Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для измерения угловых перемещений. Целью изобретения является повышение точности преобразователя угла поворота вала в код, которая достигается введением коммутатора 7, третьего счетчика 10 и накаплива ющего сумматора 11. Повышение точности обеспечивается за счет того, что младшие разряды выходного кода в счетчике 10 формируются путем преобразования и суммирования временных интервалов разной длительности, число которых в начале цикла записывается в счетчик 9 и равно количеству фазовых импульсов, снимаемых с компараторов 6 за период синусоиды. Сложение осуществляет накапливающий сумматор 11, управляемый от генератора 12 импульсов. Импульсы с выхода переноса сумматора 11 поступают на счетчик 10, формируя код младших разрядов. В счетчике 10 накапливаются импульсы генератора 12 импульсов, умноженные на переменный дробный коэффициент. Управление коммутатором 7 осуществляется кодом счетчика 8, который одновременно записывается в старшие разряды счетчика 10. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. Р сл 3i СА 35

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ц9) (11) А3 (51)4 Н 03 1! 1/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 39!5440/24-24 (22) 25.06.85 (46) 30.03.87. Бюл. 1Г 12 (72) А.С.Смолин (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 765844, кл. H 03 M 1/50, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 840990, кл. Н 03 Н И 1/64, 1979. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для измерения угловых перемещений. Целью изобретения является повышение точности преобразователя угла поворота вала s код, которая достигается введением коммутатора 7, третьего счетчика 10 и накапливающего сумматора

11. Повышение точности обеспечивается за счет того, что младшие разряды выходного кода в счетчике 10 формируются путем преобразования и суммирования временных интервалов разной длительности, число которых в начале цикла записывается в счетчик 9 и равно количеству фазовых импульсов, снимаемых с компараторов 6 за период синусоиды, Сложение осуществляет накапливающий сумматор 11, управляемый от генератора 12 импульсов. Импульсы с выхода переноса сумматора

11 поступают на счетчик 10, формируя код младших разрядов. В счетчике 10 накапливаются импульсы генератора 12 импульсов, умноженные на переменный дробный коэффициент. Управление коммутатором 7 осуществляется кодом счетчика 8, который одновременно записывается в старшие разряды счетчика 10. 2 з.п ° ф-лы, 3 ил.

1300636

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в системах управления объектами с цифровой обработкой информации, а также может быть использовано для измерения угловых перемещений.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

На фиг.l приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг.2 - выполнение накапливающего сумматора; на фиг.3 то же, пример.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит многофазный блок питания, многофазный фазовращатель

2, состоящий из датчика 3 угла и фазорасщепителя 4, компараторы 5 и

6.1 — б.m, коммутатор 7, счетчики

8 — 10, накапливающий сумматор ll u генератор 12 импульсов.

Накапливающий сумматор 11 содержит (и-1} D-триггеров 13 где п — число

Э

25 разрядов счетчика 9, элемент HE 14, один элемент И 15 и и сумматоров 16 (Фиг.2) или (n-1) сумматоров 16, (n-l) D-триггеров 13, элемент НЕ 14, два элемента И IS и элемент ИЛИ 17 (Фиг.3).

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Многофазный блок 1 питания вырабатывает напряжения для питания датчика 3 угла. Одно из напряжений, при- 35 нимается эа опорное. Выходные напряжения датчика 3 угла, фаза которых относительно опорного напряжения зависит от угла поворота вала датчика

3, поступают на фазорасщепитель 4 фа40 эовращателя 2. На выходе фаэорасщекителя 4, т.е. на выходе фазовращателя 2, формируются напряжения, Фазы которых сдвинуты относительно опорно23

45 го напряжения на — (i-1)+, где m " ш количество фаэ, i= l,... ш — номер выхода фазорасщепителя 4; Ч вЂ” фаза напряжения, соответствующая углу поворота К. Компаратор 5 иэ опорного напряжения формирует опорные импульсы при переходе синусоиды через нуль из отрицательных значений в положительные. Компараторы 6.1 — 6.m формируют Фаэовые импульсы иэ выходных напряжений фаэовращателя 2 при переходе через нуль из отрицательных значений в положительные.

Опорный импульс является началом

m временных интервалов, каждый из ко

2» торых пропорционален — (i- I )+, а

m концами временных интервалов соответ ственно являются фазовые импульсы на выходах компараторов 6.1 — б.m. Код преобразуемого угла формируется путем преобразования н суммирования этих временных интервалов и деления на количество интервалов, равное коv личеству Фаз. Если ш=2, где р — целое число, то деление значительно упрощается. Для примера примем ш = з

2 =8.

Фазовые импульсы на выходах компа раторов 6-1., 6-2,...,б-m поступают на коммутируемые входы коммутатора

7. Управление коммутацией происходит выходным кодом счетчика 8. При коде

000 (m=8) в счетчике 8 коммутатор 7 пропускает на выход первый фазовый импульс с компаратора 6-!. Задний фронт этого импульса производит вычитание в счетчике 8, оставляя код

Ill, Этот код дает разрешение для прохождения импульса с компаратора 6-2 через коммутатор 7. Импульс с компаратора 6-2, появившись на выходе коммутатора 7, задним фронтом на счетчике 8 оставляет код 110.

Коммутатор 7 открывается для фазового импульса с компаратора 6-3 и т.д.

Последний фазовый импульс с компаратора 6-m на счетчике 8 оставляет код 000, далее цикл повторяется. Если в начальный момент работы кодовое состояние счетчика 8 не соответствует возникающему фазовому импульсу, то коммутатор 7 находится в ожида-нии необходимого фазового импульса, появление которого запускает цикл счета и коммутации.

В данном случае компараторы 6-1, 6-2,...,6-m могут представлять собой усилители-ограничители. При этом на выходе коммутатора 7 необходимо поставить один формирователь импульсов по перепаду напряжения °

Опорный импульс с выхода компаратора 5 в счетчике 9 по установочному входу устанавливает исходное состояние, код 1000 (старший разряд — слева) для m=8, а в старшие разряды счетчика 10 записывает содержимое счетчика 8. Этим же импульсом устанавливаются в исходное со15

3 130063 стояние младшие разряды счетчика 10 и и накапливающий сумматор Il.

Допустим, что к моменту появления опорного импульса в счетчике 8 находится код 000, соответственно в счетчик 10 перепишется нулевой код. При этом, на выходе коммутатора 7 первым после опорного импульса появляется первый фазовый импульс с компаратора 6-1. 10

До прихода первого фазового импульса в счетчике 9 стоит код 1000, а регистре накапливающего сумматора

ll — код 000. На выходах переноса и суммы сумматоров 16-1-16-(n-1) низкие потенциалы. Выход суммы сумматора 16-и не используется, а на выходе переноса высокий потенциал, так как на первом и втором его входах имеется высокий потенциал. Первый же положительный импульс генератора 12 проходит через элемент И 15 на вход счетчика IO. Этот импульс можно назвать импульсом переноса или переполнения накапливающего сум- 25 матора ll. Задний фронт импульса через инвертор НЕ 14 как положительный перепад, по С-входам в регистр образованный D-триггерами 13 записывает сумму. Первым импульсом записы- 30 вается нулевой код, так как выходы суммы сумматоров 16-1-16-(n-l) имеют низкие потенциалы. На вход счетчика

10 через элемент И 15 проходят все последующие импульсы генератора 12 35 до тех пор, пока фазовый импульс в счетчике 9 не установит код 0111, т.е. с выхода старшего разряда счетчика 9 на первый вход сумматора

16-и не поступит низкий потенциал. 40

После этого высокий потенциал на выходе переноса сумматора 16-и может быть только при появлении высокого потенциала на выходе переноса сумматора 16-(n-1). Это определяется ко- 4> дами на остальных выходах счетчика 9 и регистра, образованного триггерами 13. Теперь уже каждый импульс генератора .12 иа вход счетчика 10 не будет проходить. Регистр на триггерах 13 накапливает результат многократного суммирования содержимого счетчика 9, причем сохраняется только три разряда, а более старшие разряды, как разряды переполнения, пере-55 ходят в счетчик 10. Суммирование кода 1000 дает переполнение регистра после каждого такта суммирования. Поэтому в этом случае с каждым импульсом генератора 12 на счетчик 10 должен проходить импульс.

Если к моменту появления опорного импульса в счетчике 8 находятся иной код, например, код 001, то на выходе коммутатора 7 первым после опорного импульса появляется восьмой фазовый импульс. Значит временной интервал, соответствующий преобразуемому углу, состоит из интервала от опорного импульса до восьмого пришедшего первым фазового импульса и интервала от восьмого фазового импульса до первого, 2Л равного †. Однако, измеряется тольm ко временной интервал от опорного импульса до первого пришедшего (в данном случае восьмого) фазового импульса. Результирующий код должен быть

2 скорректирован на --. Это производитm ся опорным импульсом с компаратора 5 путем записи в счетчик 10 кода 001, 2k( соответствующего углу †. Таким обраm зом, передача опорным импульсом содержимого счетчика 8 в счетчик 10 осу-ществляет автоматическую корректировку старших разрядов кода при любом значении угла, причем запись кода в счетчик 10 происходит один раз в начале цикла преобразования.

На информационные входы накапливающего сумматора II поданы сигналы с выходов счетчика 9, т.е. код 1000.

При этом коде на счетный вход счетчика 10 до появления первого фазового импульса проходит каждый импульс генератора 12 импульсов. Это эквивалент

1 сложению m интервалов Ц от опорного импульса до первого фазового импульса и делению на масштабный ко1 эффициент т, т.е. операции — m .

Первый фазовый импульс с выхода коммутатора 7 в счетчике 9 производит вычитание и оставляет код 0111. Теперь каждый импульс генератора 12 складывает код 111, в накапливающем сумматоре 11 (по старшему разряду сумма не формируется) ° Происходит суммирование (m-.l)=7 интерЯ валов — от первого до второго ш фазового импульса, результат кото23 рого равен — (m-l).. Сумматор 11 наm

5 капливает три разряда. Количество импульсов с выхода переноса сумматора 11 равно значению суммы, поделенной на m 8, т.е. на счетчик 10

23 m""1 поступит — — - импульсов. Происхош m дит умножение временного интерва2Э m-1 ла — на коэффициент ††. После

Ш m прохождения второго фазового импуль- IO са в счетчике 9 остается код m-2=

=0110, Начинается сложение и накопление этого кода в счетчике 10 и в накапливающем сумматоре 1 1, которое продолжается до прихода сле- 15 дующего фазового импульса.

Осуществляется суммирование шести

2, (ш-2) временных интервалов - - и деление

Щ на коэффициент 8 (ш), т. е. происходит 2О

23 умножение временного интервала — на

m-2 коэффициент †-. Процесс продолжаетШ ся до тех пор, пока не пройдет ш = 8 25 фазовых импульсов и в счетчике 9 не установится код 000. После этого цикл преобразования заканчивается.

В младших разрядах счетчика 10 окажется код равный 30

1300636 6

Формула изобрете.ния где Ч вЂ” кодовый эквивалент временного интервала от опорного импульса до фазового импульса, пришедшего первым, то есть младшие разряды кода 48 преобразуемого угла, старшие разряды которого установлены опорным импульсом в начале цикла.

З

Значение кода †(ш-1) не зависит

Ш 45 от угла поворота и может быть учтено, например, начальной установкой.

Таким образом, передача опорным импульсом содержимого счетчика 8 в счетчик 10 корректирует старшие раз- 50 ряды кода при любом значении угла.

26

При углах, меньших вЂ, в старшие разряды счетчика )0 передается нулевой код, т.е. корректировка стар- 55 ших разрядов отсутствует. Код в счетчике IO соответствует преобразуемому углу. ш 2II m-I 211 m-2 2Д 1

Ц -+ — — -+ — — — + +—

m m ш ш ш m m

2Э . 3 (— i+III) = — (m-1) +Ч

m p m

I, Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий многофазный блок питания, выходы которого соеди- . нены с входами многофазного фазовращателя, один из выходов многофазного блока питания соединен с входом первого компаратора, выход которого соединен с входом установки исходного состояния первого счетчика, выходы многофазного фазовращателя соединены с входами остальных компараторов, генератор импульсов и второй счетчик, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности преобразователя, в него введены третий счетчик, накапливающий сумматор и коммутатор, информационные входы которого подключены к выходам компараторов, кроме первого, а выход соединен со счетными входами первого и второго счетчиков, выход генератора импульсов соединен с управляющим входом накапливающего сумматора, информационные входы которого подключены к выходам первого счетчика, а выход переноса соединен со счетным входом третьего счетчика, выходы второго счетчика соединены с управляющими входами коммутатора и с информационными входами третьего счетчика, выход первого компаратора соединен с входом установки начального кода третьего счетчика и входом установки исходного состояния накапливающего сумматора.

2. Преобразователь по п. I, о т— л и ч а ю шийся тем, что накапливающий сумматор содержит и сумматоров, n-I D-триггеров, элемент НЕ и элемент И, первые входы сумматоров являются информационными входами на1 капливающего сумматора, второй вход последнего сумматора соединен с шиной логической единицы, вторые входы ос— тальных сумматоров соединены с единичными выходами соответствующих

D-триггеров, третий вход первого сумматора соединен с шиной логического нуля, третий вход каждого последующего сумматора. подключен к вьпщду переноса предыдущего сумматора, выход переноса последнего сумматора соединен с первым входом элемента И, выход суммы каждого из сумма- торов, кроме последнего, соединен с D-входом соответствующего 9-триг.130063

f5 гера, второй вход элемента И является управляющим входом накапливающего сумматора и через элемент НЕ соединен с С-входами D-триггеров, выход элемента И является выходом переноса накапливающего сумматора.

3. Преобразователь по и. I о тл и ч а ю шийся тем, что накапливающий сумматор содержит сумматоры, О-триггеры, элемент НЕ, два элемента И и элемент ИЛИ, первые входы сумматоров и первый вход первого элемента И являются информационными входами накапливающего сумматора, вторые входы сумматоров соеди иены с единичными выходами соответствующих D-триггеров, третий вход первого сумматора соединен с шиной

6 8 логического нуля, третий вход каждого последующего сумматора подключен к выходу переноса предыдущего сумматора, выход переноса последне го сумматора соединен с первым входом второго элемента И, выход суммы каждого сумматора соединен с D-входом соответствующего D-триггера, второй вход первого элемента И является управляющим входом накапливающего сумматора и соединен с вторым входом второго элемента И и входом элемента НЕ, выход которого соединен с С-входами О-триггеров, выходы элементов И соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом переноса накапливающего сумматора.

13ООЬЗЬ

ЦРиг. 3

Составитель E,Áóäàðèíà

Техред А.Кравчук Корректор N.Ïîæî

Редактор И.Сегляник

Заказ 1 160/56 Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произвбдственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4