SU888162A1 - Преобразователь перемещени в код - Google Patents

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в высокоточных преобразователях перемещений в цифровой код, к которым предъявляются высокие требования по быстродействию и динами- ⁵ ческой точности.

Известен преобразователь переменного напряжения £lУ содержащий генератор пилообразного напряжения, компараторы, инверторы, управляющий блок ¹⁰ и блок преобразования разности длительностей в цифровой код, включающий триггер, вентили, реверсивный счетчик, генератор импульсов.

Данный преобразователь может быть использован при преобразовании перемещения в переменное напряжение, а затем при преобразовании данного напряжения в цифровой код.

Недостатком этого преобразователя являются необходимость использования дополнительных узлов генератора пилообразного напряжения и компараторов, а также невысокая точность из-за наличия частотной погрешности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь перемещения в код f2], содержащий блок преобразования масштаба угла, выходы которого соединены соответственно с одними входами фазового детектора и статистического фазовращателя, к другим входам которых подключены соответственно выход дискретного фазовращателя и реверсивного счетчика. Выход фазового детектора соединен с входом управляемого генератора импульсов и одними входами двух элементов И, к другим входам которых подключены выход управляемого генератора’импульсов, выходы элементов И соединены с входами реверсив ного счетчика.

Недостатком известного преобразователя является низкое быстродействие при отработке скачкообразных фазовых рассогласований, что особенно ощущаз 888162 ется при применении отсчетной части в многоканальных системах.

Кроме того, данный преобразователь не обеспечивает высокой динамической точности при больших скоростях исследуемого вала (несколько градусов в секунду} в силу противоречивости требований к коэффициенту усиления (в данном случае величине частоты управляемого генератора) с точки зре(ния помехоустойчивости и динамической точности.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий блок преобразования масштаба угла, первый выход которого соединен с первым входом фазового детектора, первый выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов и первыми входами двух элементов И, с вторыми входами которых соединен выход управляемого генератора импульсов, и реверсивный счетчик, выход которого соединен с первым входом дискретного фазовращателя, второй вход которого соединен с вторым выходом блока преобразования масштаба угла, а вь&од с вторым входом фазового детектора, введены сумматор, умножитель, пороговое устройство и третий элемент И, первый вход которого соединен с вторым выходом фазового Детектора, второй вход - с шиной эталонной частоты, а третий - с первым выходом порогового устройства, вход которого соединен с первым выходом фазового детек·; тора, а второй выход - с третьими входами первого и второго элементов И и первым входом умножителя, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и первым входом сумматора, а третий вход - с выходом второго элемента И и вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с выходом умножителя, четвертый вход - с выходом третьего элемента И, а выход - с входом ревер¹· сивного счетчика.

На чертеже изображена структурная схема преобразователя перемещения в Код.

Преобразователь содержит блок 1 преобразования масштаба угла, фазовый детектор 2, дискретный фазовращатель 3; реверсивный счетчик 4, пер вый 5 и второй 6 элементы И, управляемый генератор 7 импульсов, пороговое устройство 8, сумматор 9, умножитель 10 и третий элемент И 11.

$ Преобразователь работает следующим образом.

Пусть число, записанное в счетчике 4, равно нулю, а входной вал повернут на угол oL. Тогда на выходе де»0 тектора 2 будет присутствовать сигнал, пропорциональный фазовому рассогласованию сигналов с блока 1 и фазовращателя 3·

Если величина фазового рассогласоt5 вания превышает величину Λψ, выбираемую в соответствии с максимальной динамической ошибкой преобразователя, то устройство 8 выдает сигнал запрета на элементы И 5 и 6, сигнал уста20 новки нуля на умножитель 10 и сигнал разрешения на элемент И 11. В этом случае частота с генератора 7 через элементы И 5 и 6 не проходит, а эталонная частота через элемент И 11 и 25 сумматор 9 проходит на счетчик Ц, устраняя фазовое рассогласование за один период сигнала с блока 1. Устранение фазового рассогласования за один период происходит за счет того, ₃₀ что с выхода детектора 2 на элемент И подается временной интервал, равный фазовому рассогласованию, а на!

' выходе элемента И 11 получается унитарный код, пропорциональный фазовому рассогласованию.

³⁵ Таким образом, фазовое рассогласование, большее А 7, независимо от его величины, устраняется за один такт, чем обеспечивается высокое быстродействие преобразователя.

⁴⁰ Если же фазовое рассогласование меньше Αψ, то устройство 8 формирует сигнал разрешения на элементы И 5 и 6, сигнал запрета на элемент И и снимает сигнал установки нуля на умножитель ⁴³ 10. Частота генератора 7, пропорциональная сигналу с детектора 2, в зависимости от знака фазового рассогласования проходит через элемент И 5 или Иби поступает на сумматор 9 и & умножитель 10, который представляет собой реверсивный счетчик с управляемым делителем частоты.

Пусть фазовое рассогласование имеет положительный знак и величина его 55 изменяется с постоянной скоростью, т.е. с постойнной скоростью вращается входной вал. Тогда частота с генератора 7 через элемент И 5 и сумматор 9 проходит на счетчик k, код которого увеличивается, за счет чего рассогласование сигналов, поступающих на детектор 2 уменьшается.

С элемента И 5 частота поступает* S также на второй вход умножителя 10.На выходе умножителя 10 появляется частота, которая,суммируясь с частотой,поступающей с элемента И 5, поступает на счетчик 4 убыстряя - процесс устранения ^,в фазового рассогласования. При определенном коде умножителя 10 частота на его выходе будет достаточная для изменения кода счетчика 4 со скоростью, определяемой скоростью входного ¹⁵ вала, в связи с чем получается значительное увеличение динамической точности преобразователя.

При изменении знака фазового рассогДасования преобразователь рабо- 20 тает аналогично, только частота с генератора 7 проходит через эле-, мент Иби поступает на соответствующие входы умножителя 10 и счетчика 4.

Экономический эффект от использования данного изобретения обусловлен его техническими особенностями, приведенными выше.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к преобразо вательной технике и может быть использовано в высокоточных преобразовател х перемещений в цифровой код, к которым предъ вл ютс  высокие требовани  по быстродействию и динамической точности. Известен преобразователь переменного напр жени  1 3,содержащий генератор пилообразного напр жени , компараторы , инверторы, управл ющий бло и блок преобразовани  разности длительностей в цифровой код, включающий триггер, вентили, реверсивный счетчик, генератор импульсов. Данный преобразователь может быть использован при преобразовании перемещени  в переменное напр жение, а затем при преобразовании данного нап р жени  в цифровой код. Недостатком этого преобразовател   вл ютс  необходимость использовани  дополнительных узлов генератора пило образного напр жени  и компараторов, а также невысока  точность из-за наличи  частотной погрешности. Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  преобразователь перемещени  в код f2J, содержащий блок преобразовани  масштаба угла, выходы которого соединены соответственно с одними входами фазового детектора и статистического фазовращател , к другим входам которых подключены соответственно выход дискретного фазовращател  и реверсивного счетчика. Выход фазового детектора соединен с входом управл емого генератора импульсов и одними входами двух элементов И, к другим входам которых подключены выход управл емого генератораимпульсов, выходы элементов И соединены с входами реверсивного счетчика. Недостатком известного преобразовател   вл етс  низкое быстродействие при отработке скачкообразных фазовых рассогласований, что особенно пщущаетс  при применении отсчетной части в многоканальных системах. Кроме того, данный преобразовател не обеспечивает высокой динамической точности при больших скорост х иссле дуемого вала (несколько градусов в секунду) в силу противоречивости требований к коэффициенту усилени  (в данном случае величине частоты управл емого генератора) с точки эре {ни  помехоустойчивости и динамическо точности. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и точности преобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь перемещени  в код, содержащий блок преобра зовани  масштаба угла, первый выход которого соединен с первым входом фазового детектора, первый выход которого соединен с входом управл емого генератора импульсов и первыми входами двух элементов И, с вторыми входами которых соединен выход управл емого генератора импульсов, и реверсивный счетчик, выход которого соединен с первым входом дискретного фазовращател , второй вход которого соединен с вторым выходом блока преобразовани  масштаба угла, а с вторым входом фазового детектора, введены сумматор, умножитель, порого вое устройство и третий элемент И, первый вход которого соединен с вторым выходом фазового Детектора, второй вход - с шиной эталонной частоты а третий - с первым выходом порогового устройства, вход которого соеди нен с первым выходом фазового детектора , а второй выход - с третьими входами первого и второго элементов И и первым входом умножител , второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и первым входом сумматора, а третий вход - с выходом второго элемента И и вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с выходом умножител , четвертый вход - с выходом третьего элемента И, а выход - с входом ревер сивного счетчика. На чертеже изображена структурна  схема преобразовател  перемещени  в код. Преобразователь содержит блок 1 преобразовани  масштаба угла, фазовый детектор 2, дискретный фазовраща тель 3, реверсивный счетчик k, перВЫЙ 5 и второй 6 элементы И, управл емый генератор 7 импульсов, пороговое устройство 8, сумматор 9, умножитель 10 и третий элемент И 11 . Преобразователь работает следующим образом. Пусть число, записанное в счетчике k, равно нулю, а входной вал повернут на угол оС« Тогда на выходе детектора 2 будет присутствовать сигнал , пропорциональный фазовому рассогласованию сигналов с блока 1 и фазовращател  3Если величина фазового рассогласовани  превышает величину , выбираемую в соответствии с максимальной динамической ошибкой преобразовател , то устройство 8 выдает сигнал запрета на элементы И 5 и 6, сигнал установки нул  на умножитель 10 и сигнал разрешени  на элемент И 11. В этом случае частота с генератора 7 через элементы И 5 и 6 не проходит, а эталонна  частота через элемент И 11 и сумматор 9 проходит на счетчик k, устран   фазовое рассогласование за один период сигнала с блока 1. Устранение фазового рассогласовани  за один период происходит за счет того, что с выхода детектора 2 уа элемент И 11 подаетс  временной интервал, равный фазовому рассогласованию, а на выходе элемента И 11 получаетс  унитарный код, пропорциональный фазовому рассогласованию. Таким образом, фазовое рассогласование , большее Af, независимо от его величины, устран етс  за один такт, чем обеспечиваетс  высокое быстродействие преобразовател . Если же фазовое рассогласование меньше A.vf, то устройство 8 формирует сигнал разрешени  на элементы И 5 и 6, сигнал запрета на элемент И и снимает сигнал установки нул  на умножитель 10. Частота генератора 7, пропорциональна  сигналу с детектора 2, в зависимости от знака фазового рассогласовани  проходит через элемент И 5 или И 6 и поступает на сумматор 9 и умножитель 10, который представл ет собой реверсивный счетчик с управл емым делителем частоты. Пусть фазовое рассогласование имеет положительный знак и величина его измен етс  с посто нной скоростью, т.е. с постойнной скоростью вращаетс  входной вал. Тогда частота с генератора 7 через элемент И 5 и сумматор 9 проходит на счетчик , код которого увеличиваетс , за счет чего рассогласование сигналов, поступаощих на детектор 2 уменьшаетс . С элемента И 5 частота поступает также на второй вход умножител  10.На выходе умножител  10 по вл етс  часто та, котора ,суммиру сь с частотой,пос тупающей с элемента И 5, поступает на счетчик 4 убыстр  -процесс устранени  фазового рассогласовани . При определенном коде умножител  10 частота на его выходе будет достаточна  дл  изменени  кода счетчика k со скоростью , определ емой скоростью входного вала, в св зи с чем получаетс  значительное увеличение динамической точности преобразовател . При изменении знака фазового рассогЛасрвани  преобразователь работает аналогично, только частота с генератора 7 проходит через эле-, мент И S и поступает на соответствующие входы умножител  10 и счетчика k Экономический эффект от использовани  данного изобретени  обусловлен его техническими особенност ми, приведенными выше. Формула изобретени  Преобразователь перемещени  в код содержащий блок преобразовани  масшта ба угла, первый выход которого соединен с первым входом фазового детектора , первый выход которого соединен с входом управл емого генератора импульсов и первыми входами двух элемен тов И, с вторыми входами которых соединен выход управл емого генератора импульсов, и реверсивный счетчик, выход которого соединен с первым входом дискретного фазовращател , второй вход которого соединен с вторым выходом блока преобразовани  масштаба угла , а выход - с вторым входом фазового детектора, отличаю щ. ийс   тем, что, с целью повышени  быстродействи  и точности преобразовател , в него введены сумматор, умножитель , пороговое устройство и третий элемент И, первый вход которого соединен с вторым выходом фазового детектора, второй вход - с шиной эталонной частоты, а третий - с первым выходом порогового устройства, вход которого соединен с первым выходом фазового детектора, а второй выход - с третьими входами первого и второго элементов И и первым входом умножител , второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и первым входом сумматора, а третий вход - с выходом второго элемента И и вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с выходом умножител , четвертый вход - с выходом третьего элемента И, а выход - с входом реверсивного счетчика. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Шл ндин 8.М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы.М ., Энерги , 1973, с. 197-198.
2. 2. Зверев А.Е. и др. ПреобразЬватели угловых перемещений в цифровой код.- Л., Энерги , 197, с. 81-82 (прототип).

   -Т