SU913430A1

SU913430A1 - Преобразователь угла поворота вала в код 1

Info

Publication number: SU913430A1
Application number: SU802950663A
Authority: SU
Inventors: Natalya K Aleksandrovich; Valerij P Glynin; Valerij A Startsev; Vladimir F Taraev
Original assignee: Natalya K Aleksandrovich; Valerij P Glynin; Valerij A Startsev; Vladimir F Taraev
Priority date: 1980-07-04
Filing date: 1980-07-04
Publication date: 1982-03-15

Description

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования неэлектрических величин в цифровой код, а именно к преобразователям угла поворота вала в код.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие фазовращатель, выполненный на базе синусно-косинусной электрической машины, подключенной к источнику питания и к первому нуль органу, второй нуль орган, подключенный к источнику питания, выходы нуль-органов подключены к входам триггера управления, выход которого подключен к одному входу вентиля, второй вход вентиля соединен с генератором счетных импульсов, выход вентиля подключен к счетчику [1] .

Известные преобразователи имеют недостаток, заключающийся в наличии сравнительно высокой среднеквадратической погрешности, за счет невоз-.

2

можности точной фиксации момента открывания вентиля.

Наиболее близким по своему техническому решению к данному преобразователю является преобразователь· угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусную электрическую машину, входная обмотка которой подключена к формирователю синусоидального сигнала, содержащего в свою очередь переключатель входов фазосдвигающей цепи и фазосдвигающую цепь. Выход синусно-косинусной машины связан через формирователь фазовых сигналов, устройство блокировки и блок логики с двоичным счетчиком. Кроме того, этот преобразователь содержит также генератор импульсов и блок коррекции [2] .

Принцип действия преобразователя

основан на поочередном преобразовании синфазных напряжений в. синусоидальные сигналы, фаза первого из

которых пропорциональна углу поворо3 · 913430 4

та , а фаза второго - - дополнению угла до ЗбО , формировании промежуточного кода, соответствующего интервалу между моментами фиксации перехода через нуль первого-синусоидального-сигна- 5 ла и второго, который фиксируют только после достижения интервалом заданного значения, сравнения момента фиксации перехода через нуль второго синусоидального сигнала с опорным 16 сигналом и по результатам сравнения формируют сигнал, которым корректируют промежуточный код.

Недостатком этого преобразователя угла поворота вала в код является 15 погрешность, которая вызывается разбросом реактивных параметров аналоговых устройств, причем величина этой погрешности .не является постоянной даже при однотипных устройств и мо- 20 жет достигать десятков градусов.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя за счет влияния устранения ошибки преобразования, вызываемой разбросом реактивных параметров аналоговых устройств.

Поставленная цель достигается за /счет того,что в преобразователь угла поворота вала в код,содержащий синусно-косинусную электрическую машину, входная обмотка которой подключена к выходу формирователя синусоидального сигнала, а выходные обмотки - к первому входу формирователя фазовых импульсов, выход которого соединен с ³первым входом основного триггера, выход основного триггера подключен к второму входу формирователя фазовых импульсов и к первому входу основно>го элемента И, выход которого соеди- ⁴/нен с первым входом двоичного счетчика, введены два формирователя опорного сигнала, два дополнительных триггера, синхронизатор и три дополнительных элемента И, первый выход синхронизатора соединен с входом формирователя синусоидального сигнала, второй выход синхронизатора соединен с первым входом первого дополнительного триггера, к второму входу которого подключен выход двоичного счетчика, выход первого дополнительного триггера соединен с вторым входом основного триггера, третий выход синхронизатора подключен к второму входу основного элемента И, четвертый и пятый выходы синхронизатора соединены с входами соответственно-первого и

второго формирователей -опорного сигнала, выходы которых.подключены соответственно к первым входам первого и второго дополнительных элементов И, вторые входы которых соединены между собой и подключены к выходу основного триггера, выходы'первого и второго дополнительных элементов И подключены соответственно к первому и второму входам второго дополнительного триггера, выход которого соединен с первым входом третьего дополнительного элемента.И, второй вход которого соединен с шестым входом синхронизатора, выход третьего дополнительного элемента И подключен к второму входу двоичного счетчика.

Нафиг. 1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие его работу.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит синхронизатор 1, первый дополнительный триггер 2, формирователь 3 синусоидального сигнала, синусно-косинусную электрическую машину 4, формирователь 5 фазовых импульсов, основной триггер 6, основной элемент И 7, двоичный счетчик 8, два формирователя 9 и 10 опорного сигнала, два дополнительных элемента И 11 и 12, второй дополнительный триггер 13 и третий дополнительный элемент И 14.

Преобразователь работает следующим образом.

На втором выходе синхронизатора 1 формируется в момент начала преобразования импульс, который поступает на единичный вход триггера 2 и перебрасывает его в единичное состояние. На первом выходе синхронизатора 1 формируются прямоугольные импульсы с периодом Т, которые подаются на вход формирователя 3 синусоидального сигнала. Формирователь 3 фильтрует синусоидальные сигналы высших гармоник и выделяет синусоидальный сигнал с периодом Т и сдвигом 1/4Т. Этот, сигнал подается на входную обмотку синусно-косинусной электрической машины 4, на выходных обмотках которой формируются синусоидальные сигналы, амплитуда которых зависит от синуса и косинуса угла поворота вала. Эти сигналы поочередно подаются на первый вход формирователя 5 фазовых импульсов. На фазосдвигающей цепи, вхо5 913430 6

дящей в состав формирователя 5· фазовых импульсов, формируются синусоидальные сигналы, причем при исходном положении переключателя входов в формирователе 5 фаза синусоидального 5 сигнала пропорциональна углу поворота вала, а при втором положении переключателя входов фаза синусоидального сигнала пропорциональна дополнению угла до 360 . Эти синусоидальные ^,0сигналы поступают на вход формирователя 5, в котором нуль-индикатор вырабатывает импульсы в момент перехода синусоидальных сигналов от отрицательных значений неположительным. ¹⁵Эти импульсы с выхода' формирователя 5 фазовых импульсов подаются на первый вход триггера 6, на второй вход которого подается сигнал с выхода триггера 2. Первый фазовый импульс 20

перебрасывает триггер 6 в единичное состояние. С единичного выхода триггера 6 сигнал подается на второй_ вход формирователя 5 фазовых импульсов для переключения входов фазо- 25 сдвигающей цепи во второе положение. Сигнал с триггера 6 подается также на первые входы элементов И 7, 11 и 12. С третьего выхода синхронизатора 1 подаются высокочастотные импульсы зо на второй вход элемента И 7, с выхода которого эти импульсы поступают на первый вход счетчика 8, где подсчитываются. С выхода счетчика 8 сигнал переполнения (п - 1) разрядов 35 (п - число разрядов счетчика) вырабатывается через время, равное величине периода Т и поступает на нулевой вход триггера 2, переключая его в нулевое состояние. 40

Второй фазовый импульс поступает на первый вход триггера 6, на. второй вход которого поступает сигнал нулевого состояния с выхода триггера 2, ₄$

и переключает его в нулевое состояние.

С единичного выхода триггера 6 снимается сигнал, разрешающий прохождение импульсов высокой частоты через элемент И 7 на вход счетчика 8, т.е. формирование промежуточного кода заканчивается. Кроме того, по отсутствию сигнала с выхода триггера 6 переключатель входов фазосдвигающей цепи в формирователе 5 фазовых импульсов возвращается в исходное положение.

С четвертого выхода синхронизатора 1 подаются синхронизированные сигналы на вход формирователя 9, вырабатывающего первый и третий опорные сигналы в моменты времени 3/8Т и 2<3/8Т длительностью 1/16Т. С пятого·выхода синхронизатора 1 подаются синхронизированные сигналы на вход формировав теля 10, вырабатывающего второй опорный сигнал в момент времени 1 3/4т длительностью 1/8т. Опорные сигналы с выходов формирователей 9 и 10 подаются на первые входы элементов И 11 и 12, на вторые входы которых подается сигнал с выхода триггера 6, соответствующий интервалу между моментами фиксации перехода через нуль синусоидальных сигналов. При совпадении первого или третьего опорных сигналов с сигналом с выхода триггера 6 на выходе элемента И 11 формируется сигнал,подаваемый на единичный вход триггера . 13 и перебрасывает его в единичное состояние.

При совпадении второго опорного сигнала с выхода фор'мирователя 10 с сигналом с выхода триггера 6 на входе элемента И 12 формируется сигнал, поступающий на нулевой вход триггера 13 и перебрасывающий его в нулевое состояние.

После окончания формирования промежуточного кода с пятого выхода синхронизатора 1 подается импульс на первый вход элемента И 14* второй вход которого подключен к единичному выходу триггера 13. Если в результате совпадения опорных сигналов с сигналом с выхода триггера 6 триггер 13 находится в единичном состоянии, импульс через элемент И 14 поступает на второй-вход счетчика 8 для коррекции старшего разряда промежуточного кода.,

Следующий цикл преобразования повторяется через время, равное Т.

На фиг. 2 а)показан синусоидальный сигнал, сдвинутый на 1/4 периода относительно начала отсчета. Этот сигнал соответствует углу, равному 0 ♦ Сигнал начала преобразования (фиг.2б) и три дополнительных опорных сигнала (фиг. 2в), синхронизированных относительно сигнала начала преобразования и формируемых в моменты времени 3/8Т, 1'3/4Т и 2*3/бТ длительностью' 1/16Т, 1/8Т и 1/16Т соответственно и три интервала Т1 - ТЗ (фиг. 2г,д,е) иллюстрируют работу преобразователя во времени. Отрезок I -// на временной диаграмме в каждом интервале Т1 - ТЗ соответствует времени, в течение которого может фиксироваться мо7 9134;

мент перехода через нуль первого синусоидального сигнала, фаза которого пропорциональна углу поворота вала. Отрезок И - М в каждом интервале Т1 - ТЗ соответствует времени ожиДа- 5 ния момента фиксации перехода через нуль второго синусоидального сигнала и включает в себя время затухания переходных процессов после переключения. Отрезок /// -IV в каждом интер- 10 вале Т1 - ТЗ соответствует времени, в течение которого может фиксироваться момент перехода через нуль второго синусоидального сигнала, фаза которого пропорциональна дополнению ,5 угла до 360°.

Интервал Т1 (фиг. 2г) включает в . себя интервалы между моментами фиксации перехода через нуль синусоидальных сигналов, соответствующих углам и поворота вала 90* - 180^е. В этом случае только первый опорный, сигнал совпадает с интервалом между моментами фиксации перехода через нуль синусоидальных -сигналов и вырабатыва- 25 ется сигнал, корректирующий старший разряд промежуточного кода.

Интервал Т2 (фиг. 2д) включает в себя интервалы между моментами фиксации перехода через нуль синусоидаль-ЗО ных сигналов, соответствующих углам 180° - ЗбО^в. В этом случае совпадает второй опорный сигнал, а третий опорный сигнал всегда не совпадает с интервалом между моментами фиксации пе- 35 рехода через нуль синусоидальных сигналов. Коррекции промежуточного кода не требуется.

Интервал ТЗ (фиг. 2е) включает в себя интервалы между моментами фик- «о сации перехода через нуль синусоидальных сигналов, соответствующих углам 0° - 90 . В этом случае первый опорный сигнал не совпадает, а второй и третий Опорные сигналы всегда сов- 45 падают с интервалом между моментами фиксации перехода через нуль синусоидальных сигналов и вырабатывается сигнал (фиг. 2ж), корректирующий старший разряд промежуточного кода. да

В связи с тем, что опорные сигналы являются синхронизированными сигналами и жестко связаны с сигналом начала преобразования, интервал между моментами фиксации перехода через нуль синусоидальных сигналов может менять свое положение в зависимости от разброса параметров аналоговых устройств.

0 8

1На эпюрах временной диаграммы показано, что при сдвиге нуля датчика и, соответственно, сдвиге фазы синусоидального сигнала в пределах 45° совпадение опорных сигналов с интервалом между моментами фиксации перехода через нуль синусоидальных сигналов остается неизменным и соответственно остается неизменной схема коррекции старшего разряда промежуточного кода.

Использование преобразователя угла поворота вала в код позволяет снизить требования к точности аналоговых устройств. Экономический эффект от использования предложенного технического решения обусловлен отмеченными выше его техническими преимуществами.

Claims

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусную электрическую машину, входная обмотка которой подключена к выходу формирователя синусоидального сигнала, |а выходные обмотки - к первому входу формирователя фазовых импульсов, выход которого соединен с первым входом основного триггера, выход основного триггера подключен к второму входу формирователя фазовых импульсов и к первому входу основного элемента И, выход которого соединен с первым входом двоичного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены два формирователя опорного сигнала, два дополнительных триггера, синхронизатор и три дополнительных элемента И, первый выход синхронизатора соединен с входом формирователя синусоидального сигнала, второй выход синхронизатора соединен с первым входом первого дополнительного триггера^ второму входу которого подключен выход двоичного счетчика, выход первого дополнительного триггера соединен с вторым входом основного триггера, третий выход синхронизатора подключен к второму входу основного элемента И, четвертый и пятый выходы синхронизатора соединены с входами соответственно первого и второго формирователей опорного сигнала, выходы которых подключены соответственно к первым входам первого и второго дополнительных элементов И, вторые входы которых соединены между собой и подключены

9 91

< выходу основного триггера_г выходы первого и второго дополнительных элементов И подключены соответственно к первому и второму входам второго дополнительного триггера, выход которого соединен с первым входом третьего дополнительного элемента И, второй вход которого соединен с шестым выходом синхронизатора, выход третьего дополнительного элемента И подЮ 10

ключен к второму входу двоичного счетчика.

Источники ийформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зверев А. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код; "Энергия”, 1974, с» 154.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ν’ 2668778/24,

кл. С 08 С 9/04, 1978 (прототип).

фаг./

913430

нсмрямлние