SU881802A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Description

Изобретение, относитс  к вычислительной технике и может быть использ вано в области автоматики и вычислительной техники. Известен двухотсчетный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий датчик угла, преобразовател масштаба угла, устройство . формирова ни  кода угла грубого отсчета, соеди . ненное с выходом датчика угла, устройство формировани  кода точного от счета, соединенное с выходом преобра зовател , масштаба угла, и устройство согласовани  отсчета. Дл  получени  однозначности измерени  в пределах оборота используетс  канал грубого отсчета (ГО), имеющий один период из менени  показаний за угол, равный 360°. Каналы грубого и точного отсче тов св заны друг с другом через коэф фициент редукции, величина которого обычно кратна числу 2, возведенному в целую степень 1. Недостатком такого преобразовател   вл етс  его сложность и невысоке1Я точность. Известен также преобразователь уг ла поворота вала в код, содержащий два фазовращател , первый из которых установлен на входном валу и  в л етс  фазовращателем грубого отсчета , другой фазовращатель соединен с первым через редуктор и  вл етс  фазовращателем точного отсчета, блок питани , выход которого соединен с обеими фазовращател ми и с входом первого нулевого детектора, выход каждого фазовращател  соединен с входом соответствующего нулевого детектора , выход нулевого детектора каждого канала соединен с первым входом соответствующего триггера, вторые входы обоих триггеров соединены с выходом опорного нулевого детектора, выход триггера каждого канала соединен с первым входом злемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход первого элемента И соединен с входом первого счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора и первым входом сумматора, выхсд второго элемента и соединен с первым входом элемента объединени , второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход элемента ИЛИ через последовательно соединенные второй счетчик и шифратор соединен с вторым входом сумматора, блок управлени , входы которого соединены с выходами

нулевых детекторов обоих каналов, первый выход блока управлени  соединен с первьпи входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом дешифратора, второй выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого счетчика и вторым выходом управлени , а выход - с вторым входом второго счетчика, третий вход которого соединен с третьим выходом блока управлени  2 ,

Недостатком известного преобразовател   вл етс  его сложность и недостаточно высока  точность.

Цель изобретени  - повышение точности и упрощение преобразовател  угла поворота вала в код,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий блок питани , выход которого соединен с входами двух фазовращателей, один из которых установлен на входном валу, и первого нулевого детектора, выход которого соединен с первыми входами двух триггеров формировани  временного интервала, вторые входы которых через второй и третий нулевой детекторы соответственно соединены с выходами первого и второго фазовращателей , выход Первого триггера формировани  временного интервала соединен с первым входом первого элемента И, выход второго триггера формировани  временного интервала соединен с первым входом второго элемента И вторые входы обоих элементов И соединены с выходом генератора импульсов,, выход первого элемента И соединен с первым входом первого счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора , блок управлени , первый выход которого соединен с одним входом второго счетчика, и шифратор, введены буферный регистр и запоминающее устройство, вход которого соединен с вторым выходом блока управлени , вход которого соединен с выходом первого нулевого детектора, выход второго элемента И соединен с другим входом втот рого счетчика, выход которого соединен с вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с первым выходом запоминающего устройства, выход сумматора соединен с первым входом шифратора, второй вход которого соединен с вторым выходом запоминающего устро1 ства, а третий вход - с третьим выходом устройства управлени , ч етвертый выход которого соединен с первым входом буферного регистра, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика, а третий - с выходом шифратора, второй фазовращатель установлен на входном валу.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого преобразовател  угла поворота вала в код; на фиг. 2 - график , по сн кадий работу преобразовател .

Преобразователь содержит блок 1 питани , фазовращатели 2, 3, нулевые детекторы 4-6, триггеры 7, 8 формировани  временных интервалов, элементы И 9, 10, генератор 11 импульсов, счечики 12, 13. шифратор 14, устройство 15 управлени , запоминающее устройство 16, буферный регистр 17, суммато 18, входной вал 19.

Преобразователь работает следующи Образом.

При изменении углового положени  входного вала 19 происходит пропорциональное изменение фазовых сдвигов выходных сигналов с фазовращателей 2, 3 относительно напр жени  питани  с блока 1. Коэффициент пропорциональности в канале фазовращател  2 - N,, а в канале фазовращател  3 - Nj. Нулвые детекторы 4-6 формируют короткие импульсы в моменты перехода своих входных сигналов через нуль с минуса на плюс. В триггерах 7 и 8, устанавливающихс  в положение 1 по выходным сигналам с нулевого детектора б и сбрасывающихс  в О по сигналам с детекторов 4 и 5, формируютс  временные интервалы, длительность которых , соответственно, пропорциональна фазовым сдвигам между выходными напр жени ми с фазовращателей .2, 3 и напр жением питани  с блока 1. В элементах И 9, 10 происходит заполнение сформированных временных интервалов импульсами высокой частоты с генератора 11, количество которых подсчитываетс  счетчиками 12 и 13.

В результате в счетчиках 12 и 13 формируютс  коды, пропорциональные углам поворота фазовращателей 2, 3 внутри их полюсных делений, измеренные с одной и той же дл  обоих каналов дискретностью отсчета.

Дл  получени  полного кода угла oi внутри оборота необходимо провести цифровую обработку, кодов, зафиксированных в счетчиках 12 и 13. При этом следует учитывать, что однозначно определить угол в пределах оброта можно лишь в том случае, если N( и Na {числа пар полюсов фазовращателей 2, 3) - взаимно простые числа, т.е. они не имеют общих делителей, кроме 1, например, 3 и 5 или 128 и 135,в этом случае(фиг.2)системы упралений , описывающа  измерение угла в первом и втором каналах,имеет вид

- 1 + R)

.

Claims (2)

1. ч. Кд Хмаксг + Ra где К,, Kjj - число отрезков в перво и во втором каналах, целиком укладывающихс  в измер емый угол, макс,f маисj максимальные значени  измер емых величин (дли ны отрезков) в первом во Втором каналах, рав 2Я 360 лмаксг Hi NJ значение измер емой ве личины в первом и во втором каналах. В счетчиках 12 и 13 на конец изме рени  зафиксированы числа, пропорцио нальные R, и Число оС записано в системе остаточных классов (по мод лю Х,зкс| в счетчике 12 и по Модулю Хмакс2 в счетчике 13). Система урав нений (1) имеет единственное решение относительно К,, или К в диапазоне углов от О до 360° при условии, что N, и Ni взаимно простые числа. Таким образом, в пределах оборота система уравнений (I) имеет единстве вое решение дл  целых К, и Кг, т.е. если в двухотсчетном преобразователе угол-код использовать в качестве кодирующих элементов многополюсные дат чики, числа пар полюсов которых  вл ютс  взаимно простыми числами, то измер емый угол J. может быть однозначно определен в пределах всего оборота. Дл  нахождени  угла oi по числам RI и R2 заметим, что К, и Kj могут быть -только целыми и разность (К,-Kj, может мен тьс  только в диапазоне (О N, -Nj). Зна  величины К, и R,, можно записать значение числа . Пол ный код угла oL образуетс  присоединением к коду числа R, кода числа Kt, причем, код числа К, пишетс  на месте старших разр дов, а код числа R, - на месте следующих за ними младших. Код полученный присоединением кода R, к коду числа К| или кода числа R к коду числа К2  вл етс  окончательным результатом измерени . В преобразователе весь цикл работы делитс  на два периода. Длительность .каждого из них равна длительности периода питающего напр жени , во врем  первого периода в счетчиках 12 и 13 формируютс  коды (числа R, и R2), пропорциональные углам поворота фазевращателей 2, 3 внутри их полюсных делений, т.е. производитс  раздельна  оцифровка каналов. После окончани  тервого периода преобразовани  устройство 15 управлени  вырабатывает серию импульсов, по которым путем сов местной обработки результатов измерени  в обоих каналах определ етс  полный код угла.. По первому из этой серии импульсу коды из счетчиков 12 и 13 ввод тс  в сумматор .18, где вычисл етс  разность (RJ-RI), передавае ма  дапее в шифратор 14 дл  осуществлени  операции делени  на число (Хмзис, -Хмакс2), хран щеес  в эапоминающем устройстве 16. Количественно число (X ) равно разности числа импульсов, поступающих в счетчик 12 при повороте на одно полюсное деление фазовращател  2, и числа импульсов , поступающих в счетчик:13 при повороте на одно полюсное деление фазовращател , при измерении углов в обоих каналах с одинаковой дискретностью . Если в результате делени  получаетс  целое число, то частное от делени  и есть число К,. Если резулотат делени  - число дробное, то устройство 15 управлени  вырабатывает следующий импульс, по которому из разности (R, -R,) вычитаетс  число Хмалсг и далее 2Х„акс2 и т.д. до (N ,-N 2 ) Х, пока в шифраторе 14 в результате делени  не получаетс  число без остатка, т.е. число К, , Число количественно равное числу импульсов в счетчике 13 при повороте фазовращател  3 на Полное полюсное деление, также хранитс  в запоминающем устройстве IS, Так как числа {Хмаис, -Х,а„с2. ) и посто нные, то они могут быть занесены в запоминакадее устройство 16 при регулировке преобразовател . При получении числа К| устройство 15 вырабатывает импульс перезаписи, по которому в буферный регистр 17 переписываетс  число как из счетчика 12, так и из шифратора 14. Число из счетчика 12 переписываетс  в младшие разр ды, а из шифратора 14 - в старшие. В результате в буферном регистре 17 фиксируетс  полный код угла. Далее в устройстве 15 вырабатываетс  импульс, обнул ющий счетчики 12 и 13 и цикл преобразовани  начинаетс  снова. Ввиду того, что допуски при измерении угла Я в обоих каналах примерно Одинаковы и в образовании кода старших разр дов в сумматоре 18 и шифраторе 14 участвуют результаты измерени  в обоих кансшах, дополнительного согласовани  отсчетов в предлагаемом преобразователе производить не требуетс . Формула изобретени  Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий блок питани , выход которого соединен с входами двух фазовращателей, один из которых установлен на входном.валу, и первого нулевого детектора, выход которого соединен с первыми входами двух триггеров формировани  временного интервала , вторые входы которых через втсрой и третий нулевой детекторы соответственно соединены с выходами пррвого и второго фазовращателей, выход первого триггера формировани  временного интервала соединен с первым входом первого элемента И, выход второго триггера формировани  воеменного ингервала соединен с первым входом вто рого элемента И, вторые входы обоих элементов И соединены с вьаходом генератора импульсов, выход первого элемента И соединен с первым входом пер вого счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, блок управлени , первый выход которого соединен с одним входом второго счетчика , и шифратор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и упрощени  преобразовател , в него введеныбуферный регистр и эапоминанвдее устройство, вход которого соединен с вторым выходом блока управлени , вход которого соединен с выходом первого нулевого детектора, выход второго элемента И соединен с другим входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с первым выходом заломинающего устройства, выход сумматора соединен с первым входом шифратора , второй вход которого соединен с вторым выходом запоминающего устройства, а третий вход - с третьим выходом устройства управлени , четвертый выход которого соединен с первым входом буферного регистра, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика, а третий - с выходом шифратора, второй фазовращатель установлен на входном валу, Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л., Энерги , 1974, с. 8, 164165 .
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 437120, кл. G 08 С 9/04, 1973 (прототип ) .