Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в фазовых системах программного управления. Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя. Для этого в преобразователь, содержащий генератор импульсов, формирователь тактовых импульсов, источник питания, фазовращатель, три формирователя импульсов , три триггера, три синхронизатора , три элемента И, пять делителей частоты, комбинацион}1ый сумматор, элемент ИЛИ, два одновибратора, счетчик , регистр, первый коммутатор, введены три делителя частоты и второй коммутатор. Поставленная цель достигается за счет уменьшения временной дискретности отсчетов при измерении скорости изменения угла поворота с В вала в код. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) S U О и

15Р 4 Н 03 И 1/64, / 1 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3907525/24-24 (22) 10.06.85 (46) 23.11.86. Бюл. Р 43 (72) А.П.Степанов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 519750, кл. С 08 С 9/04, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1108482, кл. G 08 С 9/04, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в фазовых системах программного управления. Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя . Для этого в преобразователь, содержащий генератор импульсов, формирователь тактовых импульсов, источник питания, фазовращатель, три формирователя импульсов, три триггера, три синхронизатора, три элемента И, пять делителей частоты, комбинационный сумматор, элемент ИЛИ, два одновибратора, счетчик, регистр, первый коммутатор, введены три делителя частоты и второй коммутатор. Поставленная цель достигается за счет уменьшения временной дискретности отсчетов при измерении скорости изменения угла поворота вала в код. 2 ил.

1272509

fr« г тиу

- Г<

f ти 2 ти <т где Ет „<< ти 21

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в фазоных системах программного управления.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя.

На фиг. I,ïðåäñòàâëåíà функциональная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг. 2 диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь угла понорота вала в код содержит источник 1 питания, фазовращатель 2, делители 3-6 частоты, коммутатор 7, состоящий из переключателей 7.1-7.2, одновибраторы

8 и 9, счетчик 10, регистр 11, формирователи 12-14 импульсов (опорного и измерительного сигналов), триггеры

15-17, синхронизаторы 18-20, элементы И 21-23, делители 24-26 частоты, комбинационный сумматор 27, делитель

28 частоты, элемент ИЛИ 29, генератор 30 импульсон, формирователь 31 тактовых импульсов, коммутатор 32, состоящий из переключателей 32.1—

32.4, комбинационный сумматор 27 имеет выходы 33 и 34 "Перенос" и

1f <1

Сумма соответственно.

Преобразователь работает следующим образом.

От источника 1 питания подается синусоидальное напряжение (фиг. За) на фазовращатель 2. Сигналы с выходон формирователей 12 — 14 (фиг. 2в, r и д) поступают на входы триггеров 15-17.

При установке коммутатора 7 и 32 в положение I преобразователь работает в режиме преобразования угла поворота вала в код. При этом формирователь 31 тактовых импульсов формирует две последовательности чередующихся тактовых импульсов, длительность которых равна длительности импульсов с соответствующего выхода генератора 30, а частота на его выходах равна частота первой и второй последовательности тактоных импульсов;

Е, — частота генератора 30 импульсов.

Частота генератора 30 импульсов и коэффициент деления делителей 24-26

40 при заданной частоте опорного сигнала источника 1 питания выбирается исходя из требуемой дискретности преобразования фазы из соотношения коэффициент деления делителей 24-26;

à — частота опорного сигнала источника 1 питания.

Сигнал с выхода элемента И 2! (фиг. 2е) подается на вычитающий вход счетчика 10. Сигналы с элементов И 22 и 23 (фиг. 2 ж и з) подаются на суммирующие входы комбинационного сумматора 27. Сигнал с выхода

34 подается на элемент ИЛИ 29 через делитель 28 частоты, имеющий коэффициент деления 2, а с выхода 33 непосредственно. Результирующий сигнал с выхода элемента ИЛИ 29 (фиг. 2 и) подается на суммирующий вход счетчика 10 и представляет собой последовательность пачек отсчетных импульсов, следующих одна за другой при частоте импульсов в пачках, f r << z r равной

Сигнал с выхода делителя 24 (фиг. 2 к) через коммутатор 7 и одновибратор 8 подается на регистр 11.

При неподвижном вале фазовращателя 2 (фиг. 2 б) при любом его положении количество импульсов, поступающих на суммирующий и вычитающий входы счетчика 10, одинаково и результат отсчета, который переписывается в регистр 11 за каждый период следования импульсов с одновибратора 8 (фиг. 2 к), не изменяется.

При повороте вала фазонращателя 2 (фиг. 2 б) соответствующему отставанию фазы, например ь<р,, в сигнале с выхода элемента ИЛИ 29 (фиг. 2 и) этому изменению фазы соответствует отсутствие импульсов, и на суммирующий вход счетчика 10 поступает меньшее количество импульсов, чем на его вычитающий вход. Результат отсчета, переписываемый в регистр 11, соответствует изменению фазы aq co знаком минус. При повороте вала фазовращателя 2 соответствующему опережению фазы, например hg< в сигнале с элемента ИЛИ 29 этому изменению фазы соответствует двойное коли72509

4 где И вЂ” коэффициент деления делй2 теля 6.

В этом случае сигнал с выхода элемента И 21, поступающий на вычитающий вход счетчика 10 (фиг. 2 е), представляет собой пачки импульсов с частотой следования импульсов в пачках, равной f ir, а сигнал с выхода элемента ИЛИ 29, поступающий на

10 суммирующий вход счетчика 10, — последовательность пачек отсчетных импульсов (фиг. 2 и) при частоте импульсов в пачках равной -- ††. Пос и Иг

У

15 ледовательность импульсов с выхода делителя 3 частоты, равная f,,подается на вход делителя 6 частоты.

Частота сигнала на его выходе равна

27

9 =

P ° N где Р— число пар полюсов фазовраща- р0 теля 2.

При повороте вала фазовращателя 2

2i на угол и ш -- в счетчике 1О накапP

25 ливается число

m 2и

+ -- — =+ mNs

Р которое с частотой сигнала с выхода одновибратора 8 переписывается с соответствующим знаком в регистр 11, где ш — количество оборотов вала фазовращателя 2.

В положении II коммутаторов 7 и

32 преобразователь работает в режиме 35 преобразования скорости угла поворота вала в код. При этом частота генератора 30 импульсов с другого выхода и коэффициент деления делителей 3-5 при выбранных значениях f и дис- 40 кретности преобразования фазы %

2i равной — определяется из соотношеN

f îcñ ния п р У ос где N, — коэффициент деления делителей З-Э, определяющий вре- g0 менную дискретность отсчета скорости угла поворота, выбирается исходя из требуемой временной дискретности от счета скорости угла поворо- д та из соотношения ос

N

2 з 12 чество импульсов (фиг. 2 и),и на суммирующий вход счетчика 10 импульсов поступает большее количество импульсов, чем на его вычитающий.

Результат отсчета, переписываемый в регистр 11, соответствует изменению фазы ьщ со знаком плюс. Как следует иэ временных диаграмм, при изменении измерительного сигнала относительно опорного на 2 7 рад в регистре 11 устанавливается число, равное коэффициенту деления делителей 24-26.

Изменению числа в регистре на 1 соответствует поворот фазовращателя 2 на дискрету угла, равную ос Ng, f = N или отс N I, o>c

-г OC

Импульсы с выхода делителя 6 частоты через переключатель 7.1 и одновибратор 8 циклически с частотой, о равной folic = â€, -, переписывает ре"

z эультат отсчета иэ счетчика 10 в регистр 11 и через одновибратор 9 и переключатель 7.2 (фиг. 2 л) обеспечивает сброс счетчика 10 в ноль, обеспечивая следующий цикл измерения.

Импульсы с одновибраторов 8 и 9 занимают промежуток времени между тактовыми импульсами.

Частота на выходе фазовращателя 2 равна где Af — девиация частоты на выходе фазовращателя 2, связанная со скоростью угла вала фазовращателя 2 соотношением где n — - количество оборотов вала фазовращателя 2, с.

При любом положении вала фЫзовращателя 2, при n = О b f = О, тогда и количество импульсов па0с чек с элементов И 21 и ИЛИ 29, поступающих на вычитающий и суммирующий входы счетчика 10 эа каждый период отсчета сигнала с одновибратора 8, равно нулю. Результат отсчета, переписываемый из счетчика 10 в регистр

1272509 о f cc

И макс или

Еос

n = --- и

2Р

6f и —, исходя из этого Ь f gyq

Есс и частота на выходе фазовраща2

f тюлЯ 2 f маgg f op

kK 35

Таким образом, преобразователь позволяет производить отсчет скорости не только в установившемсч режиме, но и в режимах разгона и торможения, про- 40 должительность которых менее 1 с.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота ва- 45 ла в код, содержащий источник питания, подключенный к входу первого формирователя импульсов и входу фаэовращателя, выход которого подключен к входам второго и третьего фор- 50 мирователей импульсов, выходы первого, второго и третьего формирователей импульсов соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего триггеров, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего синхронизаторов, выходы которых!

1, также равен нулю. При вращении вала фаэовращателя 2 в сторону отставания фазы dig, или опережения фазы ц (фиг. 2 и) примем Р=1, частота на выходе фазовращателя стано- 5 вится равной f = f + Ь f и в счетос— чике 10 за каждый цикл измерения

1 1 к накапливается число отс ос fNN t afN- — --- = ДЕВ = 2кп.

Ес 14 отс ос

Это означает, что число, переписываемое из счетчика 10 в регистр 1 l за время С,, равно скорости угла поворота фазовращателя 2 с дискрет2С ностью отсчета равной --. При к

N соответствующем выборе коэффициента

Ф делениЯ N u N = — — частота отЕ ос г 20 счета скорости угла поворота вала может быть изменена от 1Гц до Е с .

Максимальное значение девиации частоты Е = f(n) в предлагаемом преобразователе определяется из выражения максимальной угловой скорости преобразователя, равной соединены с первыми входами соответ= ственно второго и третьего элементо

И, выходы которых соединены с входа. ми соответственно первого, второго и третьего делителей частоты, выход первого элемента И соединен с первым входом счетчика, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами комбинационного сумматора, первый выход которого соединен через четвертый делитель частоты с первым входом элемента ИЛИ, а второй выход— с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом счетчика, выход пятого делителя частоты соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя первого коммутатора, подвижный контакт первого переключателя которого соединен через первый одновибратор с управляющим входом регистра и входом второго одновибратора, выход которого соединен с подвижным контактом второго переключателя первого коммутатора, неподвижный контакт которого соединен с третьим входом счетчика, выходы которого соединены с информационными входами регистра, выходы которого являются выходами преобразователя, формирователь тактовых импульсов, первый выход которого соединен с вторыми входами первого сумматора синхронизатора, второго и третьего элементов И, второй выход соединен с вторыми входами первого элемента И, второго и третьего синхронизаторов, и генератор импульсов, отличающийся тем, что, с целью .повышения быстродействия преобразователя, в него введены три делителя частоты, второй коммутатор, выполненный в виде четырех переключателей, выход первого делителя частоты соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя второго коммутатора и через шестой делитель частоты — с входом пятого делителя частоты и вторым неподвижным контактом первого переключателя второго коммутатора, выходы второго и третьего делителя частоты соединены с первыми неподвижными контактами соответственно второго и третьего переключателей второго коммутатора и через соответственно седьмой и восьмой делители частоты — с вторыми неподвижными контактами второго и

7 12 третьего коммутаторов, второй вход первого триггера соединен с подвижным контактом первого переключателя второго коммутатора и вторым непод-! вижным контактом первого переключателя первого коммутатора, подвижные

L контакты второго и третьего переключателей второго коммутатора соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего триггеров, непод72509 8 вижные контакты четвертого переключателя второго коммутатора соединены с выходами генератора импульсов, а подвижный контакт четвертого переключателя второго коммутатора тактовых импульсов соединен с входом формирователя тактовых импульсов, вход управления второго коммутатора соединен с входом управления первого

10 коммутатора.

1272509

М

Кас

Составитель А. Сидоренко

Редактор Л. Гратилло Техред Н.Глущенко

Корректор О. Луговая

Заказ 6350/57 Тираж 816

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