SU1115080A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОЩ)ТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому входу первого элемента И и через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр - к входу синуснокосинусного датчика угла и к первому входу формировател  кода квадранта, один выход синусног-косинусного датчика угла подключен к второму входу формировател  кода квадранта и через первый выпр митель - к одному входу компаратора, другой выход синуснокосинусного датчика угла подключен к третьему входу формировател  кода квадранта и через последовательно соединенные фазосдвигаищий элемент и второй выпр митель - к другому входу компаратора, выходы компаратора подключены к установочным входам первого триггера, пр мой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, блок пуска, один вход которого соединен с источником команды ПУСК, а выход подключен к третьему входу первого элемента И, счетчик, выход которого подключен к одному входу блока выдачи кода, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  быстродействи  преобразовател , в него введены второй триггер, второй , третий и четвертьй элементы И, элемент ИЛИ и дешифратор, при этом генератор импульсов, инверсный выход первого триггера и выход блока пуска подключены к первому, второму и третьему входам соответственно второго элемента И, пр мой и инверсный выходы первого триггера подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с источником команды ПУСК, а выходы подключены к установочным входам второго триггера, пр мой и инверсный выходы второго триггера подключены к чётвертьм входам первого и ел второго элементов И соответственно и к первым входам дешифратора, вторые о входы которого соединены с выходами 30 формировател  кода квадрантов, а выходы дешифратора подключены к другим входам блока выдачи кода, выходы первого и второго элементов И через элемент ШШ подключены к входу счетчика, а пр мой выход первого триггера.подключен к второму входу блока пуска.

Description

Изобретение относитс  к автоматик и вычислительной технике и может быт использовано дл  св зи аналоговых ис точников информации с микропроцессорами . Известно устройство, содержащее синусно-косинусный датчик, выходы ко торого подключены к входам блока формировани  кода, генератор импульсов , выход которого подключен к первому входу элемента И непосредственн и к входу синусно-косинусного датчика через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр, два выпр  мител , вход одного из которых подключей к первому выходу -синусно-коси нусного датчика, первый компаратор, выходы которого соединены с входами первого триггера, выход которого под ключен к втордму входу злемента И, источник команды ПУСК, выход которог подключен к одному из входов блока пуска, выход которого соединен с третьим входом элемента И, второй триггер, счетчик, фазоинвертор, второй компаратор и дискриминатор уров .н , причем вход другого выпр мител  подключен К второму выходу синуснокосинусного датчика, входы дискриминатора уровн  соединены с выходами выпр мителей, а выход - с первыми входами компараторов, вторые входы которых соединены с входом синуснокосинусного датчика непосредственно и через фазоинвертор, выходы второго компаратора соединены с входами второго триггера, выход которого подключен к четвертому входу элемента И выход которого соединен с входом счетчика, другой вход блока пуска со единен с одним из выходов второго компаратора lj . Другое известное устройство содер жит синусно-косинусный датчик, выходы которого подключены к входам блока формировани  кода, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу злемента И непосредственно и входу синусно-косииусного датчика через последовательно соеди .ненные делитель частоты и фильтр, вьшр митель, выход которого подключен к одному из входов компаратора, выходы которого соединены с входами первого триггера, выход которого соединен с вторым входом злемеита И, второй триггер и блок пуска, один из входов которого соединен с источником команды ПУСК, а выход - с третьи входом элемента И, выход которого подключен к входу счетчика, два двухПозиционных переключател  и фазоинвертор , причем выходы синусно-косинусного датчика через первый двухпозиционный переключатель, управл ющий вход которого соединен с выходбм блока формировани  кода, подключен к входу выпр мител , вход фазоинвертора соединен с выходом фильтра, выходы фазоинвертора и фильтра через второй двухпозициоиньй переключатель подключены к другому входу компаратора, выходы которого соединены с двум  другими входами блока пуска, а один из них, кроме того - со счетным входом второго триггера, выход которого соединен с управл ющим входом второго двухпозиционного переключател  z . Недостатком указанных устройств  вл етс  их низкое быстродействие, обусловленное необходимостью применени  инерционных вьтр  ттелей со сглаживанием и задержкой момента формировани  результата измерени  относительно момента подачи команды ПУСК на установочные входы устройств. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому входу первого элемента И и через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр к - входу синусно-косинусного датчика угла и к первому входу формировател  кода квадранта, один выход синуснокосинусного датчика угла подключен к второму входу формировател  кода квадранта и через первый выпр митель - к одному входу компаратора, другой выход синусно-косинусного датчика угла подключен к третьему входу формировател  кода квадранта и через последовательно соединенные фазосдвигакщий элемент и второй выпр митель к другому входу компаратора, выходы компаратора подключены к установочным входам первого триггера, пр мой выход которого подключен к второму входу первого злемента И, блок пуска, один вход которого соединен с источником команды ПУСК, а выход подключен к третьему входу первого элемента И, .счетчик,выход которого подключен к одному входу блока вьщачи кода, один выход компаратора переключен к другому входу блока пуска, а выход перво3 .11

го элемента И подключен к входу счет) .чика З.

Недостатком известного преобразовател   вл етс  невысокое быстродействие , св занное с наличием времени ожидани  от импульса пуска до стартимпульса .

Цель изобретени  - повышение быст--. родействи  преобразовател .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов , подключенный к первому входу первого элемента И и через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр - к входу синусно-косинусного датчика угла и к первому вхо .ду формировател  кода квадранта,один выход синусно-косинусного датчика угла подключен к второму входу формировател  кода квадранта и через первый выпр митель - к одному входу компаратора , другой выход синусно-косинусноТо датчика угла,подключен к третьему входу формировател  кода квадранта и через последовательно соединенные фазосдвигающий элемент и второй выпр митель - к другому входу компаратора , выходы компаратора подключены к установочным входам первого триггера,

пр мой выход которого подключен к ВТО

рому входу первого элемента И, блок пуска, один вход которого соединен с источником команды ПУСК, а выход подключен к третьему входу первого элемента И, счетчик, выход которого подключен к одному входу блока вьщачи кода, введены второй триггер, второй, третий и четвертьй элементы И, элемент ИЛИИ дешифратор, при этом генератор импульсов, инверсный выход первого триггера и выход блока пуска подключены к первому, второму и третьему входам соответстввенно второго элемента И, пр мой и инверсный выходы первого триггера подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элемент.ов И, вторые входы которых соединены с источником команды ПУСК, а выходы подключены к установочным входам второго триггера пр мой и инверсный выходы второго триггера подключены к четвертым входам первого и второго элементов И соответственно и к первым входам дешифратора , вторые входы которого соединены с выходами формировател  кода квадрантов, а выходы, дешифратора под804

ключены к другим входам блока вьщачи кода, выходы первого и второго элементов И через элемент ИЛИ подключены к входу счетчика, а пр мой выход первого триггера подключен к второму входу блока пуска.

На фиг. 1 представлена структурна  схема преобразовател  на фиг.2 временна  диаграмма его работы.

Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1 угла, первый выход которого соединен с входом выпр мител  2 непосредственно, а второй выход - с входом выпр мител  3 через

фазосдвигающий элемент 4, компаратор 5, входы которого соединены с выходами выпр мителей 2 и 3, а выходы - с входами первого триггера 6, пр мой выход которого подключен к одному

из входов блока 7 пуска, второй триггер 8, пр мой и инверсный выходы которого , соединены соответственно с первыми входами элементов И 9 и 10, вторые входы которых соединены с

соответствующими выходами первого триггера 6, третьи входы - с.выходом блока 7 пуска, четвертые-входы - с выходом генератора 11 импульсов, а выходы ч-ерез элемент ИЖ 12 - с вхо-

дом счетчика 13, элементы И 14 и 15, первые входы которых соединены с другим входом блока пуска и с выходом источника 16 команды ПУСК, вторые входы - с пр мым и инверсным выходами триггера 6, а выходы с входами R

и 5 триггера 8 соответственно, делиг тель 17 частоты, вход которого подключен к выходу генератора 11 импульсов , а выход через фильтр 18 - к входу синусно-косинусного датчика 1 и к одному из входов формировател  19 кода квадранта, другие входы которых соединены с вЬгходами синусно-косинусного датчика 1, а выходы - с входами

дешифратора 20, другие входы которого соединены с выходами триггера 8, а выходы - с управл ющими входами блока 21 выдачи кода, .вход которого подключен к выходу счетчика 13, а выход  вл етс  выходом преобразовател .

Преобразователь работает следукщим образом.

Выходные тактовые импульсы генератора 11 через делитель 17 частоты подаютс  на фильтр 18, формирующий синусоидальное напр жение питани  U(j дл  синусно-косинусного датчика (СКЦ) 1 угол поворота ротора которого измер - етс . С выходных обмоток СКД снимают с  модулированные в функции синуса и косинуса угла поворота S напр жени  одно из которых подаетс  на вход выпр мител  2 непосредственно, а друго на вход выпр мител  3 через фазосдви гающий элемент 4, осуществл ющий сдвиг фазы этого напр жени  на четверть периода. Выпр мители 2 и 3 (без элементов сглаживани ) осуществл ют независимо друг от друга де- . тектирование поданных на их входы на пр жений (фиг.2а). Компаратор 5 формирует импульсы в моменты равенства выходных напр жений выпр мителей 2 и 3, причем на первом выходе компарато ра по вл ютс  импульсы, соответствую клцие положительному градиенту выходного напр жени  вьшр мител  2 (фиг. 2S) на втором выходе - импульсы, соответствукндие положительному градиенту выходного напр жени  вьшр мител  3 (фиг.2&). Эти импульсы поступают на раздельные входы триггера 6, поочередно перебрасыва  его из одного устойчивого положени  в другое (фиг.2 Ч тл Q ). Напр жени  выходных обмоток СКД 1, кроме того, подаютс  на формирователь 19, который в зависимости от знака фазы этих напр жеНИИ относительно напр жени  питани  Un датчика формирует код квадранта угла поворота и сигналы управлени  дешифратором 20. Импульсный сигнал пуска (команда ПУСК) с выхода источника 16 поступает на установочный вход блока 7. Если этот сигнал поступил в момент времени IQ (фиг.2е), предшествующий по влению на пр мом выходе триггера 6 .(фиг.22) очередного пр моугольного импульса с длительностью 1-, пропорцио нальной углу поворота 9 , то сигнал ис- очника 16 через открытый элемент И 15. проходит через вход $ триггера 8 и устанавливает его в положение 1 (фиг.2 и) при котором разрешающий потенциал логического уровн  1 с пр мого выхода этого триггера (фиг.2:К) подготавливает элемент И 9, а запрещающий потенциал логического уровн  О - блокирует элемент И 10. этого-в момент времени, соот- вётствукнций ближайшему (к моменту времени io ) перепаду потенциалов на выходах триггера 6, блок 7 пуска фор мирует разрешающий потенциал на врем , соответствук цее длительности цик ла измерени  (фиг.2 ц), т.е. на врем , завис щее от программы определени  кода угла поворота, устанавливаемой в блоке 7 (на фиг.2у показан случай установки такой программы по двум временшлм интервалам). Этрт разрешающий потенциал подаетс  на соответствукндий управл ющий вход элемента И 9, открывает его и разрешает поступление тактовых импульсов генератора 11 через элементы И 9 и ИЛИ 12 на вход счетчика 13 (фиг.2к). Результат измерени , формируемый счетчиком, через блок 21 выдачи кода поступает на выход устройства в форме пр мого кода или его дополнени  до величины N , что зависит от состо ни  дешифратора 20, управл ющего блоком 21 вьщачи кода. Допустим, что импульсный сигнал, пуска (команда ПУСК) поступил на установочный вход блока 7 в мсиент времени (фиг.2д), когда триггер 6 находитс  в положении 1 и на его пр мом выходе был потенциал логического уровн  1 (фиг.21). В этом случае в код преобразуетс  длительность пр моугольного импульса с инверсного выхода триггера 6 (фиг.2а), т.е. ближайшего пр моугольного импульса, несущего полезную информацию об измер емом параметре . Поэтому сигнал пуска с источника 16 через открытый элемент И 14 проходит на вход R триггера 8 и устанавливает его в положение О (фиг. 2 АЛ, н )., при котором разрешающий потенциал логического уровн  1 с инверсного выхода этого триггера (фиг.2н) подготавливает элемент И 10, подключенный к инверсному вькоду триггера 6, а запрещающий потенциал логического уровн  О блокирует элемент И 9. После этого в момент времени, соответствукнций ближайшему (к моменту времени ig) перепаду потенциалов на выходах триггера 6, блок 7 пуска формирует разрешающий потенциал на врем , соответствукнцее дпительности цикла измерени  (фиг,2о). Этот разрешающий потенциал подаетс  на соответствующий управл ющий вход элемента И 10, открывает его и разрешает поступление тактовых импульсов генератора 11 через элементы И 10 и ИПИ 12 на счетчика 13 (фиг.). Результат измерени , формируемый счетчиком 13 через блок 21 выдачи кода, управл емый

дешифратором 20, поступает на выход устройства в форме пр мого кода или его дополнени  до величины N ,т)ах

Форма вьщачи результата измерени  (пр мой код или его дополнени  до величины N гпах ) зависит от номера квадранта (определ етс  формирователем 19) и временного положени  импульса запуска относительно пр моугольного импульса с пр мого выхода триггера 6 (определ етс  триггером 8). Например, в нечетных квадрантах

(1.3)при увеличении угла поворота формируемый счетчиком 13 результат . измерени  увеличиваетс  (если кодируетс . длительность пр моугольного импульса с пр мого выхода триггера 6)

или уменьшаетс  (если кодируетс  длительность пр моугсхпьного импульса с . инверсного выхода этого зце триггера) Значит, результат измерени  должен быть выдан соответственно в форме пр мого кода или его дополнени  до величины S tna к В четных квадрантах

(2.4)наблюдаетс  обратна  зависимость .

Форма вьщачи кода определ етс  дешифратором 20, входы которого подключены к выходам формировател  19 (на одном выходе формируетс  сигнал, соответствующий нахождению 0 в нечетных квадрантах, на другом - в четных квадрантах) и триггера 8, а выходы к управл ющим входам блока 21 вьщачи кода. Таблица по сн ет логику работы дешифратора 20, построенного, например , на элементах И и ИЛИ.

Обар1Й код угла поворота б определ етс  по коду квадранта формировател  19 (старшие разр ды) и пр мому или дополнительному коду счетчика 13 (младшие разр ды).

Таким образом, преобразователь обеспечивает формирование и вцдачу результата измерени  за меньшее по сравнению с прототипом врем , что особенно важно, например, в многоканальном режиме .его работы. За счет уменьшени  времени измерени  увеличиваетс  быстродействие устройства.

Экономический зффект от использовани  предлагаемого 1 реобразрвател  определ етс  его техническими преимуществами .

1,3 1,3

2,4 2,4

римечание. Np- соответственно пр мой код и N - его до- , полнение до величины Nntox

Claims (1)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОЦрТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор импульсов, подключенный к первому входу первого элемента И и через последовательно соединенные делитель частоты и фильтр - к входу синуснокосинусного датчика угла и к первому входу формирователя кода квадранта, один выход синусяог-косинусного датчика угла подключен к второму входу формирователя кода квадранта и через первый выпрямитель - к одному входу компаратора, другой выход синуснокосинусного датчика угла подключен к третьему входу формирователя кода квадранта й через последовательно соединенные фазосдвигающий элемент и второй выпрямитель - к другому входу компаратора, выходы компаратора подключены к установочным входам первого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, блок пуска, один вход которого соединен с источником команды ПУСК, а выход подключен к третьему входу первого элемента И, счетчик, выход которого подключен к одному входу блока выдачи кода, о т л и ч а* ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены второй триггер, второй, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ и дешифратор, при этом генератор импульсов, инверсный выход первого триггера и выход блока пуска подключены к первому, второму и третьему входам соответственно второго элемента И, прямой и инверсный выходы первого триггера подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с источником команды ПУСК, а выходы подключены к установочным входам второго триггера, прямой и инверсный выходы второго триггера подключены к четвертым входам первого й второго элементов И соответственно и к первым входам дешифратора, вторые входы которого соединены с выходами формирователя кода квадрантов, а выходы дешифратора подключены к другим входам блока выдачи кода, выходы первого и второго элементов И через элемент ИЛИ подключены к входу счетчика, а прямой выход первого триггера.подключен к второму входу блока пуска.

   а»,.. 11J 508,0.