SU760152A1 - Преобразователь угла поворота вала в код 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал, а именно к преобразователям угловых перемещений в код.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов заполнения, триггер, ключ, устройство расширения временного интервала, нуль-орган опорного напряжения, нуль-орган выходного напряжения, фазовращатель, а также дополнительный триггер, входы которого соединены с выходами генератора импульсов и нуль-органа выходного напряжения фазовращателя и со входом дополнительного ключа, подключенного к счетчику и ко входу устройства расширения временного интервала [1].

Недостатком этого известного устройства является его сравнительно невысокое быстродействие.

Наиболее близким по своему техническому решению к предлагаемому устройству является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), который своей первичной обмоткой подключен к ис> 2

точнику опорного синусоидального напряжения, а синусной и косинусной обмотками — к блоку селекции квадрантов, блок селекции квадрантов своими входами связан с выходными обмотками СКВТ и с выходом счетчи₅ ка, один выход блока селекции квадрантов подключен к входу фазочувствительного детектора, а два другие выхода являются старшими разрядами кода преобразуемого угла; первые входы компараторов подключены к источнику опорного напряжения, причём пер10 вый вход одного компаратора — через фазосдвигающую цепь, второй вход этого компаратора соединен с общей шиной, а второй вход Другого компаратора — с выходом фазочувствительного детектора, выходы компараторов подключены к установочным входам триггера, входы элемента И соединены с выходами триггера и генератора импульсов, а выход элемента И подключен к входу счетчика (2].

Недостаток этого преобразователя угла поворота вала в код состоит в зависимости выходного кода от стабильности частоты и амплитуды опорного напряжения, питающего датчик угла, а также в относительно не15

760152

...... ........' ' ........... ..... 3 ' ..........\ '

высоком быстродействии, определяемом частотой опорного напряжения.

Цель изобретения заключается в повышении стабильности и быстродействия пре образователя угла поворота вала в код,

Поставленная цель достигается за счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код введены два сумматора, два интегратора, фазоинвертор и два ключа, первые входы сумматоров подключены к выходам фазочувствительных детекторов, выход первого сумматора соединен с входом компаратора й через фазоинвертор с входами одного интегратора и одного ключа, выходы которых соединены между собой и подключены к второму входу второго сумматора, выходом связанного с входами другого интегратора и другого ключа, выходы которых соединены между собой и подключены к второму входу первого сумматора·, управляющие входы ключей соединены с выходом триггера.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код.

Она содержит синусно-косийусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 1, фазочувствительные детекторы 2 и 3, сумматоры 4 и 5,интеграторы 6 и 7, ключи 8 и 9, фазоинвертор 10, компаратор 11, триггер 12, генератор 13 импульсов, элемент И 14 и счетчик 15, Сумматоры 4 и 5, интеграторы 6 и 7, ключи 8 и 9 и фазоинвертор 10 образуют блок 16 функционального преобразования временного интервала в синусоидальное напряжение с регулируемой начальной фазой. Кроме того, на чертеже показана шина 17 запуска триггера 12. При этом СКВТ 1 своей первичной обмоткой подключен к источнику опорного синусоидального напряжения (на чертеже не показан), а синусной и косинусной обмотками — к входам фазочувствительных детекторов 2 и 3. Выходы фазочувствительных детекторов 2 и 3 соединены со входами установки начальной фазы по синусу и косинусу соответственно блока 16 функционального преобразования. Времязадающйй вход блока 16 подключен к триггеру 12, а выход — к одному из входов компаратора 11, другой вход которого соединен с общей шиной, а выход — со счетным входом триггера 12. Первый и второй входы элемента И 14 соединены соответственно с выходами триггера 12 и генератора 13 импульсов, а выход — со входом счетчика 15.

Первые входы сумматоров 4 и 5 (входы начальной установки фазы по синусу и косинусу блока 16) соответственно подключены к выходам фазочувствительных детекторов 2 и 3, а вторые входы — к выходам интеграторов 6 и 7. Выход сумматора 4 соединен со входом Компаратора 11 и входом интегратора 7 через фазоинвертор 10, выход сумматора 5 —- со входом интегратора 6. Каждый из ключей 8 и 9 включен между входом и выходом интеграторов 6 н 7 соответственно, а управляющие входы ключей 8 и 9 соединены между собой (времязадающий вход блока* 16) и подключены к выходу триггера 12.

Работает устройство следующим образом.

Переменное напряжение от источника поступает на статорную обмотку возбуждения СКВТ 1. Напряжения с синусной и косинусной обмоток ротора СКВТ 1 подаются на входы фазочувствительных детекторов 2 и 3. На выходах детекторов 2 и 3 формируются постоянные напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота ротора СКВТ 1

и (θ) χ = πκ,νδΐη θ и (θ) а = пК «Усов θ,

где и (Θ) г, и (θ) з — напряжения на выходах детекторов 2 и 3 соответственно;

V— действующее значение напряжения возбуждения СКВТ 1;

η — коэффициент трансформации СКВТ

К< — коэффициент передачи детекторов 2 и 3;

Θ — угол поворота ротора СКВТ 1.

Напряжения с выходов детекторов 2 и 3 подаются на входы установки начальной фазы блока 16 функционального преобразования (входы сумматоров 4 и 5).

В исходном состоянии на выходе блока 16 имеет место напряжение

υ₄(θ) = κ₂υ(θ)ι

где Кг —коэффициент передачи сумматора 4.

Цикл преобразования начинается с момента поступления импульса запуска на триг<* гер 12. Эт’от импульс устанавливает триггер 12 в состояние, запирающее ключи 8 и 9 и разрешающее прохождение импульсов с генератора 13 через элемент И 14 на счётчик 15.

Интеграторы 6 и 7 начинают интегрировать напряжение, поступающее с выходов сумматоров 4 и 5 с учетом начальных условий, заданных с детекторов 2 и 3. Можно показать, что при равенстве постоянных времени интегрирования интеграторов 6 й 7 напряжение на выходе блока 16 будет изменяться по закону

и<(1) = К»КгпУв1п( ωί— Θ), где ω = γ--частота синусоидального напряжения, генерируемого блоком 16;

т — постоянная времени интеграторов 6 и 7;

ί —время преобразования (интегрирования).

Компаратор 11 меняет свое состояние прй переходе синусоидального напряжения на выходе блока 16 через нуль. Перепады напряжения с выхода компаратора 11 посту,пают на триггер 12, который устанавливается в исходное состояние при переходе напряжения на выходе блока 16 от отрицательной полуволны к положительной. При этом

760152

ключи 8 и 9 открываются и прекращается генерация синусоидального напряжения блоком 16, а на выходе счетчика 15 устанавливается цифровой код, пропорциональный временному интервалу, сформированному триггером 12.

При и<(1) — 0 имеет

5ϊη(ωί—θ)=0 и ω!=θ,

отсюда ! = -§-= θ с

Из этого соотношения видно, что сформированный интервал времени 1 пропорционален углу поворота СКВТ 1 и изменяется от нуля до 2 пх при изменении угла поворота Θ от 0 до 2п; сформированный интервал времени не зависит ни от частоты, ни от амплитуды питающего СКВТ 1 напряжения; время преобразования определяется только постоянной времени интеграторов τ, т. е. периодом синусоидального напряжения, генерируемым блоком 16 функционального преобразования.

Так как цифровой код на выходе счетчика 15 соответствует временному интервалу 1, а временной интервал ί пропорционален углу поворота Θ, то выходной код является цифровым эквивалентом угла поворота Θ.

Экономический эффект от использования предложенного технического решения обусловлен указанными его техническими преимуществами. <

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходы которого соединены с входами фазочувствительных детекторов, компаратор, выход которого соединен с одним входом триггера, к второму входу которого подключена шина запуска,

   ₅ к выходу триггера подключен один вход элемента И, к другому входу которого подключен выход генератора импульсов, выход элемента И соединен с входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и быстродействия преобразовате10 ля, в него введены два сумматора, два интегратор# фазоинвертор и два ключа, первые входы сумматоров подключены к выходам фазочувствительных детекторов, выход первого сумматора соединён с входом компаратора и через фазоинвертор ς входами

   ** одного интегратора и одного ключа, выходы которых соединены между собой и подключены к второму входу второго сумматора, выход которого соединен с входами другого интегратора и другого ключа, выходы кото20 рых соединены между собой и подключены к второму входу первого сумматора, управляющие входы ключей соединены с выходом триггера.