Преобразователь временных интервалов в код для измерения угла поворота вала

 

Использование: измерительная техника , преобразование фазового сдвига в код. Сущность изобретения: устройство содержит: формирователь старт-импульсов /1/, формирователь стоп-импульсов /2/, триггер опроса /3/ 2 триггера /4.5/. генератор импульсов /6/. Г вемтиля /7,8/. схему /9/ распределения импуль ов, 2 реверсивных счетчика /10,11/, 2 фиксатора /12, 13/, коммутатор /14/. задатчик начального смещения /15/, триггер знака /16/. 1 ил.

С01ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС11УБЛИК (51)5 Н 03 M 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ

ПО 11306PETEHVIRM И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Датчик (21) 4839765/21

22) 27,03.90

4б) 30.08.92. Бюл.№32

P3) Особое проектно-конструкторское бюро

Научно-производственного объединения

"Черметавтоматика" (72) Л.А.РубановиЧ, О.Г.Хен. Б.И.Тихонович, Б.В.Чесноченко и В.А.Камынин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 934382, кл. 6 01 R 3/489, 1980, Авторское свидетельство СССР

N 289504, кл. Н 03 К 13/02, 1969.. Ж,, 1758868 A l (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ B КОД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА (57) Использование: измерительная техниvà, преобразование фазового сдвига в код.

Сущность изобретения: устройство содержит: формирователь старт-импульсов /1/, формирователь стоп-импульсов /2/, триггер опроса /3/ 2 триггера /4.5/. генератор импульсов /6/. 2 вентиля /7,8/. схему /9/ распределения импульсов, 2 раверсивных счетчика /10,11/, 2 фиксатсра /12, 13/, коммутатор /14/, задатчик на-:ального смещения /15/, триггер знака /16/. 1 ил, .Щ

1ОО

IСО

1() !

ОО

j2>

1758868

10 импульсов 6

35

50

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники для преобразования фазового сдвига в код, Наиболее близким по технической сущности является устройство для преобразования временного интервала в код за счет измерения временного интервала от стартимпульса до стоп-импульса или его дополнение от стоп-импульса до старт-импульса.

С целью повышения быстродействия в данное устройство дополнительно введены схема ИЛИ, триггер знака и второй вентиль.

Устройство содержит генератор тактовой частоты (генератор импульсов), первый выход которого соединен с первым входом первого вентиля, а второй выход соединен с первым входом второго вентиля. Второй выход первого вентиля соединен с прямым первым выходом триггера прямого вращения (ТПВ), а третий вход — c инверсным выходом триггера обратного вращения (ТОВ). Второй вход второго вентиля подключен к инверсному выходу ТП В, а третий вход соединен с прямым выходом ТОВ. Выход первого вентиля подсоединен к первому входу схемы ИЛИ, Выход второго вентиля соединен со вторым входом схемы ИЛИ и входом триггера знака. Выход схемы ИЛИ соединен с входом счетчика импульсов, а выход триггера знака соединен со вторым установочным входом счетчика импульсов.

ТПВ соединен .со схемой формирования старт-импульса, на вход которой поступает сигнал с выхода триггера опроса. На вход

ТОВ поступает сигнал с выхода схемы формирования стоп-импульса.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Преобразователь временных интервалов в код для измерения угла поворота вала содержит формирователи старт-импульсов

1 и стоп-импульсов 2, триггер опроса 3, синхронизирующий работу устройства, первый 4 и второй 5 триггеры, фиксирующие старт- и стоп-импульсы, генератор 6 импульсов, два вентиля 7 и 8, формирующих временный интервал, заполненный частотой генератора импульсов, схему распределения импульсов, два реверсивных счетчика 10 и 11, два фиксатора 12, 13, коммутатор 14, задатчик l5 начального смещения и триггер 16 знака, Два входа формирователя 1 старт-импульсов соединены с входом датчика угла поворота с фазовым выходом, два входа формирователя 2 стоп-импульсов соединены с выходом датчика, таким образом на первые два входа формирователя 1 поступает опорный сигнал, на первые два входа формирователя 2 — текущий, Третьи входы формирователей 1, 2 соединены с выходом триггера опроса 3, а выходы формирователей старт-импульсов 1 и стоп-импульсов 2 соединены с входами перваго 4 и второго 5 триггеров соответственно, первые выходы которых соединены со вторыми входами первого 7 и второго 8 вентилей соответственно, второй выход первого триггера 4 соединен с третьим входом второго вентиля 8, а второй выход второго триггера 5 соединен с третьим входом перваго вентиля 7, при этом первые входы вентилей 7 и 8 соединены с выходом генератора

Первый и второй входы первого реверсивного счетчика 10 соединены с первым и вторым выходами схемы распределения импульсов 9 соответственно. первый и второй входы второго реверсивного счетчика 11 соединены с третьим и четвертым выходами схемы распределения импульсов 9, третий выход схемы распределения импульсов 9 соединен также со входом триггера знака

16, первый выход задатчика начального смещения 15 соединен с пятым входом схемы распределения импульсов 9, а второй выход — с третьими входами первого 10 и второго

11 реверсивных счетчиков, первые выходы первого 10 и второго 11 реверсивных счетчиков соединены с первым и вторым входом коммутатора 14 соответственно. а гретий вход последнего соединен с выходом триггера знака 16, второй выход первого реверсивного счетчика 10 соединен с входом первого фиксатора 12, второй выход второго 11 реверсивного счетчика соединен с входом второго фиксатора 13, выходы nepvoto 12 и второго 13 фиксаторов соединены соответственно с первым и четвертым входами схемы распределения импульсов 9, второй и третий входы которой соединены с выходами первого 7 и второго 8 вентилей соответственно, Устройство работает следующим образом.

В начале измеренйя триггера 3, 4, 5, фиксаторы 12, 13 устанавливаются в исходное состояние, а в реверсивные счетчики 10, i1 записывается код начального смещения, сформированный задатчиком 15. По сигналу опроса триггер опроса 3 переключается и разрешает работу формирователей 1 и 2.

Если старт-импульс появляется раньше. чем стоп-импульс, то передний фронт старт-импульса открывает вентиль 7. Сигнал на выходе вентиля 7 присутствует до появления фронта стоп-импульса, когда сигнал с инверсного выхода триггера 5 запирает вентиль 7. Сигнал на выходе вентиля 7 представляет собой временной интервал

1758868 между старт- и стоп-импульсами, заполненный частотой генератора импульсов. На выходе вентиля 8 при атом присутствует . уровень логического нуля. Если первым появляется стоп-импульс, то сигнал, соответ- 5 ствующий временному интервалу от стоп-импульса до старт-импульса. заполненный частотой генератора импульсов, присутствует на выходе вентиля 8, а вентиль

7 в зто время находится в нулевом состоя- 10 нии, Сигналы с выходов вентилей 7 и 8, фиксаторов 12 и 13 и сигнал о знаке начального смещения со второго выхода эадатчика

15 поступают на входы схемы распределения импульсов 9. 15

Сигналы на выходах схемы 9 формируются по следующим логическим зависимостям: на первом выходе у1 = а.в.д,б + г.а.в 20 на втором выходе у2 - а.в.д,б на третьем выходе у3 = б. г,д.а + в.б.а на четвертом выходе 25 у4 = б.г,д,а, где а — сигнал на выходе вентиля 7, длительность которого пропорциональна фазе опорного сигнала:

6 — сигнал на выходе вентиля 8, длитель- 30 ность которого пропорциональна фазе текущего сигнала; в — сигнал на выходе фиксатора 12 (формируется, когда в счете участвует реверсивный счетчик импульсов 10); 35

r — сигнал на выходе фиксатора 13; д — сигнал на выходе задатчика начального смещения 15; у1 — выходной сигнал на первом выходе схемы распределения 9; 40 у2 — сигнал на втором выходе схемы распределения 9; у3 — сигнал на третьем выходе схемы распределения 9; у4 — сигнал на четвертом выходе схемы 45 распределения 9, Триггер знака 16 находится в нулевом состоянии до тех пор, пока второй реверсивный счетчик 11 не начнет суммировать поступающие на него импульсы с кодом 50 коррекции.

Возможно шесть режимов работы устройства, Первые три режима формируются, когда имеет место начальное смещение фазы 55 относительного фронта старт-импульса в сторону запаздывания (отрицательное сме щение). При этом сигнал "д" на втором выходе задатчика 15 имеет уровень логической единицы. При этом в период подготовки при отсутствии сигнала "Опрос" второй реверсивный счетчик 11 устанавливается в "0", а в первый реверсивный счетчик 10 записывается код коррекции й» с первого выхода задатчика 15.

I режим.

Старт-импульс опережает по фазе стопимпульс, т.е. измеряется положительный угол. По сигналу "Опрос" на выходе вентиля

7 формируется широтный импульс. заполненный тактовой частотой, по окончании которого на выходе первого реверсивного счетчика будет присутствовать код:

Nt = N» + Ny1, где Ny1 — код, пропорциональный количеству импульсов на выходе у1;

N» — код коррекции;

N1 — код положительного реверсивного счетчика.

I I режим.

Старт-импульс запаздывает относительно стоп-импульса, открыт вентиль 8. Количество импульсов заполнения. укладывающихся в сигнале "б", меньше значения кода коррекции N». Измеряемый угол, по-прежнему, положительный. По окончании периода счета выходной код на выходе первого реверсивного счетчика будет иметь вид 1 = к 1у2с где Ny2 — код, пропорциональный количеству импульсов на выходе у2.

IÈ режим.

Старт-импульс запаздывает относительно стоп-импульса. открыт вентиль 8. Количество импульсов заполнения, укладывающихся в широтном сигнале "б", больше численного значения кода коррекции N,. .Измеряемый угол при этом бтрицательный.

Формируется сигнал у2. В момент, когда количество импульсов частоты заполнения численно превысит значение кода М», формируется сигнал на выходе фиксатора

12, который через схему распределения импульсов 9 формирует сигнал у3, а первый реверсивный счетчик 10 устанавливается в

"0". В результате счета выходной код второго реверсивного счетчика будет иметь вид:

Н2 = Иуэ к. где Ny3 — код, пропорциональный количестВу импульсов на выходе у3;

Н2 — код отрицательного реверсивного счетчика.

1758868

Составитель С,Чернякова

Редактор О.Спесивых Техред M.Moðãåíòàë Корректор П.Гереши

Заказ 3012 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

IV, V, Vl режимы работы устройства аналогичны первым трем, за исключением того, что реверсивные счетчики 10, 11 меняются местами., Код с первых выходов реверсивных 5 счетчиков f0, 11 поступает на коммутатор

14, на выходе которого формируется код, пропорциональный разности фаз с учетом направления вращения обьекта, Схема распределения импульсов 9, ре- 10 версивные счетчики 10, 11, задатчик начального смещения 15, фиксаторы 12, 13, коммутатор 14 выполнены на MMKpocxGMRx серии К155 и К 555.

Преимущество заявляемого решения по 15 сравнению с прототипом заключается в повышении точности измерений.

Так, например, использование дан-" ного устройства с датчиком, фазовращателем .типа ФВ67-12, погрешность которого 20 равна 0,08 угловых градуса, установленном на валу исполнительного механизма привода летучей пилы редукционного стана, позволит повысить точность мерного пореза труб с +.150 мм до +.25 мм на длине трубы 25

12 м.

Формула изобретения

Преобразователь временных интервалов в код для.измерения угла поворота вала, 30 включающий формирователи старт- и стопимпульсов, генератор импульсов, два триг гера, два вентиля, триггер знака, триггер опроса, причем входы формирователей соединены с выходом триггера опроса, а выхо- 35 ды формирователей старт- и стоп-импульсов соединены с входами первого и второго триггеров соответственно, прямые выходы которых соединены с.вторыми входами первого и второго вентилей 40 соответственно, инверсный выход первого триггера соединен с третьим входом второго вентиля, а инверсный выход второго триггера соединен с третьим входом первого вентиля, при этом первые входы вентилей соединены с выходом генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно введены схема распределения импульсов, первый и второй реверсивные счетчики, задатчик начального смещения, первый и второй фиксаторы, коммутатор, причем первый и второй входы первого реверсивного счетчика соединены с первым и вторым выходами схемы распределения импульсов соответственно, первый и второй входы второго реверсивного счетчика соединены с третьим и четвертым выходами схемы распределения, импульсов, третий . выход схемы распределения импульсов.соединен также с входом триггера знака, первый выход задатчика начального смещения соединен с пятым входом схемы распределения импульгов, а второй выход — с треть-. ими входами первого и второго реверсивных счетчиков, первые выходы первого и второго реверсивных счетчиков соединены с первым и вторым входом коммутатора соответственно, а третий вход последнего соединен с выходом триггера знака, второй выход первого реверсивного счетчика соединен с входом первого фиксатора, второй выход второго реверсивного счетчика соединен с входом второго фиксатора, выходы первого и второго фиксаторов соединены соответственно с первым и четвертым входами схемы распределения им.пульсов. второй и третий входы которой соединены с выходами первого и второго вентилей соответственно, причем два входа формирователя старт-импульсов соединены с входом датчика угла поворота, а два входа формирователя стоп-импульсов соединены с выходом датчика,