Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в телемеханике и в автоматических системах управления по положению . Целью изобретения является повышение точности преобразователя угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается тем, что в преобра зователь, содержащий установленный на входном валу чувствительный элемент, выход которого соединен со входом первого формирователя импульсов. неподвижный чувствительньй элемент, выход которого соединен со входом второго формирователя импульсов, задающий элемент, установленной на кодирующем диске, закрепленном на валу двигателя, генератор импульсов, счетчик , триггер, введены блок компенсации погрешностей, элемент И, элемент задержки, регистр и блок опорного напряжения, выход которого соединен с входами опорного напряжения формирователей , импульсов, что позволяет защитить формирователи от ложных срабатьшаний, блок компенсации погрешностей позволяет учитывать в процессе измерения нестабильность часто- g ты генератора импульсов и нестабильность частоты вращения кодирующего диска. Преобразователь имеет две группы выходов. Первая группа выходов позволяет получить непосредственно измеренный код угла поворота, а вторая группа выходов отображает код угла поворота вала с учетом внутренних погрешностей преобразователя. 4 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5D 4 H 03 М 1/24 1 50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с "ае

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4128276/24-24 (22) 16.07.86 (46) 23.12.87. Бюл. N 47 (72) Н.П.Алхимов, Е.А.Кужелев и А.В.Лизоркин (53) 681.325(088 ° 8) (56) Вельвет Дж. Датчики в цифрбвых системах. М.: Энергоиздат, 1981, с. 21-51.

Авторское свидетельство СССР

У 467383, кл. H 03 M 1/24, 19.01.73. (54) ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в телемеханике и в автоматических системах управления по положению. Целью изобретения является повышение точности преобразователя угла поворота вала в код. Поставленная цель достигается тем, что в преобра» зователь, содержащий установленный на входном валу чувствительный эле мент, выход которого соединен со входом первого формирователя импульсов, неподвижный чувствительный элемент, выход которого соединен со входом второго формирователя импульсов, задающий элемент, установленный на кодирующем диске, закрепленном на валу двигателя, генератор импульсов, счетчик, триггер, введены блок компенсации погрешностей, элемент И, элемент задержки, регистр и блок опорного напряжения, выход которого соединен с входами опорного напряжения формирователей.импульсов, что позволяет защитить Формирователи от ложных срабатываний, блок компенсации по грешностей позволяет учитывать в процессе измерения нестабильность частоты генератора импульсов и нестабиль- @ ность частоты вращения кодирующего диска. Преобразователь имеет две группы выходов. Первая гоуова выходов позволяет получить непосредственно измеренный код угла поворота, а вторая rðóïïà выходов отображает код угла поворота вала с учетом внутренних погрешностей преобразователя.

4 з.п. Ф-лы, 2 ил. 136171

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-.. зовано в телемеханике и в автоматических системах управления по положению. 5

Бель изобретения — повышение точности преобразователя угла поворота вала в к од °

На фиг. 1 представлена структурная схема поеобразователя; на фиг.2 — 10 вРеменные диаграммы работы преобразователя.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит входной вал

1, диск 2, двигатель 3, задающий 15 элемент 4 с,заостренными полюсными наконечниками 5 и 6, чувствительные элементы 7 и 8, состоящие из разомкнутого магнитопровода 9 и 10 и обмоток 11 и 12, источник 13 опорного 20* напряжения, формирователи 14 импульсов, триггер 15, генератор )6 импульсов, элемент И 17, двоичный счетчик

18, регистр 19, элемент 20 задержки, блок 21 компенсации погрешностей.

Формирователь 14 импульсов содержит два компаратора 22 и 23, одновиб" ратор 24 и узел 25 выделения отрицательного фронта. Блок 21 компенсации погрешностей содержит залатчик 30

26 кода, регистр 27, элемент 28 задержки, умножитель 29, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).30 и счетчик 31.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Входной вал 1 поворачивается на некоторый угол в,„ (Фиг.2а), что при- 40 водит к повороту чувствительного элемента 7 относительно чувствительного элемента 8. Двигатель 3 постоянно вращает диск 2 с угловой скоростью

Ы (фиг.2а), превышающей максималь- 45 но допустимую скорость перемещения входного вала 1. При прохождении задающего элемента 4 мимо чувствительного элемента 7, а затем элемента 8 магнитный поток замыкается через полюсные наконечники 5 и 6 и магнитопровод 9 и 10 (фиг.2б, в), причем магнитный поток с учетом рассеивания через боковые грани полюсных наконечников 5 и 6 сначала нарастает, 55 достигая максимума, а затем убывает до нуля.

В результате в выходных обмотках

11 и 12 наводится напряжение, состоя2 2 щее из двух полуволн — положительной и отрицательной полярности (фиг.2г, д), причем момент пересечения нуля между полуволнами напряжения совпадает с достижением максимума магнитного потока независимо от величины этого максимума .и длительности всего импульса магнитного потока. Угол поворота входного вала lob „пропорционален.времени t< от момента пересечения нуля между полуволнами напряжения, наведенного в обмотке 11, до момента пересечения нуля между полуволнами напряжения, наведенного в обмотке 12. Эти моменты фиксируются форми1рователями 14 импульсов (фиг.2м, н), На выходе триггера 15 Формируется импульс (фиг.2о), длительность которого равна времени t . Этот импульс открывает элемент И 17 и количество импульсов Я, прошедших от генератора 16 импульсов за время накапливается на счетчике 18. Условно процесс накопления представлен на фиг.2 п, р. Импульс с выхода формирователя 14, полученного к обмотке 12, прекращает подсчет импульсов в счет- чике 18, переписывает накопленный параллельный код из счетчика 18 в регистр 19 и через время с, определяемое элементом 20 задержки, сбрасывает счетчик 18 в нулевое состояние.

Таким образом, период обновления информации равен периоду вращения

2В диска 2 Т вр .Отрезок времени между импульсами формирователей 14 равен

t Т я, 2в

Количество импульсов, накопленных за это время в счетчике 18, равно в вх

N=t У= — — -- ° TF

Ы Q Ги 2в Bр гц где F частота генератора 16 импульсов.

Для защиты формирователя 14 им-. пульсов от ложных срабатываний при воздействии шумов чувствительных элементов 7 и 8 компаратор 22 инверсным входом подключен к источнику 13 опорного напряжения. При возникновении положительной полуволны наведенного напряжения на входе формирователя 14 импульсов компаратор 22 срабатывает (Фиг.2 е, ж) и отрицательным

Фронтом запускает одновибратор 24, длительность импульса которого уста13617!2

Формула изобретения 45

1.Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий установленный на входном валу чувствительный элемент, выход которого соединен с ин- 50 формационным входом первого формирователя импульсов, неподвижный чувствительный элемент, выход которого соединен с информационным входом второго формирователя импульсов, задающий элемент, установленный на кодирующем диске, закрепленном на валу двигателя, генератор импульсов, счет» чик, триггер, о т л и ч а ю щ и йнавливается равной длительности отрицательной полуволны наведенного напряжения (фиг.2 з, и). Импульс с вы-. хода одновибратора 24 поступает на стробирующий,вход компаратора 23 и разрешает его работу с нулевым опорным уровнем (фиг.2 к, л).

Вследствие нестабильности работы двигателя 3, а также генератора 16 импульсов показания N< будут искажаться. Компенсация этих искажений происходит в блоке 21 компенсации погрешностей. B счетчик 31 происходит измерение длительности текущего периода вращения Т р по отношенйю к текущей частоте F,в виде кода

ru 1 периода вращения М = Т F„„.

В постоянном ПЗУ 30 содержится компенсирующий множитель

Мною Ином лакомо

Мep Тв гц

I где NÄ количество импульсов генератора 16 при его номинальной частоте за номинальный период вращения двигателя

3.

Число NÄ, рассчитывается заранее и зависимость М „,„,„ (М, ) записывается в ПЗУ 30 в процессе йзготовления преобразователя. Для экономии памяти в ПЗУ 30 хранятся значения M 0e,„ äëÿ ограниченного диапазона от N „„ до

N» „ „ (рассчитанных заранее, исходя из возможного диапазона погрешностей). Поэтому из М вычитается значение Nep м„н путем записи в счетчик

31 из задатчика 26 кода величины

-N „„„ на каждом такте обновления информации. В блоке 29 умножения происходит вычисление скомпенсированного выходного кода. с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок компенсации погрешностей, блок опорного напряжения, элемент задержки, элемент И, регистр, информационные выходы которого соединены с информационными входами блока компенсации погрешностей и являются первой группой

1ð выходов преобразователя выход перво-: го формирователя импульсов соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И» выход которого соединен со

15 счетным входом счетчика, информационные выходы которого соединены с информационными входами регистра, выход второго формирователя импульсов сое-: динен с вторым входом триггера, с

20 управляющим входом регистра, с первым входом блока компенсации погрешностей и с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, выход бло25 ка опорного напряжения соединен с входами опорного напряжения первого и второго формирователей импульсов, выход генератора импульсов соединен с вторым входом элемента И и вторым

З0 входом блока компенсации погрешностей, выходы которого являются вто рой группой выходов преобразователя угла поворота вала в код.

2.Преобразователь по п.1, о т35 л и ч а ю щ и и с я тем, что чувст вительный элемент выполнен в виде разомкнутого магнитопровода с заостренными полюсными наконечниками и на" витой на магнитопровод обмотки.

4р З.Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что задаю-. щий элемент выполнен в виде постоянного магнита с заостренными полюсными наконечниками.

4.Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что формирователь импульсов содержит одновибратор, узел выделения отрицательного фронта, первый и второй компараторы, инверсный вход первого компаратора является входом опорного напряжения формирователя импульсов, прямой вход соединен с прямым входом второго компаратора и является информационным входом формирователя импульсов, а выход соединен с входом одновибратора, выход которого соединен со стробирующим входом второго

5 13617

1 компаратора, инверсный вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход соединен с входом узла выделения отрицательного фрон5 та, выход которого является выходом формирователя импульсов.

5.Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что блок компенсации погрешностей содержит задатчик кода; счетчик, регистр, постоянное запоминающее устройство, умножитель и элемент задержки, вход которого соединен с управляющим 15 входом регистра и является первым входом блока компенсации погрешнос12 тей, а выход соединен с входом-параллельной записи счетчика, счетный вход которого является вторым входом блока компенсации погрешностей, информационные входы подключены к выходам задатчика кода, а инфоомационные выходы соединены с информационными входами регистра, выходы которого соединены с входами постоянного запоминающего устройства, выходы которого соединены с первой группой входов умножителя, вторая группа входов которого является информационными входами блока компенсации погрешностей, а выходы являются выходами блока компенсации погрешностей.

1361712

Л

М

Составитель Е.Бударина

Техред N.Äèäûê Корректор А.Обручар

Редактор П.Гереши

Заказ 6303/56 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Раушская нао. д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. проектная, 4