Преобразователь угла поворота вала в код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 16355О4 (61) Дополнительное к авт. С1вид-ву— (22) Заявлено 1с.07.76 (21) 2385727, 18-24 (51) Ч.Кл.- 6 08 С 9 04 с присоединением заявки М—

Государственный комитет (23) Приоритет— (43) Оп1 бликова1ю 30.11.78, Б1о,i.л,eToliь ¹ 44 (45) Дата опублик1::,ация описания 30.! 1.!8

ll0 делам изобретений и открытий (53) x !, 681.32о (72) Авторы изобретения

А. К, Смирнов, И. П. Глаголев и В. Д. Фатеев;-(71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД

Изобретс1гие относится к области а втоматик и и вычислительной техники, .в частности:к преобразователям аналоговой всл1ичины,в код, и,может быть использовано для связи аналоговых исгочников информаци и с цифровым вычислительным устройством.

Известны преобразователи угла поворота лала 1в код, содержащие фазов ращатель, выходы которого через формирователи старт- и стоп-импульсов подключены coîòветственно к первому и второму входам измерителя 1временных .интервалов, к третьему входу которого 1подключен генератор им пульсо в.

Известен преобразователь,,в,копорый для синхронизации частоты генератора,импульсо|в с частотой выходных сигналов фазовращателя вводят блок автоподстройки частоты генератора;им пульсов (1).

Недостатком таких, преобразователей является сложность вы1полнения блока авT0IIIoдстройки частоты.

Иззестен также преобразователь, 3 который для исключения вл1ияния изменения частоты выходных сигналов фазовращателя 1вводят счетчик периода выходных GHTналов фазовращателя (2). Код счетчика временного интервала, пропорционального разности фаз выходных сигналов фазовращатсля, и код счетчика периода поступают в вычислительное устройство, где

:.1роиз водится деление первого кода на второй. Полу чснный после деления код пропорционален разности фаз сигналов фазовращатсля илп пропорционален измеряемому углу в пределах полюсноi o деления. Недостаток такого преобразователя состоит 1в необходимости применения вычислительного устройства. Это усложняет аппаратуру и процесс, проведения и сп ы та11и11.

Наиболее близкое к изобретению техническое решение — преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, выходы которого через формирователи старт- и стоп-импульоо в подключены соответственно к первому и второму 1входам измерителя временных 1н1тсрвалов, ге нератор импульсов, подключенный к третьему входу измерителя временных интервалов, сч-.еч«дк периода, злемент И.:1сто-111иь командbi «П1 ск», 11031: IIO IOHIII>III Iv IC .ТВертому Bxo I>, 11змсрптсля врсмснных п11 "срва25 "oB и к -xoJ) начальной установки счетчиТо iHoTo 1>Tc IeTa. Выход1-.1 счетчиков;lieриода и точного отсчета подключены к регпстч "-, м, соед11н;111ы м с у1 .р1111л >1lощ11м11 входах!11 дво:1 1111!х дел«1телеll, счетные вхозО ды которых сосд II,eHI:i с выходом генсрато630004 ра импульсов, а выходы чгрез, вентили подключены к другим делителям. Выходы одII0r0 lHa arHx делителей через элемент сравнения подключены к другим входам вентилей, а выходы другого дел итгля подключены к Выходном ч .рг НсТр1 (31.

Недостатком известного устройства яв;IHåTcÿ его сложность и низкое бь3стоодейl ствие. Для выполнения с перации деления ,. еобходимы три регистра, четыре счетчика и олок сравнения, разрядность, которых

,Завна разрядности счетчика перлпда. Операция дглгl!Hя выполняется в два этапа.

На перовом этапе формируют код периода и код временного HHTBplBBëà, а на втором этапе выполняют операцию деления, длительность которой определяется вгличнной кода Л,, „временного интервала, Поско7bку частота выходных им пульсов делителя

3астоты на код временного интервала в

У„.„раз,мг3:ьше частоты тактовых импульсов, то операция деления занимает зна ппельпог время.

Цгль изобретения — — упрощение преобразователя и .павышг.-3нг его быстродействия.

Поставле.Зная цгль достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код введены блок элементов И, дзоичный умнож3итель, синхронизатор,,реверспвный с летчик, Tp!IÃòéo, элементы задержки ы

ИЛИ. Выход формирователя старт-импульсов п одкл3счгн к одному ыз входов блока элементов И Ie!Iocpe.ICTBeHIIO и к o,:I:!0ìó

ыз входов счетчика периода через элемент задержки, выход которого соединен с другим входом блока элемгнтов И. Выход ггНераТора импульсов подключен к одным пз входов двоичного умножитгля н элемента

И H друпому входу счетчика перно.ra. Выход двоичного умножителя соединен с одним из входов синхронизатора, другой вход которого объединен с одним из входов эле.4аНТа ИЛИ .H HO K. Ilo IPH .к lIIGpBDMQ выход измерителя временных интервалов, второй и третий выходы которого соедичгны соответственно с первыми входами;ргл3грсивно: о счетчика и триггера, выход которого соединен с дру.-им входом элемента И. Зыход элемента И подключен к друтому !

3ûäó элемента ИЛИ, выход кото р0I 0 сос. инен с другим входом счетчика точного отсчета. Выходы синхронизатора подключены к второму и третьему входам ревер"ивного счетчика, выход которого соединен вторым входом триггера, третий вход ко-.îр0. о соединен с источ3гиком команды

:, Пуск».

Такой преобразователь позволяет значительно сократить объем оборудования и повысить быстродействие.

На чертеже показана структурная схема lIIpcOi6p330вателя угла в код.

Преобразователь содержит фазовращагель 1, IBblxo+bl которого через формирователь 2 старт-импульсов;и,формирователь 3 стан-им пульсов подключены к измерителю

4 временных интервалов. Генератор 5и:мпульсов п одключен к третьему входу измерителя 4 временных интер валов, .к счетчику б периода, к счетному входу дволчного умножителя 7 и через последовательно включгнныг элемент И 8 и элемент ИЛИ 9 — к входу счетчика 10 точного отсчета. Выходы разрядов счетчика б периода через блок 11 элементов И под ключены к входам разрядов двоичного умножителя 7, выход которого через синхронизатор 12 подключен к входу сложения реверсивного счетчика 13.

Пер)вый выход измерителя 4 временных

:Iíòåðвалов подключгч к Bxoõ начальной установки ргверсив IOго счетчика 18, второй выход — к друглм входам элемгнта

ИЛИ 9 и синхронизатора .12, третий выхс д — .к единичному входу триггера 14.

Источник 15 команды «Пуск» подключен к четвертому входу измерителя 4 временных .интервалов, к входу начальной установки счетчика 10 точного отсчета и к нулевому входу триггера 14, единичный выход которого подключен к управляющему входу элемента И 8. Другой выход синхронизатора 12 подключен к входу вычитания реверсивного счетчика 18, выход которого подкл3очен к нулевому входу триггера 14. Выход формирователя 2 старт-им пульсов подк:почен к управляющему входу блока 11 элементов И и через элемент 1б задержки — к выходу начальной vcTBHO!BKII счетчика б периода.

Преобразователь работает следующим о бр азом.

N„

f i.y. — fr ii. g о

5

Зо

На выходе фазовращателя 1 вырабатываются сигналы, сдвинутые l!I0 фазе на величину, пропорциональную углу поворота вход!ого Bllл Формирователи 2 и 8 вырабатывают старт- и стоп-импульсы из выходных сигналов фазовращателя 1. Счетчик б периода непрерывно считает выходные импульсы генератора 5. По каждому стартимпульсу содержимое счетчика б через блок 11 элементов И переписывается в регистр двоичного умножителя 7. После этого счетчик G,ïåðèîäà устанавливается в

«0» выходным сигналом элемента 1б задержки. В результате по каждому стартимпульсу |в репистр двоичного умножителя записывается код N,,периода выходно-0 сигчала фазовращателя 1. В двоичном умпожителе 7 производится умножение частоты f,,„генератора 5 импульсов на код N,„.

Выходная частота f „,. двоичного умножителя 7 имеет вид где Л, — емкость счетчика двоичного множглтгля.

635504

По команде «Пуск» производит:я устаночка счетчика 10 точного отсчета }i триггера 14,в «О». Первый старт-импульс после команды «Пуск» производит установку в

«О» реверсивного счетчика 13.

На выходе измерителя 4 временных инТЕ1РВаЛОВ фОРМгИРУЕтСЯ ОДНа ИЛИ НЕСКОЛЬКО пачек импульсов в зависимости от,режима работы измерителя 4. Импульсы каждой п1ачки поступают через элемент ИЛИ 9 на вход счетчика 10 точного отсчета и на вход синхронизатора 12. Частота импульсов в

ПаЧ КЕ РаВНа /и., ЕСЛИ .На ВХОД СИНХРОНИзатора 12 одновременно поступают выход- 15 ные .импульсы измерителя 4 временных интервалов и двоичного умножителя 7, то на

ВЫХОДЕ СИНХрОНИЗатора ИМПУЛЬСОВ гНЕт. ЕСли в момент прихода импульса с двоичного умножителя 7 импульс с измерителя 4 от- 20 сутствует, то выходной импульс синхронизатора поступает на,вход сложения реверсивного счетчлка.

При отсутспвли импульса с двоичного 25 умножителя 7 в момент прихода импульса с измерителя 4 выходной импульс синхронизатора посту пает íà вход вычитания реверсивного счетчика. Поскольку частота f, „ больше частоты fi." то за.время воздсй:T- зо вия пачки импульсов,реверсивный счетчик работает на вычитание. Момент Окончания пачки импульсов соответствует формированию стоп-,импульса. При этом триггер 14 устанавливается в состояние «1» сигналом З5 с третьего выхода измерителя 4 л открывается .вентиль 8, выходные импульсы котороГО, СЛРДУIОЩИЕ С IBCTOTOH fr.и., ПОДОЧИТЫВаются счетчи" îì .10 точного отсчета.

На вход сложения реверсивного счет и1— ка 18 с выхода синхронизатора 12 поступают импульсы с частотои f,, Когда ревсрcHIBHblII счетчик 18 устанавливается в «О», на его выходе формируется импульс, устанавливающий триггер 14,в состояние «О».

При измерени,i угла по мгновенному значению сдвига фазы цикл измерения заканчивается. Время t между старт-мпульсом HHчала счета и нулевым значением реверсивного счетчика Определяется выражением

1 в. и. Л в.и. 1 о

4 т ° NH 1г.и.

55 где N,, — число импульсов в,пачке, соот ветст1вующей,временному интервалу от старт- до стоп-импульСB.

N = t ° f,„. = " . N,. и

GO

Код в счетчике 10 точного отсчета в конце измерения

В результате погрешность от изменения

:1астоты Выходных сигналов фазовращатеЛ и К О 1 П:. i " И Р 3 С T 11 .

Если измеритель 4 временных .интервалов;1нтегриру1оший, т. е. формирует несколько пачек импульсов за время измерения Одного значения угла, то старт-импульс следующего, временного интервала устанавливает реверсивный счетчик в «0», и цикл измерения повторяется. В счетчик 10 точного отсчета заносится код следующего мгновенного значения угла поворота. В конце измерения в счетчике 10 точного отсчета представляется код среднего .значения угла поворота вала за время измерения.

Поскольку частота зыходных импульсов дво11чного умнож1ителя 7 предлагаемо1о преобразователя значительно выше частоты выходных импульсов делителя частоты известного, а процесс вычисления производится одновременно с процессом измерения, то быстродействие предлагаемого преобразователя значительно выше извест11, О

Д во;1чный умножитель предлагаемого преобразователя состоит из регистра, счетч:1ка, блока элементов И и элемента ИЛИ.

Число разрядов двоичного умножптеля равно числу разрядов счетчика, периода, Ч11сло разря 1оз .)сверспВИОГО счетчи ка не прегышаст трек.

В известном преобразователе число разрядов всех регистров, счетчиков и блоков ср11В ения равно 111сл . разрядов счетчика It.ð:Iода. Таким образом, оборудование, неооходпмое для выполнения операции деления в предлагаемом пгреобразоватсле почтен В полов:гну меньше оборудования, и ед;1азначе1 :.Ого для тех же целей в Ipoтотипс.

Преимущество предлагаемого преобразователя перед 1".звестнымп преобразователями аналоги-ИНОГО Наэиачения Выражается В .-10выше:Iнох! быстродеиствии.

Экономический эффект от использо ванпя предлагаемого преобразователя состоит iB сокращении оборудо вания и упрощении;процесса проведения его испытаний.

Формула изобретения

Преобразователь угла .поворота ва ча В код, содержащий фазовращатель, выходы которого через формтрователи старт- и стоп-импульсов подключены соответ твенно к первому и второму входам измерителя временных .ИнтерBàëoâ, генератор импульсов, подключенный к третьему входу измерителя временных интервалов, счетчик периода, элемент И, истэч:шк команды

«Пуск», подключенный к четвертому входу измерителя временных интервалов и .к входу начальной установки счетчика точного отсчета, отл,и чающий ся тем, что, с

635504!

1 1

Составитель Н. Назаркииа! < д;)кTop Т. Рыбааова Tc;

Заказ 846,. 1265 Изд. М 754 Тираж 721 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений ii открытий

Москва, уК-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип.. .арьк. )))пак пред, «Па вант» пе 1r)IO упро@ения H IIOBbIIII )HHiI быCTp03Priствия преобразователя, в него введены блок элементов И, двоичный умножитель, синхронизатор, реверсивный,счетчик, триггер, элементы задержки и ИЛИ, выход фо)рмирователя старт-импульсов подключен .к одному. из входов блока элементов И нс)посредственно и к одному из входов счетчика

Пар)ИОедс)В ЧЕРЕЗ ЭЛЕМЕНТ,эа IQpiKKH, ВЫХОД которого соединен с другим входом блока элементов И, выход тенератора импульсов

ПОДКЛ1ОЧЕН К ОДНИМ ИЗ ВХОДОВ ДВОИЧНОГО умножителя и элемента И к другому входу счетчика периода, выход двоичного умножителя соединен с одним из входов синхронизатора, другой;вход которого объединен с одним из входов элемента ИЛИ и подключен .к,перво)му )выходу измерителя временных )интер)вало)в, второй и третий выходы которого соединены соответственно с

IlåðâüèH вхо1ами ревероивио."о счетчика и триггера, выход которого соедииеч с другим входом элемента И, выход эл мента И лодключе)н к другому входу элеме.:ra ИЛИ, 5 выход которого соед)инеи с другим входом счетчика точного отсчета, выходы синхронизатора подключены к,второму и третьему входам )реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторым входом тригге10 ра, третий вход:которого соединен с источии)ком команды «П)уск».

Источники информац)ии, принятые во внимание при экспертизе:

15 1. Автор кое свидетельство СССР

¹ 345500, кл. G 08 С 9/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 402827, кл. G 01 R 25 00, 1972.

3. Патент США ¹ Зб63956, кл. 324 — 83, 1972.