Датчик углового положения и скорости вращения вала

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретенияповышение точности измерений в игироком динамическом диапазоне угловых скоростей и удобства представления информации при различных.направлениях вращения вала. Устр-во содержит генератор 1 импульсов, счетчики 5 и 6, регистры 2, формирователь 3 опорных сигналов, фазовращатель 4 и нуль-орган 8. Введены синffffif угла I 1 I .хронизатор 7, коммутатор 10, счетчик 11, регистр 12, арифметическое устрво 13,. Устр-во преобразует фазовьш сдвиг выходного напряжения фазовращателя 4, на вход которого подаются опорные напряжения, сформированные цепочкой генератора 1 импульсов - счетчик 6 - формирователь 3 опорных сигналов, в код текущего углового положения вала, а приращение фазового сдвига - в код угловой скорости , причем введение в устр-во коммутатора 10, счетчика 11 и регистра 12 позволяет получать информацию об угловой скорости вращения вала в прямом коде независимо от направления вращения. Арифметическое устр-во 13, включающее в себя накапливающий сумматор 14, схему 15 сравнения, одновибратор 16, регистр 17, триггер 18, ключ 19 и счетчик 20,производит операции деления .и умножения , необходимые для линеаризации выходной характеристики устр-ва по скорости. 1 з.п. ф-лы, ил. i (Л ч 00 к сх

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (504601 РЗ 89

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. хронизатор 7, коммутатор 10, счетчик

11, регистр 12, арифметическое устрво 13.. Устр-во преобразует фазовый сдвиг выходного напряжения фазовращателя 4, на вход которого подаются опорные напряжения, сформированные цепочкой генератора 1 импульсов— счетчик 6 — формирователь 3 опорных сигналов, в код текущего углового положения вала, а приращение фазового сдвига — в код угловой скорости, причем введение в устр-во коммутатора 10, счетчика 11 и регистра 12 позволяет получать информацию об угловой скорости вращения вала в прямом коде независимо от направления вращения. Арифметическое устр-во

13, включающее в себя накапливающий сумматор 14, схему 15 сравнения, одновибратор !6, регистр 17 триггер 18, ключ 19 и счетчик 20,производит операции деления и умножения, необходимые для линеаризации выходной характеристики устр-ва по . скорости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

ГОСУДа СТВЕННЫй НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3876477/24-1 0 (22) 03.04.85 (46) 23.12.86. Бюл. У 47 (71) Тюменское специальное конструк— торско-технологическое бюро с опытным производством (72) В.Г.Горожанкин, Ю.П.Смышляв, В.,Г.Трифонов, Э.Е.Лукьянов и А.В.Барычев (53) 771.35(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 934382, кл. G 01 В 3/489,. 1982. (54) ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ И, СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретенияповышение точности измерений в широком динамическом диапазоне угловых скоростей и удобства представления информации при различных направлениях вращения вала. Устр-во содержит генератор 1 импульсов, счетчики 5 и 6, регистры 2, формирова— тель 3 опорных сигналов, фаэовращатель 4 и нуль-орган 8. Введены сина Ы ума.„80„„1278718 А 1

1278718

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в, качестве датчика углового положения.и мгновенной скорости вращения вала в точных цифровых системах автоматического управления.

Цель изобретения †. повышение точности измерения в широком динамическом диапазоне угловых скоростей и удобства представления информации при различных направлениях вращения вала, На чертеже представлена схема датчика углового положения и скорости вращения вала.

Датчик содержит генератор l импульсов, первый регистр 2, формирователь 3 опорных сигналов, фазовращатель 4, второй счетчик 5, первый счетчик б,-синхронизатор 7, нульорган 8, второй регистр 9, коммутатор 10, третий счетчик 11, третий регистр l 2, арифметическое устройство 13, включающее в себя накапливающий сумматор 14, схему 15 сравнения, одновибратор 16, регистр 17, триггер 18, ключ 19 и счетчик 20.

Датчик работает следующим образом.

Первый счетчик 6 выполняет функцию деления частоты генератора 1.

Формирователь 3, подключенный к выходу старшего разряда счетчика 6, вырабатывает из выходных периодических сигналов счетчика 6 опорные напряжения фазовращателя с частотой

Первый счетчик 6 работает по о модулю Е, где N — число импуль. сов, соответствующее полному,обороту ротора фазовращателя 4, или периоду Т„ опорного напряжения с частотой f . Нуль-орган 8 формирует из выходных синусоидальных сигналов фазовращателя 4 прямоугольные периодические сигналы, подготавливающие синхронизатор к выдаче синхроимпульса. Первый импульс, поступивший с выхода генератора 1 на вход синхронизатора ?, после готовности его к работе запускает синхронизатор 7, и через время, достаточное для завершения переносов в счетчиках, он формирует короткий синхроимпульс, передним фронтом которого происходит перезапись кодов всех трех счетчиков в соответствующие регистры и запускается арифметическое устройство 13. При этом в первом регистре

2 фиксируется код текущего углового т

f0

55 положения вала. Второй 5 и реверсив= ный 11 счетчики вместе с вторым 9 и третьим 12 регистрами, коммутатором 10 и арифметическим устройством 13 образуют блок вычисления частоты вращения f

Блок работает следующим образом, После перезаписи кодов второго

5 и реверсивного 11 счетчиков соответственно во второй 9 и третий 12 регистры задним фронтом синхроимпульса с синхронизатора 7 происходит обнуление второго 5 и реверсивного 11 счетчиков, после чего указанные счетчики производят подсчет импульсов, поступивших на их счетные входы с генератора 1, причем при появлении сигнала логического ц и

0 на выходе старшего разряда второго счетчика 5 коммутатор 10 подключает выход генератора 1 к входу реверсивного счетчика 11, соответ— ствующего работе счетчика в режиме вычитания, Второй счетчик 5 работает по модулю 2 N, а реверсивный счетчик 11 — по модулю М о

Таким образом, в момент появления каждого следующего импульса с синхронизатора 7 во втором регистре 9 фиксируется прямой код, соответствующий периоду Т выходного напряжения фазовращателя 4, причем потенциал логического "0" на выходе старшего разряда второго регистра 9

1 будет соответствовать положительной частоте вращения вала, а потенциал логической "1" — отрицательной.

Реверсивный счетчик ll к моменту появления каждого следующего синхроимнульса с синхронизатора 7, независимо от направления вращения вала, формирует прямой код разности Т=1То-TI. Осуществляется это следующим образом.

После обнуления второго 5 и реверсивного 11 счетчиков последний работает в режиме вычитания и, если Т Т, формирует прямой код разности Ь.ТТо-Т, Через время, равное То, реверсивный счетчик 11 обнуляется, а выход старшего разряда второго счетчика 5, связанный с входом управления коммутатора 10, устанавливается в единичное состояние, вследствие чего коммутатор 10 переключает выход. генератора 1 на вход прямого счета реверсивного счетчика

11 .и, если Т>Т, к концу периода на выходах реверсивного счетчика 11

1278718 формируется прямой код разности ) Т=

=Т-Т

С выходов второго 9 и третьего

l2 регистров прямые коды, соответствующие Т и S Т, подаются на информационные входы арифметического устройства 13, которое запускается передним фронтом синхроимпульса с синхронизатора 7 и производит определение значения частоты вращения. f0

Арифметическое устройство работает следующим образом.

Передним фронтом синхроимпульса с синхронизатора 7 запускается одновибратор 16. По переднему фронту им- 15 пульса с выхода одновибратора 16 происходит обнуление счетчика 20 и накапливающего сумматора 14 ° Задним фронтом этого же импульса триггер 18 устанавливается в единичное состоя- 20 ние, разрешая тем самым прохождение импульсов с генератора 1 через ключ

19 на счетный вход счетчика 20 и тактовый вход накапливающего сумматора 14. Таким образом на выходе 25 накапливающего сумматора 14 присутствует код числа, равный N n где

N — число, соответствующее периоду

Т выходной частоты фазовращателя 4 к

Э а n — число импульсов, поступивших 30 с генератора 1 на тактовый вход накапливающего сумматора !4.

Разрядность накапливающего сумматора 14 определяется разрядностью второго счетчика 5 датчика. Так как второй счетчик 5 работает по модулю

2 N, выражение для максимального числа на выходе накапливающего сумматора 13

) )мокс 2" р

Выходы старших разрядов накапливающего сумматора 14, работающего по а. модулю Мр, подключены к входам схемы 15 сравнения, работающей по модулю М, вторые входы которой соединены с выходами третьего регистра 12 датчика, на которых фиксируется код разности ) Т=/Тр-Т!. Съем информации с выходов старших разрядов накапливающего сумматора 13 эквивалентен делению числа, присутствующего на

его выходах, на число N . Таким образом на выходе схемы 15 сравнения появляется импульс при выполнении условия

n, N

-----> n.

Мр

Отсюда видно, что число импульсов и, поступивших с генератора 1

/ на тактовый вход накапливающего сумматора 14 и счетный вход счетчика

20 к моменту срабатывания схемы !5, пропорционально частоте вращения вала.

Передним фронтом импульса с выхода схемы 15 сравнения триггер 18 переводится в нулевое состояние, запрещая тем самым дальнейшее прохождение импульсов с генератора l через ключ 19, и производится перезапись кода, соответствующего частоте вращения вала с выходов счетчика

20 в регистр 17.

Формула изобретения

) . Датчик углового положения и скорости вращения вала, содержащий генератор импульсов, первый счетчик, второй счетчик, первый и второй регистры,формирователь опорных сигналов, фазовращатель и нуль-орган, причем выход генератора импульсов подключен к счетному входу первого счетчика, выход старшего разряда которого через формирователь опорных сигналов соединен с входом фазовращателя, выход которого подключен к выходу нуль-органа, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повып ения точности измерений в широком динамическом диапазоне угловых скоростей и удобства представления информации при различных направлениях вращения вала, в датчик введены синхронизатор, коммутатор, реверсивный счетчик, третий регистр и арифметическое устройство, причем выходы первого и второго счетчиков соединены с информационными входами первого и второго регистров соответственно, входы разрешения записи которых объединены с аналогичным входом третьего регистра, входами сброса второго и реверсивного счетчиков, одним из входов арифметического устройства и выходом синхронизатора, первый вход последнего соединен с выходом нуль-органа, а второй вход объединен с выходом генератора,вторым входом арифметического устройства, счетным входом второго счетчика и входом коммутатора, вход управления последнего подключен к старшему разряду второго счетчика, а выходы подсоединены к счетным входам ре1278718

Составитель А.Чистяков

Редактор АД1андор Техред Н.Глущенко Корректор В.Бутяга

Заказ 6828/41

Тираж 778 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 версивного счетчика, выходы которого через третий регистр подключены к соответствующим информационным входам арифметического устройства,а другие информационные входы которо- 5 го соединены с соответствующими выходами второго регистра °

2, Датчик по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что арифметическое 10 устройство выполнено в виде накапливающего сумматора, к информационным входам которого подключены выходы второго регистра датчика, а тактовый вход объединен со счетным входом 15 счетчика и выходом ключа, вход управ ления последнего соединен с выходом триггера, один из входов которого объединен с выходом одновибратора и входами сброса сумматора и счетчика, выходы последнего подключены к соответствующим информационным входам регистра, вход разрешения записи которого объединен с вторым входом триггера и выходом схемы сравнения, одни входы которой подключены к старшим разрядам выходов сумматора, а вторые соединены с соответствующими выходами третьего регистра датчика.