих триггеров, второй выход блока управления соединен с первым входом rt -разрядного счетчика и с третьими входами триггеров, выходы которых соединены с первыми вхо— О дами пятого и шестого элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены со вторым входом и. - разрядного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродейст—

   5 вия преобразователя, в него введены формирователи импульсов, корректор стробирующих импульсов и анализатор квадранта, выход которого соединен с первым входом корректора стробирующих импульсов, второй ⁰ вход которого соединен с третьим выходом блока управления, первый выход — со вторым входом второго элемента И и четвертым входом первого переключателя, второй выход — со вторым входом четвертого элемента И и четвертым входом второго переключателя, выход генератора импульсов соединен со входами формирователей импульсов, выходы кото— ₀ рых соединены со вторыми входами пятого и шестого элементов И, выходные обмотки фазовращателя соединены с первым и вторым входами анализатора квадранта, третий вход которого соединен со вторым выходом генератора синусоидального напряжения.

   Источники информции, принятые во внимание при экспертизе

   1. Авторское свидетельство СССР _|0 № 407370, кл. Q 08 С 9/04, 21.11.73.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 486340, кл. G 08 С 9/04, 30.09.75 (прототип).