Устройство для определения углового положения вала
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для преобразования информации об угле поворота в число импульсов . Цель изобретения - повьпаение надежности за счет использования фазового сравнения двух последовательностей прямоугольных импульсов. В, устройство, содержащее первый и вто рой фазовращатели, источник синусоидального напряжения, перв,1й и второй формирователи последовательностей прямоугольных импульсов, введепы пять триггеров, дешифратор, два элемента И, два элемента ИЛИ, элемент НЕ. Каждый фазовращатель содержит индуктивный дифференциальный датчик положения и резистор, а каждый формирователь - два резистора и трап зистор. Повышение надежности преобра - зователя достигается путем замены амплитудных и амплитудно-фазовых преобразований сигналов датчиков одним преобразованием с помощью фазового дискриминатора, основанным на фазовом сравнении двух последовательностей импульсов и дискретно меняющим режим работы при взаимном изменении фазы сигналов двух дифференциальных датчи ; ков углового положения вала. 2 ил., 1 табл. ю
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ni> 4 Н 03 ! 1/64
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К д ВТОРСНСМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4251.296/24-24 (22) 27. 05. 87 (46) 23.11.88, Бюл.9 43 (72) Г.П.Иванова и В.В.Иванов (53) 681 ° 325(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1177898, кл. EI 03 М 1/48, 1984.
Зайцев Н.И., Сабинин Н.Ф. Индуктивный фазовый датчик положения повы" шенной точности.- Сб. Злектронные и электромеханические устройства./Под ред. Голубева П.В., Сугормина М,А., Карпенко В.M. М.: Знергия, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛО
ВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике и предназначено для преобразования информа ции об угле поворота в число импульсов. Цель изобретения - повышение надежности за счет использования фа» зового сравнения двух последовательностей прямоугольных импульсов. В..
„,SU„, l4397 9 А1 устройство, содержащее первый и в|о" рой фазовращатели, источник синусоидального напряжения, первый и второй формирователи последовательностей прямоугольных импульсов, введены пять триггеров, дешифратор, два эле» мента И, два элемента ИЛИ, элемент
НЕ. Каждый фазовращатель содержит индуктивный дифференциальный датчик положения и резистор, а каждый формирователь - два резистора и трап эистор, Повышение надежности преобра*зователя достигается путем замены ам плитудных и амплитудно-фазовых преобУ разований сигналов датчиков одним преобразованием с помощью фазового ф дискриминатора, основанным на фазовом сравнении двух последовательностей ,импульсов и дискретно меняющим режим работы при взаимном изменении фазы сигналов двух дифференциальных датчико†ков углового положения вала. 2 ил., ! табл.
lawL
1439739
ИзоГ>р<-тение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для преобразования информации об угле поворота нала в число импульсов, Цель изобретения — повышение на.дежности за счет использования фазо-вого сравнения двух последовательнос-тей импульсов. 10
На фиг.l представлена структурная схема устройства; на фпг. 2 — временная диаграмма работы устройства, Устройство содержит первый 1 и второй 2 Chàëoíðàùàòåëè, состоящие !5 каждый из индуктивных дифференциаль.ных датчиков 3 и 4 положения и резис торов 5 и 6 соответственно, источник
7 переменного синусоидального напряжения, формирователи 8 и 9 последова- 20 тельностей прямоугольных импульсов, содержащие каждый транзисторы 10 и
ll и резисторы 12-15 соответственно, дискриминатор 16 импульсов, в состав которого входят триггеры 17-19, де шифратор 20, элементы И 21 и 22, триггеры 23 и 24, элементы ИЛИ 25 и
26, элемент НЕ 27.
Устройство работает следу<ощим образом. 30
В зависимости от потенциалоь напряжений, поступающих на входы дешиф-ратора 20, па его выходах возникают сигналы в соответствии с таблицей.
Если при первоначальном состоянии
3,> один или оба потенциала на выходах триггеров 23 и 24 будут равны О, то в результате переходных процессов устройство переходит в состояние
Q23 = 1, Q24 = 1, а триггеры 17 19 принимают одно из состояний 1,3,4,5 (таблпца).
Разберем для примера одно из первоначальных состояний.
Пусть при включении схемы Ц17Q19=1, Q23=Q24=0.
При этом $23 = Q 17 + НЕ2? = 1 +
+ О 1 S24 = (118 + Q!9 = 1 + 1 = 1
R23 = В.24 = 1.
Согласно таблице открыт выход VI дешифратора, VI = О, Из за действия потенциалов Q23 Q24 VI равных О, R17 = О, R18 = О, Rl9 = О, S19 = О.
Из за действия этих потенциалов триггеры 17-19 установятся в состоянии Q!7 = 0; Q!9 = 1; Q!9 = 11
Q18 О; НЕ27 = О.
Прп этом S33 = Q!7 + НБ27 =- 0 +
+ О = О;- Б24 = QI8 + 019 = 0 + i = 1.
Триггер 23 опрокидывается в состояние 023 = 1, !!ри этом 024 = О;
RI9 = 0; Л.18 =- 0; S19 = 1. Потенциалы на выходах триггеров 017 = 0;
Q!9 = 0; ()!8 = 0; HF,37 = Q19 = 1;
S23 = 017 + НЕ2? = О + = 1; Б24
= 018 + C)19 = О + 0 = О. Триггер 24 опрокидывается в состояние (34 = О.
Таким образом, устанавливается следующий режим устройства: Q23 = Q2«
Q1? =. 0: Q! 9 = О, (18 =- 0, т.е. устройство принимает первоначальное состояние 1 (таблица) .
Таким образомм элеме.-т НЕ 27 осушествляет функц<по переворота фазы выходного напряжения триггера 19 и формирует напряжение 019. Зто необходимо для случая, если при первоначальном включ>энни или и ре",óëüòàòå сбоя на входы К и Б триггера 19 одно. временно поступают два нулевых сигнала, формирующих Q19 =- 019 = 1, что при неко".opûõ состояниях триггеров !
7 и 18 может привести к потере работоспособности устройства, Предположим другое начальное состояние: Qi? = 0; 019 = 0; Q!8 = 1.
При этом Хl = О; Х2 = О; ХЗ = 1;
Уl - У4 = 1; по входам R u S триггеров 23 и 24 потенциалы равны l, с учетом проведенного анализа, потенциалы 023 = 1, 024 = 1. На выходах элементов И 21 и 22 потенциалы также равны 1.
С приходом первого импульса U ! 1. При Хl = 1, Х2 = О, ХЗ =- О на выходе У4 формируется потенциал, соответствующий О. При этом на вход R триггера 23 поступает сигнал с потенциалом О, который на вых<>де триггера 23 формирует потенциал Q23 = О. Через промежуток времени В 9, оп» ределяемый постоянной времени тригге" ра 19, последний опрокидывается в состояние Q!9 = 1. На выходах дешиф ратора Xl = 1, Х2 = 1, XÇ = О, по выходам Уl - У4 = 1, по выходам триг геров 23 и 24 R23 = R24 = S23 = SZ4 = 14397 — 1. Триггеры 23 и 24 остаются в состоянии 1 по выходам О. Через промежуток времени, +, опре.деляемый постоянными времени элемента И 21 и триггера 17, триггер 17 опрокидывается в состояние О. По вхо". дам дешифратора X1 = О, Х2 = 1, XÇ О, пп выходам У! - У4 = 1. По входу S триггера 23 S23 = Q17 + Q19 = О + 10 + 0 = О, триггер 23 опрокидывается в состояние Q23 = 1. Таким образом, элемент ИЛИ 25 и триггер 23 осуществляют функциональную задержку состояния О по входу R 15 триггера 17 и входу S триггера 19 до тех пор, пока триггер,17 не установится в состояние Q17 = О и триггер 19 не установится в состояние 019 — 1. Лишь после переключения обоих 20 триггеров сигналы с их выходов перебрасывают триггер 23 в состояние Q23 = 1 и снимают управляющие сигналы с потенциалом О с входов R17 и $19 триггеров 17 и 19. Потенциал по вхо 25 ду S триггера 24 S24 = Q18 + Q19 = О + 1 = 1, триггер 24 остается в состоянии Q24 = 1. Потенциал по входу S триггера 23 S23 = (117 + Q19 = О + О = О, триггер 23 остается в 30 состоянии 023 = 1. С приходом третьего импульса U (W . триггер 18 остается в прежнем состоянии Q18 = О, состояния остальных элементов тоже не меняются. 35 С приходом четвертого импульса U„ql триггер 17 опрокидывается в состояние (117 = 1. При Хl = l, Х2 — 1, ХЗ = О на выходе дешифраторов Уl — У4 = 1. По входу S триггера 23 40 S23 = Ql7 + Q19 = 1 + 0 = 1, потенциал на выходе () триггера 23 равен 1. С приходом подряд пятого импульса Бки на выходе D триггера 17 потенциал равен О, триггер 17 опро 45 кидывается в состояние 017 = О. При Хl = О, Х2 = 1, ХЗ = О потенциалы на выходах дешифратора Уl — У4 = 1, S23 = О, на выходе О триггера 23 под. тверждается потенциал Q23 =- l. С приходом шестого импульса Ух о на входе D триггера 18 потенциал равен 1, триггер 18 опрокидывается в состояние (!8 = 1, S24 = I. При Хl = О, Х2 = 1, XÇ = 1 открь вается выход УЗ дешифратора, УЗ = О, Триггер 24 опрокидывается в состояние Q24 = О. Через промежуток времени ц, определяемый постоянной вре39 4 мени триггера 19, триггер 19 опрокидывается в состояние Q19 = О. По входам дешифратора Xl = О, X2 = О, X3 = I, по выходам У! - У4 = 1. По входам тпиггера 24 R24 = 1, S24 = 1, триггер 24 остается в состоянии 024 = О. Через промежуток времени + 4Ъ + 32, определяемый постоянными времени триггера 18 и элемента И 22, триггер 18 опрокидывается в состояние Q18 = О. По входам дешифратора Xl 0 Х? = О, X3 = О, по выходам Уl — У4 = 1, по входам триггера 24 R24 = 1, S24 = Ql& + Q19 = О + О = О, триггер 24 опрокидывается в со-. стояние Q24 = 1. Таким образом, триггер 24 и элемент ИЛИ 26 осуществляют функциональную задержку состояния 0 на входах R 18 и 19 до тех пор, пока триггеры 18 и 19 не установятся в состояние О по выходам Q. Лишь после переключения обоих триг» геров сигналы с их выходов перебрасывают триггер 24 в состояние Q24 1. Потенциал S23 = Q17 + Q19 = О + 1 = 1, триггер 23 остается в .состоянии Q23 = 1, Потенциал S24 = Q18 + Q19 = О + О = О. С приходом седьмого импульса U потенциал по входу Р триггера 17 равен О, триггер 17 остается в состоянии (17 = О, потенциалы на выходах остальных элементов остаются прежними. С приходом восьмого импульса Окю триггер 18 перебрасывается в состоя ние Я18 = 1, по выходам дешифратора Xl = О, X2 = 0, X3 = 1, по выходам У! — У4 = 1. Потенциал S24 = Q18 + + Ql9 = 1 + 0 = 1, триггер 24 остается в состоянии 024 = 1. И так вплоть до 24-го импульса потенциалы на выходах триггеров оста ются неизменными, потому что не меняются фазовые соотношения на выходах схем формирователей прямоугольных импульсов ° С приходом 25-ro импульса Ug У1 - У4 = 1, $24 = QI8 + QI9 = О + + О=О,триггер 24 остается в состоянии Q24 = 1. С приходом 26-го импульса U y триггер 17 опрокидывается в состояние Я17 = 1. При Хl = X2 = XÇ = О открывается выход У4 дешифратора, 1439739 повторяется ситуация, аналогичная после прихода второго импульса. Uga< „ которая, оканчивается состояниями Ql7 = 0; ()18 = 0; S24 = 1; S23 = О; Q23 = Q24 = 1. И так вплоть до 44-ro импульса потенциалы на выходах триггеров оста ются неизменными, потому что не меняются фазовые соотношения на выходах10 схем формирователей прямоугольных импульсов ° С приходом 45-ro импульса Ugqi триггер 17 опрокидывается в состояние Q17 = О. При Хl = О, .Х2 = 1, XÇ = О на выходах денифратора У1 - У4 = 1, С приходом 46-го импульса Бкю триггер 18 опрокидывается в состояние Q18 = 1. При Хl = О, Х2 = 1, ХЗ = 1 открывается выход УЗ дешифратора УЗ =20 = О. Повторяется ситуация, аналогичная после прихода шестого импульса Ug которая оканчивается состояниями Q17 = 0; Q19 = 0; Q18 = 0; S23 1; $24 = О; ц23 = Q24 = 1. 25 С приходом 47-ro HM o Uqq< триггер 17 остается в. состоянии Q17 =- О, потенциалы остальных элементов схемы также остаются прежними. С приходом 48-ro импульса 11кщ триггер 18 опрокидывается в состояние (18 =- 1. При Хl = О, Х1 = О, X3 = 1 на выходах дешифратора У1 - У4 = 1, S24 = Q18 + Q19 = 1 + 0 = 1, триггер 24 остается в состоянии Q24 = l. И так вплоть до 54-ro импульса потенциалы на выходах триггеров остаются неизменными, потому что не ме- 40 няются фазовые соотношения на выхо дах схем формирования прямоугольных импульсов. Анализ эпюр (фиг.2) показывает, что переключение выходного триггера 19 осуществляется после замены взаим" ного положения импульсов U s U «не позднее, чем через один период высокочастотного синусоидального напряжения Ug которым запитываются фазовращатели, Формула изобретения Устройство для определения углово го положения вала, содержащее первый и второй фазовращатели, входы которых подключены к источнику переменного синусоидального напряжения, а выходы к входам первого и второго формирователей последовательностей прямоугольных импульсов соответственно, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены с первого по пятый триггеры, дешифратор, два элемента И и два элемента ИЛИ, элемент НЕ, выход первого формирователя последовательности прямоугольных импульсов соединен с D-входом первого триггера и С-входом второго триггера, выход второго формирователя последовательности прямоугольных импульсов соединен с С-входом первого триггера и с D-входом второго триггера, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и к первому входу дешифра« тора, второй вход которого подключен к выходу третьего триггера и через элемент НЕ - к первому входу второго элемента ИЛИ и к второму входу перво го элемента ИЛИ, выход которого соединен с S-входом четвертого триггера выход которого соединен с первым входом первого элемента И и с R-входом третьего триггера, выход первого триггера соединен с третьим входом дешифратора и с вторым входом второ« го элемента ИЛИ, выход которого под ключен. к S-входу пятого триггера, выход которого соединен с S-входом третьего триггера и с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму входу перво: го элемента И и к первому выходу дешифратора, второй выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, выход второго элемента И соединен с R-входом перво» ro триггера, выход первого элемента И соединен с К-входом второго тригге ра, третий и четвертый выходы дешиф» ратора соединены с К-входами четверто« го и пятого триггеров соответственно. 1439739 6 ) 0 7 0 1 8 1 0! 0 0 0 2 1 0 0 3 0 1 0 4 1 1 0 5 0 0 1 1439739 1439739 Составитель И.Сидорова Техред И.Моргентал Корректор C,×åðíH Редактор Л.Гратилло Заказ 6089/56 Тираж 929 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
