Многоканальный преобразователь угла поворота вала в код

 

:i- rt-. ЮЭЛ,.

".-т1Т11та

1т "-,ч; Qy ) ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ рц 537371

Союз Советских

Соыиалистических

Pei iiy5JlHK

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.04.75 (21) 2126005/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.76. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 22.12.76 (51) М Кл г G 08С 9/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изеоретеиий и открытий (53) УДК 621.314.24 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Борд и Г. М. Неймарк (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматического управления и измерения.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатели, нулевые детекторы, триггеры, вентили управления, счетчики грубого и точного отсчетов, генератор синхронизирующих импульсов (1).

В этом преобразователе заполнение счетчиков грубого и точного отсчетов происходит независимо друг от друга, причем цепь для передачи единицы переноса между младшим разрядом счетчика грубого отсчета и старшим разрядом счетчика точного отсчета отсутствует.

Недостаток этого преобразователя — невысокая точность работы.

Наиболее близким по технической сущности к рассматриваемому устройству является многоканальный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатели грубого и точного отсчета, выходы которых подключены к входам группы нулевых детекторов, генератор импульсов, подсоединенный к первому входу первого вентиля, второй вход которого связан с выходом первого триггера, а первый выход счетчика точного отсчета — с первым входом регистра, счетчик грубого отсчета и шифратор (2).

Указанное устройство также не обеспечивает достаточной точности работы.

Цель изобретения — повышение точности работы преобразователя.

5 Это достигается тем, что в преобразователь введены коммутаторы, блок коррекции ошибки и дополнительный счетчик. Выход последнего непосредственно подключен к одним входам первого и второго коммутаторов, другие

10 входы которых соединены соответственно с выходами группы нулевых детекторов, и через шифратор к первым входам второго вентиля, третьего коммутатора и блока коорекции ошибки, а выходы первого и второго ком15 мутаторов — соответственно к первым входам первого и второго триггеров. Второй вход первого триггера соединен с выходом тре,ьего вентиля, с первым входом третьего триггера и с вторым входом второго вентиля, выход вто20 рого вентиля — с вторым входом второго триггера, а выход второго триггера — с первым входом четвертого вентиля, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход — к первому

25 входу счетчика точного отсчета. Второй выход последнего связан с вторыми входами блока коррекции ошибки и третьего коммутатора, выход которого подключен к второму входу регистра, а третий вход — к третьему входу

30 блока коррекции ошибки и к первому выходу

537371 рекции ошибки подключен к второму входу счетчика 23 грубого отсчета, первый выход счетчика 24 точного отсчета, выход коммутатора 5, второй выход счетчика грубого отсчета — к первому, второму и третьему входам регистра 25.

Второй вход триггера 13 связан с управляющими входами счетчиков грубого и точного отсчетов. Выходы вентилей 16, 19 соответственно подключены к первым входам счетчиков грубого и точного отсчетов.

Коммутатор 5 коммутирует коды согласующих разрядов счетчика грубого и точного отсчетов на определенных входах регистра в зависимости от отсчетности данного канала.

Коммутаторы 6 и 7 в соответствии с номером канала преобразования осуществляют коммутацию сигналов, поступающих соответственно с нулевых детекторов, связанных с фазовращателями грубого отсчета, и с нулевых детекторов, связанных с фазовращателями точного отсчета, Блок коррекции ошибки обеспечивает согласование отсчетов после анализа состояний согласующих разрядов счетчиков грубого и точного отсчетов путем изменения состояния корректируемого разряда счетчика гру бого отсчета.

Дополнительный счетчик определяет номер канала преобразования и управляет работой коммутаторов 6 и 7, а через шифратор определяет отсчетность данного канала.

Работает преобразователь следующим образом.

На выходе блока 22 питания имеется два напряжения, сдвинутые относительно друг друга на 90 . Эти напряжения подаются на статорные обмотки фазовращателей 1, 2. Одно цз ННх (опорное напряжение) поступает на вход нулевого детектора 4. С ротором каждого фазовращателя связан входной вал, угол поворота которого надо преобразовать в двоичный код. На чертеже ап, ад, ... а ; — углы поворота фазовращателей грубого отсчета; аиь а г, ... а — углы поворота фазовращателей точного отсчета, где N и Ч вЂ” число фазовращателей, причем N может быть больше или равно М. Фаза напряжения, снимаемого с обмотки ротора любого фазовращателя, сдвигается относительно фазы опорного напряжения на величину, пропорциональную углу поворот . ротора, а следовательно, и входного вала

В момент перехода синусоиды напряжения через нуль от отрицательной полуволны к положительной полуволне на выходе нулевых детекторов 3 появляются управляющие импу.,ьсы, поступающие на коммутаторы 6, 7.

Преобразование начинается с приходом внешних сигналов «Начало преобразования» на вход дополнительного счетчика 9, на второй вход триггера 13 и па управляющие вхоы счетчиков грубого 23 и точного 24 отсчета. ти сигналы меняют содержимое счетчика 9, иксирующего номер канала преобразования, счетчика грубого отсчета, второй выход которого соединен,с третьим входом регистра, а первый и второй входы — соответственно с выходами первого вентиля и блока коррекции ошибки. Выход блока питания через нулевой 5 детектор подключен к первому входу пятого вентиля, второй вход которого связан с выходом четвертого триггера, а выход — с первыми входами третьего и шестого вентилей, вторые входы которых подключены соответствен- 10 но к выходам третьего триггера. Второй вход третьего триггера соединен с выходом шестого вентиля, с четвертым входом блока коррекции ошибки и с первым входом четвертого триггера, второй вход последнего — с управ- 15 ляющими входами каждого счетчика.

Функциональная схема преобразователя представлена на чертеже.

Устройство содержит фазовращатели грубого 1 и точного 2 отсчета, нулевые детекторы 20

3, 4, коммутаторы 5, 6, 7, шифратор 8, дополнительный счетчик 9, триггеры 10 — 13, генератор 14 импульсов, вентили 15 — 20, блок 21 коррекции ошибки, блок 22 питания, счетчики грубого 23 и точного 24 отсчета, регистр 25. 25

Выходы фазовращателей грубого 1 и точного 2 отсчета связаны с нулевыми детекторами

3, вход нулевого детектора 4 — с блоком 22 питания вместе со статорными обмотками фазовращателей грубого и точного отсчетов. Вы- 30 ходы нулевых детекторов 3, связанных с фазовращателями грубого отсчета, подключены к входам коммутатора 6, а выходы нулевых детекторов 3, связанных с фазовращателями точного отсчета, — к входам.коммутатора 7. 35

Другие входы коммутаторов 6, 7 вместе с входом шифратора 8 подсоединены к выходу дополнительного счетчика 9, выход коммутатора

6 — к первому входу триггера 10, а выход коммутатора 7 — к первому входу триггера 40

11. Выход триггера 10 соединен с вторым входом вентиля 16, выход триггера 11 — с первым входом вентиля 19, а первый и второй входы вентилей 16 и 19 — с выходом генератора 14 импульсов. 45

Выход нулевого детектора 4 подключен к первому входу вентиля 15, второй вход которого связан с выходом триггера 13, выход вентиля 15 — к первым входам вентилей 17 и 18, а вторые входы вентилей 17 и 18 — к выхо- 50 дам триггера 12. Выход вентиля 17 связан с первым входом триггера 12, с вторым входом триггера 10 и с вторым входом вентиля 20, выход которого подключен к второму входу триггера 11. Выход вентиля 18 соединен с вто- 55 рым входом триггера 12, с четвертым входом блока 21 коррекции ошибки и с первым входом триггера 13, выход шифратора 8 — с первыми входами коммутатора 5, блока 21 коррекции ошибки и вентиля 20. 60

Третьи и вторые входы блока коррекции ошибки и коммутатора 5 соединены между собой, а также с первым выходом счетчика 23 д грубого отсчета и с вторым выходом счетчи- Э ка 24 точного отсчета. Выход блока 21 кор- 65 ф

537371 на единицу, устанавливают триггер 13 в положение, когда вентиль 15 открыт., и сбрасывают счетчики грубого и точного отсчетов.

Если содержимое счетчика 9 соответствует номеру двухотсчетного канала, то с выхода шифратора поступает разрешающий потенциал на вентиль 20, блок 21 коррекции отцибки и коммутатор 5. При этом управляю. лй импульс (старт-импульс) с выхода нулевого детектора 4 через вентили 15 и 17 перебрасывает триггер 12 и устанавливает триггер 10 и через вентиль 20 триггер 11 так, что импульсы генератора 14 через вентили 16, 19 соответственно начинают поступать на первые счетные входы счетчиков грубого и точного отсчетов. Заполнение их заканчивается с момента переброса триггеров 10, 11 другими управляющими импульсами (стоп-импульсами) . поступившими на первые входы этих триггеров с соответствующих и левых детекторов через коммутаторы 6, 7. Выходы триггеров 10, 11 блокируют вентили 16, 19.

Таким образом, в счетчиках фиксируется число, пропорциональное временному интервалу между старт-импульсом и стоп-импульсами. В свою очередь временной интервал пропорционален сдвттгу фаз напряжений опорного и с выхода фазовращателей 1, 2 данного канала, а значит, и углу поворота входного вала.

В соответствии с содержимым дополнительного счетчика 9 коммутаторы 6, 7 выбирают стоп-импульс, поступающий с выхода нулевого детектора соответствующего канала, а шифратор 8 фиксирх ет отсчетность этого канала преобразования. В блоке 21 коррекции ошибки постоянно проводится анализ состояний согласующих разрядов счетчиков грубого и точного отсчетов. В результате этого анализа на второй вход счетчика грубого отсчета поступает импульс, который либо прибавляет единицу к содержимому счетчика грубого отсчета. либо вычитает единицу. Следующий импульс с выхода их левого детектора 4 перебрасывает триггер 12, устанавливает триггер

13 в нулевое положение. при этом выход его блокирует вентиль 15. По этому импульсу на выходе блока 21 коррекпии ошибки в результате анализа согласующих разрядов счетчиков грубого и точного отсчетов вырабатывается импульс коррекции.

Информация с второго выхода счетчика грубого отсчета, с первого выхода счетчика точного отсчета и г выхода коммутатора 5 заносится в регистр 25. С выхода коммутатора 5 в регистр 25 записывается состояние согласующих (старших) разрядов счетчика точного отсчета, а выходы согласхющнх разрядов счетчика грх бого отсчета заблокированы.

После запигтт информации со счетчиков 23, 24 и из коммутатора 5 в регистр 25 цикл преобразования по данному каналу заканчивается. преобразование по следутощему каналу начинается с приходом очередных сигналов «Начало преобразования». гчета. «Вега» соглас юцтих разрядов грубого отсчета должны совпачать с соответствующими «вегами» старших разрядов счетчика точно о отсчета.

Соглагование отсчетов сводится к анализу состояний согласх.ющих разрялов грубого и точно о отсчета и сравнению величины их разногти с половиной максимального «веса» точного отсчета по след ющим логическим функциям F, F, которые полчченьт, если число со50

55 глаголющих разряов грубого отсчета равно

65 трем. а число информационных разрядов в счетчиках грх бого отсчета — пяти, в счетчиках точного отсчета девяти

Р =1.6 (2 7+2.3 8+3 7 8);

F =16(27+238+378), где 1, 2, 3, 6, 7, 8 — единичные состояния триггеров 1. 2, 3-го разрядов (старших) счетАналогично происходит работа преобразователя по одноотсчетному каналу с той разницей, что выход шифратора 8 блокирует второй вентиль 20 и выход блока 21 коррекции

5 ошибки, а в регистр 25 записывается содержимое информационных (старших) разрядов счетчика грубого отсчета и через коммутатор

5 содержимое согласующих (младших) разрядов счетчика грубого отсчета.

10 В лвухотсчетных каналах фазовращатели связаны между собой механической передачей, передаточное число которой равно числу информационных разрядов счетчика грубого отсчета, не считая числа согласующих (младших) разрядов.

Отсчетность в предлагаемом преобразователе жестко закреплена за каждым номером канала.

Как видно из описания работы преобразователя, в двухотсчетном канале измерения углового положения фазовращателей по грубом и точномх каналу происходят независимо лрхг от дрязга.

Младший разряд счетчика грхбого отсчета и старший разряд счетчика точного отсчета изменяются в ттезко отличающихся границах опт сков. Поэтому изменение значения гта шего разряда счетчика точного отсчета (перенос единипы) не всегда происхолит с изменением значения младшего разряда счетчика го .бого отсчета. Эта ошибка измерения равна «весу» младшего разряда грубого отсчета.

Для того. чтобы уменьшить эту погрешность и сделать ее равной величине «веса» м,талтттего разряда точного отсчета в предлагаемом преобразователе введено согласование отс етов, которое осх шествляется блоком 21 коррекции ошибки. Согласование отсчетов гволится к анализч по логическим фх нкциям

40 солержттмого соглагх.юших разрядов грх бого и точного отсчетов и корректировке кода в г тчттке грт.бого отсчета.

Согласхюшие разряды грубого отсчета позволяют измерить остаток от деления значе45 ния измеряемой величины в канале гр бого отсчета на максимальный «вес» точного от53737I чика точного отсчета и 6, 7, 8-го разрядов (младших) счетчика грубого отсчета;

1, 2, 3, 6, 7, 8 — нулевые состояния указанных триггеров.

Если при анализе состояний согласующих разрядов удовлетворяются условия функции

F+, то прибавляется «1» к корректируемому разряду счетчика грубого отсчета, а если условия функции F, то вычитается «1» из корректируемого разряда.

Анализ состояний согласующих разрядов грубого и точного отсчетов по приведенным выражениям и выработку сигналов на коррекцию содержимого информационных разрядов счетчика грубого отсчета осуществляет блок коррекции ошибки.

Погрешность в предлагаемом преобразователе не превышает «веса» младшего разряда точного отсчета, так как корректировка ссдержимого счетчика грубого отсчета осуществляется. по содержимому счетчика точного отсчета.

Использование в многоканальном преобразователе угла поворота вала в код коммутаторов, блока коррекции ошибки, дополнительного счетчика и соответствующих связей между блоками повышает точность работы устройства по сравнению с аналогичными устройствами, решающими ту же задачу.

Формула изобретения

Многоканальный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатели грубого и точного отсчетов, выходы кото- 35 рых подключены к входам группы нулевых детекторов, генератор импульсов, подключенный к первому входу первого вентиля, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, первый выход счетчика точного отсчета под- 40 ключен к первому входу регистра, счетчик грубого отсчета и шифратор, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения точности, в него введены коммутаторы, блок коррекции ошибки и дополнительный счетчик, выход ко- 45 торого непосредственно подключен к одним входам первого и второго коммутаторов, другие входы которых соединены соответственно с выходами группы нулевых детекторов, и через шифратор соединен с первыми входами второго вентиля, третьего коммутатора и блока коррекции ошибки, а выходы первого и второго коммутаторов подключены соответственно к первым входам первого и второго триггеров, второй вход первого триггера соединен с выходом третьего вентиля, с первым входом третьего триггера и с вторым входом второго вентиля, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выход которого соединен с первым входом четвертого вентиля, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход — к первому входу счетчика точного отсчета, второй выход которого соединен с вторыми входами блока коррекции ошибки и третьего коммутатора. выход которого подключен к второму входу регистра, а третий вход — к третьем входч блока коррекции ошибки и к первому выходу счетчика грубого отсчета, второй выход которого соединен с третьим входом регистра, а первый и второй входы— подключены соответственно к выходам первого вентиля и блока коррекции ошибки, выход блока питания через нулевой детектор подключен к первому входу пятого вентиля, второй вход которого соединен с выходом четвертого триггера, а выход — с первыми входами третьего и шестого вентилей, вторые входы которых подключены соответственно к выходам третьего триггера, второи вход которого соединен с выходом шестого вентиля, с четвертым входом блока коррекции ошибки и с первым входом четвертого триггера, второй вход которого соединен с управляющими входами каждого счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Дроздов Е. А. и др. Автомачнческое преобразование и кодирование информации.—

«Советское радио», М, 1964, с. 200

2. Авт. св. Х 437120, кл. G 08С 9/04, 1973 (прототип).

537371

Составитель И. Загорбинина

Техред М. Семенов Корректор А. Галахова

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2529/17 Изд. № 1805 Тираж 830 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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