SU1145479A1 - Shaft turn angle encoder - Google Patents

Abstract

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный датчик, синусный выход которого подключен к информационному входу первого ключа и первому входу определител  октантов, а косинусный выход подключен к информационному входу второго ключа и второму входу определит ел  октантов, выходы первого и второго ключей подключены к входу выпр мител , выход третьего ключа через последовательно соединенные интегратор и компаратор подключены к первому входу блока преобразовани  временного интервала в код, первый выход которого подключен к первому входу дешифратора , выход которого  вл етс  выходом преобразовател , выход выпр мител  подключен к информационному входу четвертого ключа, выход определител  октантов подключен к второму входу дешифратора, второй выход блока преобразовани  временного интервала в код подключен к первому входу блока -управлени , первый, второй, третий . и четвертый -выходы которого подключены к управл ющим входам, соответственно , второго, первого, третьего и четвертого ключей, п тый выход .блока управлени  подключен к второму входу блока преобразовани  временного интервала в код, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  преобразовател  и повышени  его быстродействи , в него введен инвертор , выход которого подключен к входу интегратора, выход четвертого ключа подключен к входу инвертора, выход определител  октантов подключен к второму входу блока управлени , выход выпр мител  подключен к информационному входу третьего ключа . 2. Преобразователь по п. 1, о т (Л л и ч а ю щ и и с   тэм, что блок управлени  содерткит генератор импульсов , делитель частоты, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, триг:гер , дифференцирующий элемент, два дешифратора,входы которых объединены и  вл ютс  вторым входом блока управлени , выход первого дешифратора Jlib подключен к первым входам первого 01 и второго элементов И, выход второго 4i)b дешифратора подключен к первым вхо« дам третьего и четвертого элементов Ю И, выход генератора импульсов через делитель частоты подключен к вторым входам второго и третьего элементов И, первому входу триггера ч третьему выходу блока управлени , второй вход триггера  вл етс  первым входом блока управлени , выход триггера подключен к вторым входам первого и четвертого элементов И, входу дифференцирующего элемента и  вл етс  четвертым выходом блока управлени , выход дифференцирующего элемента  вл етс 1. SHAFT ANGLE CONVERTER CODE containing a sine-cosine sensor, the sine output of which is connected to the information input of the first key and the first input of the octant determinant, and the cosine output is connected to the information input of the second key and the second input determines the octants, the first and second outputs the keys are connected to the input of the rectifier, the output of the third key is connected through the serially connected integrator and comparator to the first input of the time interval-to-code conversion unit, the first output D which is connected to the first input of the decoder, the output of which is the output of the converter, the output of the rectifier is connected to the information input of the fourth key, the output of the octant determinant is connected to the second input of the decoder, the second output of the time interval to code conversion unit is connected to the first input of the control unit, first second Third . and the fourth one, whose outputs are connected to the control inputs of the second, first, third and fourth keys, respectively, the fifth output of the control unit is connected to the second input of the time interval conversion unit in the code, characterized in that, in order to simplify the converter and increase its speed, an inverter is introduced into it, the output of which is connected to the integrator input, the output of the fourth switch is connected to the input of the inverter, the output of the octant detection is connected to the second input of the control unit, the output of the rectifier Linked to the information entry of the third key. 2. The converter according to claim 1, оt (Л l and h ay y and u with tem that the control unit contains pulse generator, frequency divider, four elements And, two elements OR, trig: ger, differentiating element, two decoders The inputs of which are combined and are the second input of the control unit, the output of the first decoder Jlib is connected to the first inputs of the first 01 and second elements I, the output of the second 4i) b decoder is connected to the first input of the third and fourth elements U I, the output of the pulse generator through the frequency divider is connected to the second inputs the second and third elements, the first trigger input and the third output of the control unit; the second trigger input is the first input of the control unit; the output of the trigger is connected to the second inputs of the first and fourth And elements, the input of the differentiating element, and is the fourth output of the control unit; element is

Description

п тым выходом блока управлени , выходь первого и третьего элементов И подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого  вл етс  первым выходом блока управлени , выходы второго и четвертого элементов И подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого  вл етс  вторым выходом блока управлени  .the fifth output of the control unit, the output of the first and third elements AND are connected to the inputs of the first element OR, the output of which is the first output of the control unit, the outputs of the second and fourth elements AND are connected to the inputs of the second element OR, the output of which is the second output of the control unit.

Изобретение относитс  к автоматик и вычислительной технике и может быт использовано дл  св зи измер емой аналоговой величины, представленной в виде угла поворота входного вала, с цифровым вычислительным устройством . Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик определитель октантов, выпр мители, ключи, схему сравнени , блок управлени , интегратор , компаратор, блок преобразовани  временного интервала в код, вычислитель D1 Недостатком известного преобразовател   вл етс  значительна  погрешность преобразовани  напр жений с си нусной и косинусной обмоток датчика в посто нное напр жение из-за, наличи  двухвыпр мителей. Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому  вл етс  преобразователь угла поворота вала в код, содержапщй синусно-косинусный датчик, синусный выход которого подключен к информационному входу пер- вого ключа И nejpBOMy входу определител  октантов, а косинусный выходТюд ключен к информационному входу второго ключа и второму входу определител  октантов,выхода первого и второго ключа подключены к входу выпр мител , выход третьего ключа через последовательно соединенные интеграт и компаратор подключены к первому входу блока преобразовани  временног интервала в код, первый выход которо i;o пoдкJшчeн к первому входу дешифра тора, выход которого  вл етс  выходо преобразовател , выход выпр мител  подключен к информационному входу че feepforo ключа, выход определител  октантов подколочен к вторЬму входу дешифратора, второй выход блока пре бразовани  временного интервала В код подключен к первому входу блЪка управлени , первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены i к управл кнцим входам, соответственно , второго, первого, третьего и ; четвертого ключей, п тый вьЬсод блока управлени  подключен к второму входу блока преобразовани  временно-, го интервала в код, выходы синуснокосинусного датчика подключены к входам блока сравнени , выход которого подключен к первому входу блока управлени , вход синусно-косинусного датчика объединен с входом опор1ного источника, выход которого подключен к информационному входу тре .тьёго ключа 21. Недостатками известного преобразо:вател   вл ютс  низкое быстродействие и его сложность. Цель изобретени  - упрощение и повышение быстродействи  преобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик, синусный выход которого подключен к информационному вхоДУ первого ключа и лервому входу одределител  октантов, выходы первого и второго ключей подключены, к входу iвыпр мител , выход котррого подключен к информационному входу четвер о ™ выход третьего ключа через последовательно соединенные интегратор и компаратор подключены к первому входу блока преобразовани  временного интервала в код,, первый которого подключен к первому входу дешифратора, выход которого  вл етс  выходом преобразовател , выход выпр мител  подключен к информационному входу четвертого ключа, вько  определител  октантов подключен к второму входу дешифратора. второй вьпсод блока преобразовани  временного интервала в код подключен к первому входу, блока управлени , первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены к управл ющим входам, соответственно, второго , первого, третьего и четвертого ключей, п тый выход блока управлени  подключен к второму входу блока преобразовани  временного интервала в код, введен инвертор, выход которого подключен к входу интегратора, выход четвертого ключа подключен к входу инвертора, выход определител  октантов подключен к второму входу блока управлени , выход выпр мител  подключен к информационному входу третьего ключа. При этом блок управлени  содержит генератор импульсов, делитель часто .ты, четыре элемента И. два элемента ИЛИ, триггер, дифференцирующий элеме два деши:фратора, входы которых объединены и  вл ютс  вторым входом блока управлени , выход первого депюфра тора подключен к первым входам первого и второго элементов И, выход второго дешифратора подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, выход генератора импульсов через делитель частоты подключен к вторым входам второго и тре тьего элементов И, первому входу три гера и третьему выходу блока управлени , второй вход триггера  вл етс  первьм входом блока управлени , выход триггера подключен к втор лм входам первого и четвертого элементов И, входу дифференцирующего элемента и  вл етс  четвертБ1м вьЬсодом блока управлени , выход дифференцирующего элемента  вл етс  п тым выходом блока управлени , выходы первого и .третьего элементов И подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого  вл етс  первым вьрсодом блока управление, выходы второго и четвертого элементов И подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого  вл етс  вторым выходом блока управлени , На чертеже приведена схема преобразовател  . Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1, ключи 2-5, выпр митель 6, инвертор 7, интегратор 8, компаратор 9, блок 10 преобразовани  временного интервала в код, блок 11 управлени , определитель 12, окТантов , дешифраторы 13, 14 и 15, генератор 16 импульсов, делитель 17 частоты, элементы И 18-21, элементы ИЛИ 22, 23, триггер 24, дифференцирующий элемент 25, выходна  шина 26. Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом. Определитель октантов 12 формирует код номера октанта, в соответствии с кото1Н 1м блок управлени  11 вырабатывает первый временной интервал определенной длительности, в течение которого открываютс  ключи 2(3) и 4. Через ключ 2(3) на вход . выпр мител  6 поступает меньшее из выходных напр жений синусно-косинусного датчика 1, которое интегрируетс  в интеграторе 8 в- течение заданного временного интервала. На выходе интегратора 8 формируетс  напр жение , пропорциональное заданному интервалу и величине входного сигнала. После этого ключи 2(3) и 4 закрываютс , а ключи 3(2) и 5 открываютс . На вход интегратора 8 поступает большее из выходных напр жений синусно-косинусного датчика 1 (W) противоположное по знаку Jffi . Инверсию напр жени  U осуществл ет инвертор 7. Одновременно с открыванием ключей 3(2) и 5 с блока 11 управлени  на вход блока 10 преобразовани  временного интервала в код поступает старт-импульс, блок 10 начинает измерение второго , временного интервала. Когда напр жение на интеграторе 8 достигнет нул , компаратор 9 формирует стопимпульс , поступающий в блок 10 как конец второго временного интервала. . Одновременно со стоп-импульсом с выхода блока 10 поступает импульс в блок 11 управлени , по которому закрываютс  ключи 3(2) и 5. В блоке 10 формируетс  измеренный код (Nrt), пропорциональный или Ct ( Аг угол поворота входного вала) в пределах одного октанта , который поступает в дешифратор 13, где происходит формирование полного значени  кода 26 угла (MJL) путём тригонометрического преобразовани  кодов ( StjL--anti 8NH , HA. Импульсы требуемой .длительности дл  управлени  работой ключей 2-5 .The invention relates to automation and computer technology and can be used to relate a measured analog value, represented as the angle of rotation of the input shaft, with a digital computing device. A known converter of shaft rotation angle into a code containing a sine-cosine sensor octant determiner, rectifier, keys, comparison circuit, control unit, integrator, comparator, time interval to code conversion unit, calculator D1 The disadvantage of the known voltage transducer is with the sine and cosine windings of the sensor in a constant voltage due to the presence of two voltages. The closest technical solution to the present invention is a shaft rotation angle converter into a code containing a sine-cosine sensor, the sine output of which is connected to the information input of the first key and the nejpBOMy input of the octant determinant, and the cosine output of the key is connected to the information input of the second key and the second the input of the determinant octants, the output of the first and second keys are connected to the input of the rectifier, the output of the third key is connected through the serially connected integrat and the comparator to the first input of the block In order to create a time interval in the code whose first output i; o is connected to the first input of the decoder, the output of which is the converter output, the output of the rectifier is connected to the information input of the key feepforo; Formation of the time interval B is connected to the first input of the control unit, the first, second, third and fourth outputs of which are connected to the control inputs of the second, first, third and, respectively,; the fourth key, the fifth block of the control unit is connected to the second input of the time interval to code conversion unit, the sine-sinus sensor outputs are connected to the inputs of the comparison unit whose output is connected to the first input of the control unit, the input of the sine-cosine sensor is combined with the input of the reference source The output of which is connected to the information input of the third key 21. The disadvantages of the known transducer are the low speed and its complexity. The purpose of the invention is to simplify and increase the speed of the converter. The goal is achieved by the fact that in the converter of the angle of rotation of the shaft into a code containing a sine-cosine sensor, the sine output of which is connected to the information input of the first key and the first input of the octant limiter, the outputs of the first and second keys are connected to the input of ipmeres, the output is connected to to the information input of the quadro ™ the output of the third key through the serially connected integrator and comparator are connected to the first input of the time interval into the code, the first one of which is connected A unit to the first input of the decoder, the output of which is the output of the converter, the output of the rectifier is connected to the information input of the fourth key, and the determinant of the octants is connected to the second input of the decoder. The second step of the time interval to code conversion unit is connected to the first input, the control unit, the first, second, third and fourth outputs of which are connected to the control inputs of the second, first, third and fourth keys, respectively; the fifth output of the control unit is connected to the second an inverter is input to the input of the time interval conversion unit; the inverter is output connected to the integrator input, the fourth key output is connected to the inverter input, the output of the octant detector is connected to the second input of the control unit EIW rectified output DC converter connected to the data input of the third switch. In this case, the control unit contains a pulse generator, a divider often., Four elements I. and the second element And, the output of the second decoder is connected to the first inputs of the third and fourth elements And, the output of the pulse generator is connected via a frequency divider to the second inputs of the second and third elements And, the first input has three meters and the third The second output of the control unit, the second input of the trigger is the first input of the control unit, the output of the trigger is connected to the second input of the first and fourth elements AND, the input of the differentiating element is the fourth control unit, the output of the differentiating element is the fifth output of the control unit, the outputs of the first and third elements AND are connected to the inputs of the first OR element, whose output is the first level of the control unit; the outputs of the second and fourth AND elements are connected to the inputs of the second element and OR, whose output is the second output of the control unit, the drawing shows a diagram of the transducer. The converter contains sine-sinus sensor 1, keys 2-5, rectifier 6, inverter 7, integrator 8, comparator 9, block 10 converting the time interval into code, control block 11, determinant 12, oCTants, decoders 13, 14 and 15, generator 16 pulses, frequency divider 17, elements AND 18-21, elements OR 22, 23, trigger 24, differentiating element 25, output bus 26. The converter of the angle of rotation of the shaft into the code works as follows. The octant determiner 12 generates an octant number code, in accordance with which the 1 m control unit 11 generates the first time interval of a certain duration during which the keys 2 (3) and 4 are opened. Through the key 2 (3) at the input. rectifier 6 receives the smaller of the output voltages of the sine-cosine sensor 1, which is integrated in the integrator 8 into the flow of a given time interval. At the output of the integrator 8, a voltage is formed that is proportional to a predetermined interval and the magnitude of the input signal. After that, keys 2 (3) and 4 are closed, and keys 3 (2) and 5 are opened. The input of the integrator 8 receives the larger of the output voltages of the sine-cosine sensor 1 (W) opposite in sign Jffi. Inversion of voltage U is performed by inverter 7. Simultaneously with opening keys 3 (2) and 5, control unit 11 inputs a start-pulse to the input of time interval unit 10, the start-impulse enters the code, unit 10 starts measuring the second time interval. When the voltage on the integrator 8 reaches zero, the comparator 9 forms a stop pulse, which arrives at block 10 as the end of the second time interval. . Simultaneously with the stop pulse from the output of block 10, a pulse enters the control block 11, which closes the keys 3 (2) and 5. In block 10, the measured code (Nrt) is formed, proportional to or Ct (Ar the angle of rotation of the input shaft) within one octant, which enters the decoder 13, where the formation of the full value of the angle code 26 (MJL) occurs by trigonometric conversion of codes (StjL - anti 8NH, HA. The pulses of the required duration for controlling the operation of keys 2-5.

формируютс  в блоке 11 управлени , который работает следукицим образом.formed in control block 11, which operates in a follow-up manner.

Импульсы высокой частоты с генератора 16 импульсов поступают на вход делител  17 частоты, на выходе которого формируетс  последовательность импульсных сигналов, длительность которых определ ет длительность перт вого временного интервала, вырабатываемого блоком 11 управлени .The high-frequency pulses from the generator of 16 pulses are fed to the input of the frequency divider 17, the output of which forms a sequence of pulse signals, the duration of which determines the duration of the first time interval generated by the control unit 11.

На выходе дешифратора 14(15) формируетс  логический уровень дл  подключени  меньшего из выходных напр жений синусно-косинусного датчика 1. На выходе дешифратора 14.высокий уровень формируетс  в первом, четвертом , п том и восьмом октантах, а на выходе дешифратора 15 высокий уровень формируетс  во втором, третьем , шестом и седьмом октантах. A logical level is formed at the output of the decoder 14 (15) to connect the lower of the output voltages of the sine-cosine sensor 1. At the output of the decoder 14. a high level is formed in the first, fourth, fifth and eighth octants, and at the output of the decoder 15 a high level is formed in the second, third, sixth and seventh octants.

В зависимости от потенциального сигнала на выходе дешифратора 14(15) положительный импульс с выхода делител  17 частоты через элементы И и ИЛИ 21 и 23 (19 и 22) поступает на первый (второй) выход блока 11 управлени , а также непосредственно на единичный вход триггера 24 и четвертый вькод блока 11 управлени .Depending on the potential signal at the output of the decoder 14 (15), a positive pulse from the output of the frequency divider 17 through the elements AND and OR 21 and 23 (19 and 22) goes to the first (second) output of the control unit 11, as well as directly to the single trigger input 24 and the fourth control unit 11.

На выходе триггера 24 формируетс  импульс, передний фронт которого совпадает с задним фронтом выходного импульса делител  17 частоты, а дли тельность зависит от момента по влени  импульса на нулевом входе триггера 24 и соответствует длительности второго временного интервала.At the output of the trigger 24, a pulse is formed, the leading edge of which coincides with the trailing edge of the output pulse of the frequency divider 17, and the duration depends on the moment of appearance of the pulse at the zero input of the trigger 24 and corresponds to the duration of the second time interval.

Сформированный импульс с триггера 24 поступает на третий выход блока.. 11 управлени  и на вход дифференцирующего элемента 25, а в зависимости от логического уровн  на выходе дешифратора 14(15) через элементы И и ИЛИ и 22 (20 и 23) поступает на второй (первый) выход блока управлени .The generated pulse from trigger 24 is fed to the third output of the control unit .. 11 and to the input of differentiating element 25, and depending on the logic level at the output of the decoder 14 (15) through the elements AND and OR and 22 (20 and 23) goes to the second ( first) control unit output.

На выходе дифференцирующего элемета 25 формируетс  короткий по длительности импульс, который поступает на п тый выход блока 11 управлени , дл  синхронизации работы блока 10 преобразовани  временного интервала в код.At the output of the differentiating element 25, a short duration pulse is generated, which is fed to the fifth output of the control unit 11, to synchronize the operation of the time interval-to-code conversion unit 10.

Исключение из цикла преобразовани времени на преобразование опорного сигнала позвол ет примерно вдвое повысить быстродействие преобразовател , структура которого упрощаетс  за счет исключени  опорного источника и блока сравнени .The elimination of the reference signal from the time conversion cycle permits approximately a twofold increase in the speed of the converter, whose structure is simplified by eliminating the reference source and the comparison unit.

Экономический эффект от использовани  данного преобразовател  обусловлен его техническими преимуществами .The economic effect of using this converter is due to its technical advantages.

Claims (2)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный датчик, синусный выход которого подключен к информационному входу первого ключа и первому входу определителя октантов, а косинусный выход подключен к информационному входу второго ключа и второму входу определителя октантов, выходы первого и второго ключей подключены к входу выпрямителя, выход третьего ключа через последовательно соединенные интегратор и компаратор подключены к первому 'входу блока преобразования временного интервала в код, первый выход которого подключен к первому входу дешифратора, выход которого является выходом преобразователя, выход выпрямителя подключен к информационному входу четвертого ключа, выход определителя октантов подключен к второму входу дешифратора, второй выход блока преобразования временного интервала в код подключен к первому входу блока управления, первый, второй, третий .1. A SHAFT ANGLE CONVERTER TO A CODE containing a sine-cosine sensor, the sine output of which is connected to the information input of the first key and the first input of the octant determinant, and the cosine output is connected to the information input of the second key and the second input of the octant determinant, the outputs of the first and second keys connected to the input of the rectifier, the output of the third key through a series-connected integrator and comparator are connected to the first input of the block converting the time interval into code, the first output of which connected to the first input of the decoder, the output of which is the output of the converter, the rectifier output is connected to the information input of the fourth key, the output of the octant determinant is connected to the second input of the decoder, the second output of the time interval to code conversion unit is connected to the first input of the control unit, the first, second, third . и четвертый -выходы которого подключены к управляющим входам, соответственно, второго, первого, третьего и четвертого ключей, пятый выход (блока управления подключен к второму входу блока преобразования временного интервала в код, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения его быстродействия, в него введен инвертор, выход которого подключен к входу интегратора, выход четвертого ключа подключен к входу инвертора, выход определителя октантов подключен к второму входу блока управления, выход выпрямителя подключен к информационному входу третьего ключа.and the fourth — the outputs of which are connected to the control inputs of the second, first, third, and fourth keys, respectively, the fifth output (the control unit is connected to the second input of the time interval to code conversion unit, characterized in that, in order to simplify the converter and increase its speed , an inverter is introduced into it, the output of which is connected to the input of the integrator, the fourth key output is connected to the inverter input, the output of the octant determinant is connected to the second input of the control unit, the rectifier output is connected to the information input of the third key. 2. Преобразователь по π. 1, отличающийся тем, что блок управления содержит генератор импульсов, делитель частоты, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, триггер, дифференцирующий элемент, два дешифратора,входы которых объединены и являются вторым входом блока управления, выход первого дешифратора подключен к первым входам первого и второго элементов И, выход второго дешифратора подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, выход генератора импульсов через делитель частоты подключен к вторым входам второго и третьего элементов И, первому входу триггера χ третьему выходу блока управления, второй вход триггера является первым входом блока управления, выход триггера подключен к вторым входам первого и четвертого элементов И, входу дифференцирующего элемента и является четвертым выходом блока управления, выход дифференцирующего элемента является2. The converter according to π. 1, characterized in that the control unit contains a pulse generator, a frequency divider, four AND elements, two OR elements, a trigger, a differentiating element, two decoders, the inputs of which are combined and are the second input of the control unit, the output of the first decoder is connected to the first inputs of the first and of the second elements And, the output of the second decoder is connected to the first inputs of the third and fourth elements And, the output of the pulse generator through a frequency divider is connected to the second inputs of the second and third elements And, the first input of the trigger ra χ third output of the control unit, the second input of the first latch control input unit, an output latch connected to second inputs of first and fourth AND gates, the input of the differentiating element and a fourth output of the control unit, an output of the differentiating element is SLL.·, 1145479 пятым выходом блока управления, выходы первого и третьего элементов И подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом блока управления, выходы вто рого и четвертого элементов И подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока управления .SLL. ·, 1145479 by the fifth output of the control unit, the outputs of the first and third elements AND are connected to the inputs of the first OR element, the output of which is the first output of the control unit, the outputs of the second and fourth elements AND are connected to the inputs of the second OR element, the output of which is the second output control unit. ¹ 2 ¹ 2