SU951354A1 - Способ преобразовани угла поворота вала в код - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматике ’ и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Известен способ основанный на преобразовании угла в последовательность временных интервалов от ‘'Старт до Стоп импульсов, формировании пачки импульсов путем заполнения одного из временных интервалов импульсами высокой частоты, суммировании импульсов пачки, масштабном изменении временного интервала от последнего импульса пачки до стоп—импуль·^ са и измерении вновь полученного временного интервала путем заполнения его импульсами высокой частоты с последующим подсчетом этих импульсов [17 .

Недостатком известного способа явля- го ется значительная погрешность при масштабном изменении временного интервала, а также погрешности формирования старт и стоп—импульсов.

Известен способ в котором угол поворота вала преобразуют в .последовательность временных интервалов с регулярным расположением их границ относительно импульсов высокой частоты, границы временных интервалов линейно смещают на один или несколько периодов импульсов высокой частоты за время измерения, формируют пачки импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммируют импульсы определенного числа пачек за время измерения [2].

Недостатком известного способа является погрешность нелинейности смещения границ временных интервалов относителъгно импульсов высокой частоты.

Наиболее близким по техническому решению к данному изобретению является способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на формировании за время измерения последовательности временных интервалов от старт до стоп импульсов, или от стоп до старт импульсов, пропорциональных углу поворота или его дополнению до 3600 формировании пачек импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммировании импульсов определенного числа пачек за время измерения£37Недостатком известного способа явля-f ется погрешность, вызванная дискретным измерением каждого из временных интервалов как при случайном, так и регулярном расположении границ временных ин- ₁₀ тервалов относительно импульсов высокой Частоты.

Цель изобретения - повышение точности преобразования угла поворота вала в код. ₁₅

Поставленная цель достигается тем, что в способе преобразования угла поворота вала в код, основанном на формировании за время измерения последовательности временных интервалов ®т Старт до ₂о стоп-импульсов, : пропорциональных углу поворота или его дополнению до 360°, формировании пачек импульсов путем заполнения временных интервалов импульсами высокой частоты и суммировании ₂₅ импульсов, формируют эталонное напряже частоты, генератор 6 импульсов высокой частоты, подключенный к другим входам элементов 2 и 3, формирователей 4 и 5 и к одним входам формирователей '7 и 8 временных интервалов, равных периоду следования импульсов генератора 6. Выходы формирователей 4 и 8 подключены к прямому входу интегратора 9, а выходы формирователей 5 и 7 подключены к инверсному входу интегратора 9, третий вход которого соединен с источником. 10 эталонного напряжения питания, а выходы интегратора 9 через компараторы 11 и 12 подключены к другим входам форми— рователей 7 и 8. Выходы элемента 2 и ·, формирователя 7 подключены к входу сложения реверсивного счетчика 13, выход вычитания которого соединен с выходами элемента 2 и формирователя 8.

Блок 1 формирует временные интервалы от старт- до стоп-импульсов или от стоп- до старт-импульсов, пропорциональные измеряемому углу поворота или его дополнению до 360°, в течение которых рткрывается элемент 2 или элемент 3, и импульсы генератора 6 поступают соотние, которое в каждом из временных интервалов интегрируют эталонное напряжение от старт-импульса до соседнего импульса высокой частоты с положительным ₃₀ знаком, интегрируют эталонное напряжение от стоп—импульса до соседнего импульса высокой частоты с отрицательным знаком, полученное в результате интегрирования напряжение циклически, с частотой следования старт-)стоп) импульсов, сравнивают³⁵ с положительным и отрицательным эталонными уровнями эталонного напряжения, при превышении которых формируют одиночные импульсы, которые с соответствующим знаком суммируют с импульсами пачек, и интегрируют эталонное напряжение с противоположным знаком за время, равное периоду следования импульсов высокой частоты.

На чертеже представлена структурная схема одного из возможных устройств, реализующих предложенный способ.

Устройство содержит блок 1 преобразования угла поворота вала в последовательность временных интервалов от стартдо стоп-импульсов или от стоп- до стартимпульсов, выходы которого подключены к одним входам элементов И 2 и 3 и формирователей 4 и 5 временных интервалов от старт-импульсов до соседнего импульса высокой частоты и от стопимпульсов до соседнего импульса высокой ветственно на выход сложения или вычитания реверсивного счетчика 13. Формирователь 4 вырабатывает временные интервалы от каждого с тар т—им пульса до следующего за ним импульса генератора б.Стартимпульсу соответствует передний фронт сигнала с блока 1, открывающего элемент 2 или задний фронт сигнала с блока 1, поступающего на элемент 3. Формирователь 5 вырабатывает временные интерн валы от каждого стоп-импульса до следующего за ним импульса генератора 6. Стоп-импульсу соответствует задний фронт входного сигнала элемента 2 или передний фронт входного сигнала элемента 3. Интегратор 9 интегрирует эталонное напряжение источника 10 в течение временное интервала, вырабатываемого формирователем 4, с положительным знаком, ⁴⁵ а в течение временного интервала, вырабатываемого формирователем 5, с отрицательным знаком. По окончании измерения каждого временного интервала, вырабатываемого блоком 1, в интеграторе 9 ⁵⁰ вырабатывается напряжение, пропорциональное накопленной погрешности, вызванной дискретным измерением временных интервалов с выхода блока 1. В компараторах 11 и 12 выходное напряжение ⁵⁵ интегратора 9 сравнивается с положительным и отрицательным эталонными уровнями, соответствующими одному кванту углевой величины. При превышении вы— ходного напряжения интегратора 9 одного из эталонных уровней срабатывает соответствующий компаратор 11 или 12 и на выходе формирователя 7 или 8 вырабатывается эталонный временной интер- ! 5 вал, равный периоду следования импульсов генератора 6. Выходной импульс, формирователя 7 (8) поступает на вход сложения (вычитания) реверсивного счетчика 13 и на инверсный (прямой) вход 10 интегратора 9 для координации его выходного напряжения.

Методическая погрешность формирования выходного кода в реверсивном счетчике 13 за время измерения составляет 15 t 1 квант независимо от числа суммируемых импульсов, что значительно меньше погрешности известных способов.

Если эталонные уровни компараторов и 12 выбрать с некоторым превыше- ₂₀ нием половины уровня эталонных квантов то погрешность в предложенном способе уменьшится до 0,5 кванта.

В качестве базового объекта может быть принят способ преобразования угла ₂5 поворота вала в код. Недостатком базового объекта является значительная среднеквадратическая погрешность усреднения (/^0,75 угл. с) при случайном расположении старт- и стоп-импульсов относи- ₃₀ тельно импульсов заполнения временных интервалов. Использование предложенного изобретения обеспечивает практически исключение среднеквадратической погрешности. Расчетная величина инструментальной погрешности интегрирования составляет около 0,2 угл. с. Точность преобразования угла поворота в код существенноповьпнается.

Claims (3)

1. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  св зи аналоговых источников информации с цифровым вычислитель ным устройством. Известен способ основанный на преобразовании угла в последовательность временных интервалов от Старт до Стоп импульсов, формировании пачки импульсов путем заполнени  одного из временных интервалов импульлами высокой частоты, суммировании импульсов пачки, масштабном изменении временного интервала от последнего импульса пачки до стоп-импуль са и измерении вновь полученного временного интервала путем заполнени  его импу льсами высокой частоты с последующим подсчетом этих импульсов ClU . Недостатком известного способа  вл етс  значительна  погрешность при масштабном изменении временного интервала, а также погрешности формировани  старт и стоп-импульсов. ВАЛА В КОД Известен способ в котором угол поворота вала преобразуют в .последовательность временных интервалов с регул рным расположением их границ относительно импульсов высокой частоты, границы временных интервалов линейно смешают на один или . несколько периодов импульсов высокой частоты за врем  измерени , формируют пачки импульсов путем заполнени  временных интервалов импульсами высокой частоты и суммируют импульсы определенного числа пачек за врем  измерени  t2. Недостатком известного способа  вл етс  погрешность нелинейности смешени  границ временных интервалов относителъ но импульсов высокой частоты. Наиболее близким по техническому решению к данному изобретению  вл етс  способ преобразовани  угла поворота вала в код, основанный на формировании за врем  измерени  последовательности временных интервалов от старт до стоп импульсов, или от стоп до старт импульсов , пропорциональных углу поворота или его дополненшо до 360О формировании пачек импульсов путем заполнени  времен ных интервалов импульсами высокой частоты и суммировании импульсов определенного числа пачек за врем  измepeни fЗ Недостатком известного способа  вл етс  погрешность, вызванна  дискретным измерением каждого из временных интервалов как при случайном, так и регул рном расположении границ временных интервалов относительно импульсов высокой частоты. Цель изобретени  - повьпиение точности преобразовани  угла поворота вала в код. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе преобразовани  угла поворота вала в код, основанном на формировании за врем  измерени  последовательности временных интервалов ®т Старт до стоп-импульсов, : пропорциональных углу поворота или его дополнению до 360°, формировании пачек импульсов путем заполнени  временных интервалов импульсами высокой частоты и суммировании импульсов, формируют эталонное напр жение , которое в каждом из временных интервалов интегрируют эталонное напр жение от старт-импульса до соседнего импульса высокой частоты с положительным знаком, интегрируют эталонное напр жени от стоп-импульса до соседнего высокой частоты с отрицательным знаком полученное в результате интегрировани  напр жение циклически, с частотой следовани  старт-)стоп) импульсов, сравниваю с положительным и отрицательным эталон ными уровн ми эталонного напр жени , при превьпиении которых.формируют одиночные импульсы, которые с соответствующим знаком суммируют с импульсами пачек, и интегрируют эталонное напр жение с противоположным знаком за врем , равное периоду следовани  импульсов высокой частоты. На чертеже представлена структурна  схема одного из возможных устройств, реализующих предложенный способ. Устройство содержит блок 1 преобразовани  угла поворота вала в последовательность временных интервалов от старт до стоп-импульсов или от стоп- до стартимпульсов , выходы которого подключены к одним входам элементов И 2 и 3 и формирователей 4 и 5 временных интервалов от старт-импульсов до соседнего импульса высокой частоты и от стопимпульсов до соседнего импульса высокой частоты, генератор 6 импульсов высокой частоты, подключенный к другим входам элементов 2 и 3, формирователей 4 и 5 и к одним входам формирователей 7 и 8 временных интервалов, равных периоду следовани  импульсов генератора 6. Выходы формирователей 4 и 8 подключены к пр мому входу интегратора 9, а выходы формирователей 5 и 7 подключены к инверсному входу интегратора 9, третий вход которого соединен с источником. 1О эталонного напр жени  питани , а выходы интегратора 9 через компараторы 11 и 12 подключены к другим входам форми- , рователей 7 и 8. Выходы элемента 2 и -, формировател  7 подключены к входу сложени  реверсивного счетчика 13, выход вычитани  которого соединен с выходами элемента 2 и формировател  8. Блок 1 формирует временные интервалы от старт до стоп-импульсов или от стоп- до старт -импульсов, пропорциональные измер емому углу поворота или его дополнению до 36О°, в течение которых рткрьшаетс  элемент 2 или элемент 3, и импульсы генератора 6 поступают соответственно на выход сложени  или вычитани  реверсивного счетчика 13. Формирователь 4 вырабатьшает временные интервалы от каждого с тарD-HM пульса до слеующего за ним импульса генератора 6, Стартимпульсу соответствует передний фронт сигнала с блока 1, открывающего элемент 2 или задний фронт сигнала с блока 1, поступающего на элемент 3. Формирователь 5 вырабатьюает временные интер валы от каждого стоп-импулЕзса до следующего за ним импульса генератора 6. Стоп импульсу соответствует задний фронт входного сигнала элемента 2 или передний фронт ЕХИДНОГО сигнала элемента 3. Интегратор 9 интегрирует эталонное напр жение источника 1О в течение временное интервала, вырабатьюаемого формирователем 4, с положительным знаком, а в течение временного интервала, вырабатьшаемого формирователем 5, с отрицательным знаком. По окончании измерени  каждого временного интервала, вырабатываемого блоком 1, в интеграторе 9 вырабатываетс  напр жение, пропорциональное накопленной погрешности, вызванной дискретным измерением временных интервалов с выхода блока 1. В компараторах 11 и 12 выходное напр жение интегратора 9 сравниваетс  с положительным и отрицательным эталонными уровн ми , соответствующими одному кванту углсБой величины. При превышении выходного напр жени  интегратора 9 одног из эталонных уровней срабатывает соответствующий компаратор 11 или 12 и на выходе формировател  7 или 8 вырабатываетс  эталонный временной интервал , равный периоду следовани  импулг сов генератора 6. Выходной импульс, формировател  7 (8) поступает на вход сложени  (вычитани ) реверсивного счер чика 13 и на инверсный (пр мой) вход интегратора 9 дл  координации его выходного напр жени . Методическа  погрешность формировани  выходного кода в реверсивном счетчике 13 за врем  измерени  составл ет I1 квант независимо от числа суммируе мых импульсов, что значительно меньше погрешности известных способов. Если эталонные уровни компараторов IIи 12 выбрать с некоторым превьпиением половины уровн  эталонных квантов то погрешность в предложенном способе Згменьшитс  до 0,5 кванта. В качестве базового объекта может быть прин т способ преобразовани  угла поворота вала в код. Недостатком базово го объекта  вл етс  значительна  средне квадратическа  погрешность усреднени  (,75 угл. с) при случайном рмсположении старт- и стоп-импульсов относительно импульсов заполнени  временных интервалов. Использование предложенного изобретени  обеспечивает практически исключение среднеквадратической погрешности . Расчетна  величина инструменталь ной погрешности интегрировани  составл  ет около 0,2 угл. с. Точность преобразовани  угла поворота в код сушественно повьпиаетс . Формула изобретени  Способ преобразовани  угла поворота вала в код, основанный на формировании за врем  измерени  последовательности временных интервалов от старт- до стопимпульсов и от стоп- до старт-импульсов угла поворота, формировании пачек импульсов путем заполнени  временных интервале импульсами высокой частоты и суммировании импульсов, отличаюшийс   тем, что, с целью повышени  точности преобразовани , формируют эталонное напр жение, которое в каждом .из временных интервалов интегрируют в течение времени от старт импульса дососеднего импульса высокой частоты с положительным знаком, а от с топ-импульса до соседнего импульса высокой частоты - с отриоательйым знаком, полученное в результате интегрировани  напр жение циклически с частотой следовани  старт (стоп)импульсов сравнивают с положительным и отрицательным уровн ми эталонного напр жени , при превьпиении которых формируют одиночные импульсы, которые с соответствующим знаком суммируют с импульсами пачек, и интегрируют эталонное напр жение с противоположным знаком за врем , равное периоду следовани  импульсов высокой частоты. Источники информации, прин тые во внймание при экспертизе 1.Гитис Э. И. Преобразователи инфо1 мации дл  электронных цифровых вычислителькых устройств. Госэнергоиздат, 196i; с. ,227, 173 - 176.
2. 2.Электромеханические преобразователи угпа с электрической редукхшей под ред. Ахметжанова А. Л. М., Энерги , 1978. с. 179 - 180.
3. 3.Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией под ред. Ахметжанова А. А. М., Энерги ,. 1978, с. 164 - 165 (прототип).