SU561989A1 - Converter angular position of the shaft in the code - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах дл  преобразовани  угла поворота первичных датчиков в цифровой код.The invention relates to automation and computing and can be used in information and measurement systems for converting the angle of rotation of the primary sensors to a digital code.

Известны преобразователи угол-код, в которых выпр мленное выходное напр жение сельсинного датчика сравниваетс  по амплитуде с его напр жением питани . Оба сравниваемых напр жени  измен ютс  по синусоидальному закону. Врем  от момента перехода через нуль напр жени  питани  сельсина до момента равенства сравниваемых напр жений оказываетс  пропорциональным углу поворота ротора сельсина 1. Иаиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  преобразователь углового положени  вала в код, содержащий сельсин, первична  обмотка которого подключена к источнику напр жени  питани , а вторичные обмотки через последовательно соединенные выпр митель и переключатель - к одному из входов первого компаратора, один из выходов которого соединен с одним из входов триггера, блок грубого измерени , один из входов которого подключен к источнику напр жени  питани , другие входы соединены со вторичными обмотками сельсина, первый выход блока грубого измерени  соединен с другим входом переключател , а второй выход соединен с одним из входов счетчика, генератор импульсов, выход которого соединен со входом блока управлени , первый выход которого соединен с первым входом вентил , а другие выходы блока управлени  - с соответствующими входами считывани  и установки нул  счетчика, другой вход которого соединен с выходом вентил , входы второго и третьего компараторов подключены к источнику напр жени  питани  2J. Работа блока управлени  в режиме калибратора измерительного времени в подобных устройствах обеспечивает независимость показаний счетчика от колебаний частоты источника напр жени  питани  и генератора имлульсов , однако при этом быстродействие преобразовател  получаетс  сравнительно невысоким .Angle-code converters are known, in which the rectified output voltage of the resilient sensor is compared in amplitude with its supply voltage. Both compared voltages are sinusoidal. The time from the moment when the voltage across the supply voltage of the selsyn is equal to the time when the compared voltages are equal turns out to be proportional to the rotation angle of the synchro rosin 1. The most technical solution closest to the invention is the converter of the angular position of the shaft into the code containing the selsyn whose primary winding the secondary windings through a series-connected rectifier and switch to one of the inputs of the first comparator, one of the outputs of which is connected to one m from the trigger inputs, the coarse measurement unit, one of the inputs of which is connected to the power supply source, the other inputs are connected to the secondary windings of the marsch, the first output of the coarse measurement unit is connected to another input of the switch, and the second output is connected to one of the counter inputs, the generator pulses, the output of which is connected to the input of the control unit, the first output of which is connected to the first input of the valve, and the other outputs of the control unit - to the corresponding inputs of the reading and zero setting of the counter, another input to torogo connected to an output gate, the inputs of the second and third comparators are connected to a voltage source power 2J. The operation of the control unit in the mode of the calibrator of the measuring time in such devices ensures the independence of the meter readings from fluctuations in the frequency of the power supply source and the generator of pulses, however, the speed of the converter is relatively low.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи . В предложенном преобразователе это достигаетс  тем, что в него введены элементы ИЛИ, дополнительный триггер и двухполуиериодный выпр митель, вход которого соединен с источником напр жени  питани , а выход соединен с другим входом первого компаратора, второй выход которого соединен с первым входом дополнительного триггера , выходы второго и третьего компараторов через первый и второй элементы ИЛИ соедннены со вторыми входами триггеров, выходыThe aim of the invention is to increase speed. In the proposed converter, this is achieved by inserting the elements OR, an additional trigger and a two-half-period rectifier, the input of which is connected to the voltage supply, and the output connected to another input of the first comparator, the second output of which is connected to the first input of the additional trigger, outputs the second and third comparators through the first and second elements OR are connected to the second inputs of the trigger, the outputs

которых через третий элемент ИЛИ соединены с управл ющим входом вентил .which through the third element OR are connected to the control input of the valve.

На чертеже представлена функциональна  схема предложенного преобразовател .The drawing shows the functional diagram of the proposed Converter.

Он содержит сельсин 1, первична  обмотка которого подключена к источнику 2 напр л :ени  питани , а вторичные обмотки через выпр митель 3 и переключатель - 4 к одному из входов первого компаратора 5, другой вход которого через двухполупериодный выпр митель 6 св зан с источником напр жени  питани , а выходы - с соответствующими входами триггера 7 и дополнительного триггера 8; блок 9 грубого измерени , входы которого соединены со вторичными обмотками сельсина и источником напр жени  питани , а выходы - с переключателем и счетчиком 10; второй и третий компараторы 11 и 12, входы которых подключены к источнику напр жени  питани , а выходы через логические элементы ИЛИ 13 и 14 - к другим входам триггеров 7 и 8; логический элемент ИЛИ 15, соедин ющий выходы обоих триггеров с управл ющим входом вентил  16, генератор 17 импульсов и блок 18 управлени , в состав которого вход т вентиль 19, делитель 20 частоты и триггер 21.It contains a selsyn 1, the primary winding of which is connected to the source 2 power supply voltage, and the secondary winding through the rectifier 3 and the switch 4 to one of the inputs of the first comparator 5, the other input of which is connected to the source through a two-way rectifier power supply, and the outputs - with the corresponding inputs of the trigger 7 and the additional trigger 8; a coarse measurement unit 9, the inputs of which are connected to the secondary windings of the selsyn and the power supply source, and the outputs to the switch and the counter 10; the second and third comparators 11 and 12, the inputs of which are connected to the power supply source, and the outputs through the logic elements OR 13 and 14 to the other inputs of the trigger 7 and 8; an OR 15 logic element connecting the outputs of both triggers to the control input of the valve 16, the pulse generator 17 and the control unit 18, which includes the valve 19, the frequency divider 20 and the trigger 21.

Цикл измерени  начинаетс  с момента подачи импульса на вход «Запуск триггера 21 и установочный вход (Уст. «О) счетчика 10. При этом счетчик 10 сбрасываетс  в нуль, а триггер 21 устанавливаетс  в такое полол ение , при котором вентиль 19 оказываетс  открытым дл  импульсов генератора 17. Момент запуска должен быть засинхронизирован с напр жением t/n питани , в противном случае возникает погрешность, обусловленна  возможностью потери в течение времени измерени  пачки или доли пачки счетных импульсов.The measurement cycle starts from the moment the pulse is applied to the input of Trigger 21 and the installation input (Set. O) of the counter 10. In this case, the counter 10 is reset to zero, and the trigger 21 is set to such a polarity at which the valve 19 is open for pulses Generator 17. The start time must be synchronized with the supply voltage t / n, otherwise an error occurs due to the possibility of loss during the measurement time of a pack or a fraction of a pack of counting pulses.

Напр жение выходных обмоток сельсина 1 и .напр жение t/n источника 2 питани  поступают на блок 9 грубого измерени . Этот блок в зависимости от фазовых соотношений между указанными напр жени ми формирует код NI грубого отсчета угла поворота ротора сельсина , который соответствует углам 6 60°/ (где , 2, 3, ...) и заноситс  непосредственно в старшие декады счетчика 10, и сигнал управлени  переключателем 4, который подключает на вход компаратора 5 одно из трех выпр мленных в выпр мителе 3 фазных напр жений сельсина. Напр жение L/n питани  детектируетс  двухполупериодным выпр мителем 6 (без элемента сглаживани ) и подаетс  на другой вход компаратора 5.The voltage of the output windings of the selsyn 1 and the voltage t / n of the power source 2 are fed to the coarse unit 9. This block, depending on the phase relationships between the indicated voltages, forms the NI code of a rough reading of the rotation angle of the rosin rotor, which corresponds to angles of 6–60 ° / (where, 2, 3, ...) and is entered directly into the senior decades of the counter 10, and the control signal of the switch 4, which connects to the input of the comparator 5 one of the three 3-phase selsynin voltages rectified in the rectifier. The power supply voltage L / n is detected by the full-wave rectifier 6 (without the smoothing element) and is fed to another input of the comparator 5.

При переходе напр жени  Un питани  через нуль из отрицательной области в положительную компаратор И формирует импульс, который проходит через элемент ИЛИ 13 и устанавливает триггер 7 в положение «1, при котором импульсы от генератора 17 через вентиль 19, открытый управл ющим потенциалом с выхода триггера 21 блока 18 управлени  в течение всего времени измерени , и вентиль 16, открытый управл ющим потенциалом с выхода триггера 7 через элемент ИЛИ 15,When the supply voltage Un passes through zero from the negative region to the positive comparator, AND generates a pulse that passes through the OR 13 element and sets trigger 7 to the position "1, in which the pulses from generator 17 through valve 19 open by control potential from the trigger output 21 control units 18 during the whole measurement time, and valve 16, which is opened by the control potential from the output of the trigger 7 via the OR 15 element,

проход т на счетчик 10. Этот импульс устанавливает триггер 8 в положение «О, пройд  через элемент ИЛИ 14. В момент времени, соответствующий равенству напр жений t/n и t/B, компаратор 5, выполненный по схеме с потенциальными выходами, измен ет свое состо ние , в результате чего триггер 7 перебрасываетс  в исходное положение, вентиль 16 закрываетс  и поступление импульсов с генератора 17 на счетчик 10 прекращаетс .passes to the counter 10. This pulse sets the trigger 8 to the position "O passed through the element OR 14. At the time point corresponding to the equality of the voltages t / n and t / B, the comparator 5, made according to the scheme with potential outputs, changes its state, as a result of which the trigger 7 is moved to its initial position, the valve 16 is closed and the flow of pulses from the generator 17 to the counter 10 is stopped.

Состо ние компаратора 5 в дальнейшем не измен етс  до тех пор, пока вторично в рассматриваемом полупериоде напр жение Un не станет равным UE- В этот момент времениThe state of the comparator 5 does not change further until, for the second time in the considered half-period, the voltage Un becomes equal to UE- At this moment in time

триггер 8 устанавливаетс  в положение «1, открываетс  вентиль 16 и импульсы от генератора 17 поступают на счетчик 10. При переходе напр жени  f/n питани  через нуль из положительной области в отрицательную компаратор 12 формирует импульс, который проходит через элемент ИЛИ 14 и устанавливает триггер 8 в исходное состо ние. В результате разрешающий потенциал, поданный с выхода триггера 8 на управл ющий вход вентил  16trigger 8 is set to position "1, valve 16 opens and pulses from generator 17 are fed to counter 10. When the supply voltage f / n passes through zero from the positive region to negative comparator 12, it generates a pulse that passes through the OR 14 element and sets the trigger 8 to the initial state. As a result, the permissive potential supplied from the output of the trigger 8 to the control input of the valve 16

через элемент ИЛИ 15, снимаетс , но поступление импульсов от генератора 17 на счетчик 10 не прекращаетс , так как одновременно импульс с выхода компаратора 12 проходит через элемент ИЛИ 13 и устанавливает триггер 7 в положение «1, при котором счетные импульсы через открытые вентили 19 и 16 (вентиль 16 теперь открыт управл ющим потенциалом с выхода триггера 7 через элемент ИЛИ 15) продолжают поступать на счетчик 10.through the element OR 15 is removed, but the flow of pulses from the generator 17 to the counter 10 does not stop, because simultaneously the pulse from the output of the comparator 12 passes through the element OR 13 and sets the trigger 7 to the position "1, at which the counting pulses through the open valves 19 and 16 (valve 16 is now open for control potential from trigger output 7 through the OR 15 element) continue to flow to counter 10.

В дальнейшем процесс аналого-цифрового преобразовани  происходит в последовательности , описанной выше. После прохождени  заранее заданного чиела счетных импульсов, обычно кратного 360, делитель 20 частоты выдает сигнал, который перебрасывает триггер 21, в результате чего вентиль 19 закрываетс , и поступление счетных импульсов от генератора 17 прекрашаетс . Одновременно этот же сигнал поступает на счетчик 10, разреша  считывание его содержимого .Further, the process of analog-digital conversion occurs in the sequence described above. After passing through a predetermined number of counting pulses, usually a multiple of 360, frequency divider 20 generates a signal that flips trigger 21, with the result that valve 19 closes and the counting pulses from generator 17 stop. At the same time, the same signal goes to the counter 10, allowing the reading of its contents.

Интервал времени между импульсом, соответствующим моменту запуска триггера 21, иThe time interval between the pulse corresponding to the trigger start moment 21, and

импульсом считывани  оказываетс  равным времени измерени .the read pulse is equal to the measurement time.

Общее количество импульсов, прошедших на счетчик 10 в течение интервала измерительного времени, пропорционально углу 6 поворота ротора сельсина и не зависит от колебаний частоты источника напр жени  питани  и генератора импульсов.The total number of pulses transmitted to counter 10 during the measuring time interval is proportional to the rotation angle 6 of the rosin rotor and does not depend on the fluctuations of the frequency of the power supply source and the pulse generator.

Схема предложенного преобразовател  с посто нным временем измерени , уменьшенным до минимально возможного значени , за исключением самого датчика -и выпр мителей, состоит из дискретных функциональных узлов, вход щих в состав ЦВМ, - триггеров, компараторов , логических схем и т. д. Это позвол ет использовать при его проектировании наиболее перспективные эле.мепты - микросхемы , обеспечить высокую надежность н минимальные габаритные размеры.The scheme of the proposed converter with a constant measurement time, reduced to the lowest possible value, with the exception of the sensor itself, and rectifiers, consists of discrete functional units that are part of a digital computer — triggers, comparators, logic circuits, etc. This allows When designing it, it is possible to use the most promising electrical elements - microcircuits in its design, to ensure high reliability and minimum overall dimensions.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство Л 414615, кл. G С8С 9/04, 1972.1. Author's certificate L 414615, cl. G C8C 9/04, 1972. 2.Авторское сви.1ете.1ьство Л 428427, кл. G 08С 9/04, 19722. Authors sviti.1ete.1stvo L 428427, cl. G 08 C 9/04, 1972