SU881806A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматике μ вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных информационных и управляющих системах $ для построения преобразователей угла поворота вала в цифровой код.

Известен преобразователь фаза-интервал времени, который может работать в составе преобразователя угол-. 1® код, содержащий пороговое устройство, пусковой триггер, пусковую схему совпадения, столовый.триггер, стоповую схему совпадения, дифференцирую- . щее устройство и два коммутатора 15 аналоговых сигналов, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами пускового триггера, а выходы подключены к первому входу порогового устройства, выход которого '20 через дифференцирующее устройство соединен с первыми входами пусковой и стоповой схем совпадения, вторые входы которых подключены к соответ-, ствующим выходам пускового триггера, 25 выходы пусковой и стоповой схем совпа· дения соединены с нулевыми входами одноименных триггеров, единичные входы которых, а также второй вход порогового устройства и третий вход пус- 30 ковой схемы совпадения соединены со входами запуска устройства, а третий вход стоповой схемы совпадения соединен с единичным выходом стопового триггера [1].

Недостатком такого преобразователя является его низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий коммутатор, фазовращатель , выходы которого подключены к фазо-сдвигающей RC-цепочке, а вход к генератору возбуждения, другие выходы которого соединены со входом датчика циклов и одним входом первого элемента И, выход которого соединен со входом счетчика импульсов, а другой вход через первый вход первого триггера подключен к выходам второго и третьего вентилей, первые входы которых соединены с выходом блока выделения нуля, Состоящего из нуль-органа и формирователя импульсов, второй выход первого триггера соединен с первым входом второго триггера, ко второму входу которого подключен выход датчика циклов. Управляющие входы коммутатора подключены к выходам второго триггера и ко вторым входам второго и третьего элементов И, входы коммутатора соединены с выходами фаэосдвигающей цепочки, а выход - со входом блока выделения нуля [2].

Недостатком такого преобразователя является его низкое быстродействие .

Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя угла поворота вала в код за счет снижения времени измерения.

Поставленная цель достигается -гем) что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий коммутатор, нуль-орган, три элемента И, первый и второй тоиггеры, счетчик импуль- 15 сов, датчик циклов, генератор возбуждения и фазовращатель, выходы которо го соединены с сигнальными входами коммутатора, а вход - с выходом генератора возбуждения, другие выходы ко- 20 торого соединены с первым входом первого элемента И и датчиком циклов, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выходы которого, подключены к управляющему входу комму- 25 татора и к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых через нуль-орган соединены с выходом коммутатора, выход второго элемента И соединен с первым входом второго триггера, выходы которого со- ¹⁵ ответственно соединены с вторым входом первого триггера и вторым входом первого элемента И, выход которого соединен со входом счетчика импульсов, введены сумматор, элемент ИЛИ-НЕ, третий и четвертый триггеры и элемент НЕ, причем выход третьего элемента И непосредственно и через элемент НЕ соединен соответственно с первыми входами третьего и четвертого тригге- 40 ров, вторые входы которых соединены с вторым входом второго триггера и выходом датчика циклов, а выходы через элемент ИЛИ-НЕ соединены с третьим входом первого элемента И и с одним из входов сумматора, другие входы которого соединены соответственно с выходами счетчика и четвертого триг гера.

На фиг, 1 изображена функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 - временная диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь угол-код содержит генератор 1 возбуждения, фазовращатель 2, выполненный, например, в виде синусно-косинусного вращающего трансформатора, коммутатор 3, представляющий, собой , например, аналоговый переключатель, нуль-орган 4, элементы И 5, 6, 7 первый 8 и второй 9 триг- 60 геры, элемент НЕ 10, третий 11 и четвертый 12 триггеры, элемент ИЛИ-НЕ 13, датчик 14.циклов, выполненный, например, в виде формирователя импульсов, счетчик 15 импульсов и сумматор 16. 6'5

На фиг. 2 обозначено: — напряжение генератора возбуждения 1, f импульсы датчика 14 циклон, t_A , выходные напряжения фазовращателя 2, ία. - сигналы с выхода нуль-органа 4, ^_ сигналы управления с триггера 8, , , - сигналы управления с триггеров 9, 11, 12, tx - временной интервал.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом,

С выхода фазовращателя 2 сигналы поступают на коммутатор 3, который последовательно подключает их на вход нуль-органа 4. Нуль-орган 4 выдает прямоугольные импульсы, соответствующие отрицательной полуволне синусоидального напряжения с выхода коммутатора 3. В начале работы преобразователя импульсом Ц с датчика циклов триггер 8 устанавливается в состояние 1”, а триггеры 9, 11 и 12 - в состояние 0, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 при этом формируется высокий уровень. Уровень 1 с выхода триггера 8 подключает на вход нуль-органа 4 опорное напряжение с выхода фазовращателя 2 и одновременно открывает элемент И 6. В момент прохождения отрицательной полуволны напряжения ^а на выходе нуль-органа 4 формируется прямоугольный импульс f и. , который через открытый элемент И 6 поступает на вход триггера 9. В момент прохождения заднего фронта импульса Со. триггер 9 переходит в состояние 1, разрешая тем самым прохождение импульсов с выхода генератора 1 возбуждения на вход счетчика 15 импульсов. Одновременно триггер 9 переводит триггер 8 в состояние 0, по которому на вход нуль-органа 4 поступает сдвинутое напряжение ίβ с выхода фазовращателя 2. Дальнейшая работа происходит в зависимости от величины преобразуемого угла поворота. При величине угла поворота больше 180° первым на выходе элемент И 7 появляется передний фронт прямоугольного импульса с выхода нуль-органа 4.

Этот фронт, проходя через элемент НЕ 10, переворачивает триггер 12 в состояние 1, формируя на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 низкий уровень и прекращая прохождение частоты генератора 1 возбуждения в счетчик 15 импульсов ,

Кроме того, перепадом триггера 12 из 0 в 1 через элемент ИЛИ-НЕ 13 происходит добавление к содержимому счетчика 15 импульсов цифрового эквивалента половины периода напряжения. Это добавление разрешается высоким уровнем с выхода триггера 12.

При величине угла поворота меньше 180° первым на выходе элемента И 7 появляется задний фронт прямоугольного импульса с выхода нуль-органа 4. Этот фронт не изменяет состояние тригге pa 12, а переводит в состояние I·, триггер 11, формируя на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 низкий уровень, прекращая протекание частоты генератора 1 возбуждения в счетчик 15 импульсов. При этом добавление к содержимому счетчика 15 импульсов цифрового эквивалента половины периода напряжения не происходит, так как оно запрещено низким уровнем с выхода триггера 12.

Таким образом, на выходе сумматора 16 формируется код, пропорциональный входной величине угла поворота.

Из приведенной на фиг. 2 временной диаграммы работы устройства видно, что независимо от величины угла поворота, время измерения не превышает половины длительности периода напряжения.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к автоматике t вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных информационных и управл квдих системах дл  построени  преобразователей угла поворота вала в цифровой код. Известенпреобразователь фаза-интервал времени, который может работать 6 составе преобразовател  уголкод , содержащий пороговое устройство пусковой триггер, пусковую схему совпадени , стоповый.триггер, стоповую схему совпадени , дифференцирующее устройство и два коммутатора аналоговых сигналов, управл ющие вхо ды которых соединены с соответствующими выходами пускового триггера, а выходы подключены к первому входу по рогового устройства, выход которого через дифференцирующее устройство соединен с первыми входами пусковой и стоповой схем совпадени , BTOj;«e входы которых подключены к соответ-. ствук цим выходам пускового триггера, выходы пусковой и стоповой схем совп дени  соединены с нулевыми входами одноименных триггеров, единичные вхо ды которых, а также второй вход поро гового устройства и третий вход пусковой схемы совпадени  соединены со входами запуска устройства, а третий вход стоповой cxeNW совпадени  соединен с единичным выходом стопового триггера . Недостатком такого преобразовател   вл етс  его низкое быстродействие, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  преобразователь угла поворота вала в код, содержащий коммутатор, фазовращатель , выходы которого подключены к фазо-сдвигающей RC-цепочке, а вход к генератору возбуждени , другие выходы которого соединены со входом датчика циклов и одним входом первого элемента И, выход которого соединен со входом счетчика импульсов, а другой вход через первый вход первого триггера подключен к выходам второго и третьего венти.лей, первые входы которых соединены с выходом блока выделени  нул , состо щего из нуль-органа и формировател  импульсов, второй выход первого триггера соединен с первым входом второго триггера, ко второму входу которого подключен выход датчика циклов Управ.« ющие входы коммутатора подключены к выходам второго триггера и ко }зторьйм входам второго и третьего элементов И, входы . ког-мутатора соединены с выходами фаэосдвигающей цепочки, а выход - со входом блока выделени  нул  2. Недостатком такого преобразовател   вл етс  его низкое быстродействие , Цель изобретени  - повышение быстр действи  преобразовател  угла поворо та вала, в код за .счет снижени  време измерени . Поставленна  цель достигаетс  гем что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий коммутатор, нуль-орган, три элемента И, первый и второй тоиггеры, счетчик импульсов , датчик циклов, генератор воэбуждезни  и фазовращатель, выходы которого соединены с сигнальными входами коммутатора, а вход - с выходом генератора возбуждени , другие выходы которого соединены с первым входом первого элемента И и датчиком циклов, выход которого соединен с первым вхо дом первого триггера, выходы которого подключены к управл ющему входу комму татора и к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых через нуль-орган соединены с выходом коммутатора, выход второго элемента И соединен с первым входом второго триггера, выходы которого со ответственно соединены с вторым входом первого триггера и вторым входом первого элемента И, выход которого соединен со входом счетчика импульсо введены сумматор, элемент ИЛИ-НЕ, тре тий и четвертый триггеры и элемент НЕ, причем выход третьего элемента И непосредственно и через элемент НЕ соединен соответственно с первыми входами третьего и четвертого тригге ров, вторые входы которых соединены с вторым входом второго триггера и выходом датчика циклов, а выходы через элемент ИЛИ-НЕ соединены с треть им входом первого элемента И и с одним из входов сумматора, другие входы которого соединены соответственно с выходами счетчика и четвертого триггера . На фиг. 1 изображена функциональна  схема преобразовател  угла поворота вала в код; на фиг. 2 - временна  диаграмма работы преобразовател  Преобразователь угол-код содержит генератор 1 возбуждени , фазовращатель 2, выполненный, например, в виде синусно-косинусного вращанадего транс форматора, коммутатор 3, представл ющий , собой, например, аналоговый переключатель, нуль-орган 4, элементы И 5, 6, 7 первый 8 и второй 9 триггеры , элемент НЕ 10, третий 11 и чет вертый 12 триггеры, элемент ИЛИ-НБ 1 датчик 14.циклов, выполненный, напри мер, в виде формировател  импульсов, счетчик 15 импульсов и сумматор 16. На фиг. 2 обозначено: и - напр жение генератора возбуждени  1, ц импульсы датчика 14 циклов, Сд , выходные напр жени  фазовращател  2, -0 - сигналы с выхода нуль-органа 4, , i сигналы управлени  с триггера 8, , , - сигналы управлени  с триггеров 9, 11, 12, t - временной интервал. Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом, С выхода фазовращател  2 сигналы поступают на коммутатор 3, который последовательно подключает их на вход нуль-органа 4. Нуль-орган 4 вьщает пр моугольные импульсы, соответствующие отрицательной полуволне синусоидального напр жени  с выхода коммутатора 3. В начале работы преобразовател  импульсом у с датчика циклов триггер 8 устанавливаетс  в состо ние 1, а триггеры 9, 11 и 12 - в состо ние О, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 при этом формируетс  высокий уровень . Уровень 1 с выхода триггера 8 подключает на вход нуль-органа 4 опорное напр жение д с выхода фазовращател  2 и одновременно открывает элемент И 6. В момент прохождени  отрицательной полуволны напр жени  А на выходе нуль-органа 4 формируетс  пр моугольный импульс f U, , который через открытый элемент И б поступает на вход триггера 9. В момент прохождени  заднего фронта импульса EU. триггер 9 переходит в состо ние 1, разреша  тем самым прохождение импульсов с выхода генератора 1 возбуждени  на вход счетчика 15 импульсов. Одновременно триггер 9 переводит триггер 8 в состо ние О, по которому на вход нуль-органа 4 поступает сдвинутое напр жение -в с выхода фазовращател  2. Дальнейша  работа происходит в зависимости от величины преобразуемого угла поворота. При величине угла поворота больше 180° первым на выходе элемент И 7 по вл етс  передний фронт пр моугольного импульса с выхода нуль-органа 4. Этот фронт, проход  через элемент НЕ 10, переворачивает триггер 12 в состо ние 1, формиру  на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 низкий уровень и прекраща  прохождение частоты генератора 1 возбуждени  в счетчик 15 импульсов . Кроме того, перепадом триггера 12 из О в 1 через элемент ИЛИ-НЕ 13 происходит добавление к содержимому счетчика 15 импульсов цифрового эквивалента половины периода напр жени . Это добавление разрешаетс  высоким уровнем с выхода триггера 12. При величине угла поворота меньше 180 первым на выходе элемента И 7 по вл етс  задний фронт пр моугольного импульса с выхода нуль-органа 4. Этот фронт не измен ет состо ние триггеpa 12, a переводит в состо ние , триггер 11, формиру  на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 низкий уровень, прекраада  протекание частоты генератора 1 возбуждени  в счетчик 15 импульсов При этом добавление к содержимому счетчика 15 импульсов цифрового эквивалента половины периода напр жени  не происходит, так как оно эапре цено низким уровнем с выхода триггера 12. Таким образом, на выходе сумматора 16 формируетс  код, пропорциональ ный входной величине угла поворота. Из приведенной на фиг. 2 временной диаграммы работы устройства видно , что независимо от величины угла поворота, врем  измерени  не превышает половины длительности периода напр жени . Формула изобретени  Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий коммутатор, нул орган, три элемента И, первый и второй триггеры, счетчик импульсов, дат чик циклов, генератор возбуждени  и фазовращатель, выходы которого соеди нены с сигнальными входами коммутато ра, а вход - с выходом генератора возбуждени , другие выходы которого соединены с первым входом первого элемента И и датчиком циклов, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выходы которого подключены к управл ющему входу коммутатора и к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых через нуль-орган соединены с выходом коммутатора, выход второго элемента И соединен с первым входом второго триггера, выходы которого соответственно соединены с вторым входом первого триггера и вторым входом первого элемента И, выход которого соединен со входом счетчика импульсов , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  преобразовател , в него введены сумматор, элемент ИЛИ-НЕ, третий и четвертый триггеры и элемент НЕ, причем выход третьего элемента И непосредственно и через элемент НЕ соединен соответственно с первыми входами третьего и четвертого триггеров , вторые входы которых соединены с вторым входом второго триггера и выходом датчика циклов, а выходы через элемент ИЛИ-НЕ соединены с третьим входом первого элемента И и одним из входов сумматора, другие входы которого соединены соответственно с выходами счетчика и четвертого триггера. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР 394830, кл. G 08 С 9/00, 1971.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 414615, кл. G 08 С 9/04, 1972 (прототип ) .

   tj

   7

   fjL

   ytf

   fys

   t t t t