Перетворювач кута повороту вала в код

Перетворювач кута повороту вала в код, що містить фазообертач, вихід якого з'єднаний з входом першого нуль-компаратора, другий нулькомпаратор, послідовно з'єднані генератор імпульсів, подільник частоти, формувач напруги живлення фазообертача, вихід якого з'єднаний з одним входом першого елемента І, другий вхід якого підключений до виходу генератора імпульсів, а вихід з'єднаний з інформаційним входом лічильника, вихід якого з'єднаний з інформаційним входом регістра, який відрізняється тим, що у нього додатково введені другий і третій елементи І, два розподільники імпульсів, другий і третій тригери, блок елементів затримки, перший вихід якого з'єднаний з входом керування регістра, а другий з входом початкової установки лічильника, виходи першого і другого нуль-компараторів з'єднані ВІДПОВІДНО з об'єднаними першим входом другого елемента І і одним S-входом другого тригера, з об'єднаними першим входом третього елемента І і одним S-входом третього тригера, виходи другого і третього тригерів з'єднані з другими входами другого і третього елементів І ВІДПОВІДНО, виходи другого і третього елементів І з'єднані ВІДПОВІДНО З об'єднаними першими входами першого тригера і першого розподільника імпульсів, з об'єднаними другим входом першого тригера і першим входом другого розподільника імпульсів, додатковий вхід подільника частоти з'єднаний з другими входами першого і другого розподільників імпульсів, перший і другий виходи яких з'єднані ВІДПОВІДНО З ІНШИМИ S- і R-входами ВІДПОВІДНИХ тригерів, вихід третього елемента І з'єднаний з входом блока елементів затримки, вихід формувача напруги живлення фазообертача - з входом другого нулькомпаратора Винахід відноситься до області автоматики й обчислювальної техніки і може бути використаний для підвищення перешкодозахищеності перетворювача кута повороту вала в код Відомий перетворювач кута повороту вала в код (А Е Зверев и др Преобразователи угловых перемещений в цифровой код, «Энергия», 1974 г, стр 78), що містить датчик вал-фаза, перший і другий нуль компаратори, тригер, елемент І, лічильник, генератор імпульсів Суттєвими ознаками аналога і винаходу, що збігаються, є - датчик вал-фаза, що виконує функції фазообертача, - перший і другий нуль компаратори, тригер, елемент І, лічильник, генератор імпульсів, що виконують функції перетворювача кута повороту вала в код Недоліком аналога є низька перешкодозахищеність перетворювача кута повороту вала в код при виникненні імпульсних перешкод на входах елементів І або нуль компараторів Найбільш близьким по технічній сутності є перетворювач кута повороту вала в код (Г Шмид Устройства и принцип действия преобразователей аналог-код, перевод ҐОНТИ № 4211(71), 1971г, стр 210, рис IV 10), що містить фазообертач, вхід і вихід якого через перший і другий нуль компаратори ВІДПОВІДНО підключені до входів тригера, вихід тригера і вихід генератора Імпульсів підключені до входів елемента 1, вихід якого підключений до інформаційного входу лічильника, виходи розрядів лічильника підключені до інформаційних входів першого регістра, і шину живлення, підключену до входу фазообертача Недоліком прототипу є низька перешкодозахищеність при виникненні імпульсних перешкод на входах нуль компараторів, на обмотці збудження фазообертача (опорному сигналі) і на виході фазообертача (фазному сигналі) При цьому, можуть спрацювати нуль компаратори як опорного, так і фазного сигналів, і зміниться інтервал часу на ви о ю 50224 ході тригера і КІЛЬКІСТЬ імпульсів на вході лічильника Отже, код кута в регістрі не буде відповідати істинному куту повороту фазообертача В основу винаходу поставлена задача підвищення перешкодозахищеності перетворювача кута повороту вала в код шляхом тимчасового стробування опорного і фазного сигналів Поставлена задача досягається тим, що в перетворювач кута поворота вала в код, що містить фазообертач, вихід якого з'єднаний з входом першого нуль компаратора, другий нуль компаратор, послідовно з'єднані генератор Імпульсів, подільник частоти, формувач напруги живлення фазообертача, вихід якого з'єднаний з одним входом першого элемента І, другий вхід якого підключений до виходу генератора імпульсів, а вихід з'єднаний з інформаційним входом лічильника, вихід якого з'єднаний з інформаційним входом регістра, в нього додатково введені другий і третій элемента І, два розподілювача імпульсів, другий і третій тригери, блок злементів затримки, перший вихід якого з'єднаний з входом керування регістра, а другий - з входом початкового установлення лічильника, виходи першого і другого нуль компараторів з'єднані ВІДПОВІДНО з об'єднаними першим входом другого элемента І і одним S-входом другого тригера, з об'єднаними першим входом третього элемента І і одним S-входом третього тригера, виходи другого і третього тригерів з'зднані з другими входами другого і третього злементів І ВІДПОВІДНО, виходи другого і третього злементів І з'єднані ВІДПОВІДНО З об'єднаними першими входами першого тригера і першого розподільника імпульсів, з об'єднаним другим входом першого тригера і першим входом другого розподільника імпульсів, додатковий вхід подільника частоти з'єднаний із другими входами першого і другого розподільників імпульсів, перший і другий виходи яких з'єднані ВІДПОВІДНО З ІНШИМИ S- і R-входами ВІДПОВІДНИХ тригерів, вихід третього елемента І з'єднаний із входом блока елементів затримки, вихід формувача напруги живлення фазообертача - із входом другого нуль компаратора Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак винаходу і технічного результату полягає в такому Завдяки тому, що в перетворювач кута повороту вала в код додатково введені другий і третій елементи І, два розподільники імпульсів, другий і третій тригери, блок елементів затримки, перший вихід якого з'єднаний з входом керування регістра, а другий - із входом початкової установки лічильника, виходи першого і другого нуль компараторів з'єднані ВІДПОВІДНО з об'єднаними першим входом другого елемента І і одним S-входом другого тригера, з об'єднаними першим входом третього елемента І і одним S-входом третього тригера, виходи другого і третього тригерів з'єднані з другими входами другого і третього елементів І ВІДПОВІДНО, виходи другого і третього елементів І з'єднані ВІДПОВІДНО з об'єднаними першими входами першого тригера і першого розподільника імпульсів, з об'єднаними другим входом першого тригера і першим входом другого розподільника імпульсів, додатковий вхід подільника частоти з'єднаний з другими входами першого і другого розподільників імпульсів, перший і другий виходи яких з єднані ВІДПОВІДНО з іншими S- і R-входами ВІДПОВІДНИХ тригерів, вихід третього елемента І з'єднаний з входом блока елементів затримки, вихід формувача напруги живлення фазообертача - з входом другого нуль компаратора, підвищується перешкодозахищеність перетворювача кута повороту вала в код Структурна схема перетворювача кута повороту вала в код приведена на фіг 1 На фіг 2 приведені часові діаграми роботи елементів структурної схеми перетворювача кута повороту вала в код Перетворювач кута повороту вала в код містить фазообертач 1, вихід і вхід якого з'єднані з входами першого 2 і другого 3 нуль компараторів ВІДПОВІДНО, послідовно з'єднані генератор імпульсів 5, подільник частоти 9, формувач напруги живлення фазообертача 10, вихід якого з'єднаний з входом фазообертача 1, перший тригер 4, вихід якого з'єднаний з одним входом елемента 16, другий вхід якого підключений до виходу генератора імпульсів 5, а вихід - з'єднаний з інформаційним входом лічильника 7, вихід якого з'єднаний з інформаційним входом регістра 8, другий 11 і третій 12 елементи І, розподільники імпульсів 13, 14, другий 15 і третій 16 тригери, блок елементів затримки 17, перший вихід якого з'єднаний з входом керування регістра 8, а другий - із входом початкової установки лічильника 7, виходи першого 2 і другого З нуль компараторів з'єднані ВІДПОВІДНО З об'єднаними першим входом другого елемента І 11 і одним S-входом другого тригера 15, з об'єднаними першим входом третього елемента І 12 і одним Sвходом третього тригера 16, виходи другого 15 і третього 16 тригерів об'єднані з другими входами другого 11 і третього 12 елементів І ВІДПОВІДНО, виходи другого 11 і третього 12 елементів І з'єднані ВІДПОВІДНО з об'єднаними першими входами першого тригера 4 і першого розподільника імпульсів 13, з об'єднаними другим входом першого тригера 4 і першим входом другого розподільника імпульсів 14, додатковий вихід подільника частоти 9 з'єднаний з другими входами першого 13 і другого 14 розподільників імпульсів, перший і другий виходи яких з'єднані ВІДПОВІДНО З другими Sвходами і R-входами другого 15 і третього 16 тригерів, вихід третього елемента І 12 з'єднаний з входом блока елементів затримки 17 Перетворювач кута повороту вала в код працює таким чином Частота імпульсів з виходу генератора імпульсів 5 ділиться подільником частоти 9 до одержання необхідної частоти напруги живлення фазообертача 1 Формувач напруги живлення фазообертача 10 може бути виконаний як низькочастотний фільтр, що виділяє першу гармоніку з прямокутних імпульсів з виходу подільника частоти 9 На виході фазообертача 1 формується сигнал перемінного току, зсунений по фазі до сигналу з виходу формувача напруги живлення фазообертача 10 на кут ф , пропорційний куту а повороту ротора фазообертача 1 Відразу ж після подачі напруг живлення, передніми фронтами перші імпульси з виходів нуль компараторів 2 і 3 установлюють тригери 15 і 16 в одиничні стани По перед 50224 HIM фронтам наступних імпульсів з виходу нуль компараторів 2 і 3 починають роботу розподільники імпульсів 13 і 14, які можуть бути виконані у вигляді звичайних зсувних регістрів Вони формують на виході розподілені в часу імпульси Ці розподільники по передніх фронтах із виходів елементів 111 і 12 формують зсунені в часу імпульси %в и г (фіг 2) Тривалість і інтервал часу між ними визначаються розрядністю регістрів і періодом повторення з другого виходу подільника частоти 9 Часові діаграми роботи одного розподільника імпульсів 13, тригера 15, елемента І 11 приведені на фіг 2 Розподільник імпульсів 13 по сигналу є з виходу елемента І 11 і сигналу б з подільника частоти 9 (фіг 2) формують сигнал г, по якому тригер 15 встановлюється в нульовий стан, і сигнал в, по якому тригер 15 встановлюється в одиничний стан і дозволяє проходження наступного переднього фронту з виходу нуль компаратора 2 (сигнал а) через елемент І 11 Отже, на виході тригера 15 формується сигнал д, який надходить на вхід елемента І 11 і дозволяє проходження на вхід тригера 4 (сигнал є) переднього фронту сигналу з виходу нуль компаратора 2 (опорного сигналу а) Аналогічним чином працює розподільник імпульсів 14, тригер 16, елемент І 12, який дозволяє проходження на вхід тригера 4 переднього фронту сигналу з виходу нуль компаратора 3 (фазного сигналу) Таким чином, формуються строб імпульси, які здійснюють часову селекцію фронтів імпульсів з виходів нуль компараторів 2 і 3 При цьому, імпульсні або ІНШІ перешкоди, що проникають на входи нуль компараторів 2 і 3, піддаються часовій селекції, отже, перешкодостійкість перетворювача кута повороту вала в код поліпшується Далі на виході тригера 4 формується часовий інтервал, тривалість якого пропорційна куту повороту а фазообертача 1 Імпульси з виходу генератора імпульсів 5 заповнюють часовий інтервал за допомогою елемента І 6 Число імпульсів, також пропорційно куту а повороту фазообертача 1, надходить на інформаційний вхід лічильника 7 Паралельний код лічильника 7 імпульсом із першого виходу блока елементів затримки 17 переписується в регістр 8 через час установлення коду в лічи льнику 7 Імпульс із другого виходу блока елементів затримки 17 обнуляє лічильник 7 Таким чином, на виході регістра 8 формується паралельний вихідний код, пропорційний куту повороту а ротора фазообертача 1 Слід зазначити, що тривалість імпульсів , що стробують , tcrp (фіг 2) визначається частотою сигналу б із виходу подільника частоти 9 і взаємним часовим розташуванням сигналів б і г з виходу розподільника імпульсів 13 Час tcrp повинен перевищувати суму наступних похибок часову нестабільність передніх фронтів із виходу нуль компараторів 2 і 3, статичну і динамічну похибки перетворювача кута повороту вала в код Динамічна похибка (визначається швидкістю обертання вхідної осі фазообертача 1 і частотою його напруги живлення ) при обертанні в однім напрямку має знак плюс, а в протилежному - знак мінус Отже, час tcrp визначається по такій формулі tcrp > AtHecr + AtcraT + 2Д1:дин , (1) де AtHecr , Д1:стат , Д1:дин - ВІДПОВІДНІ похибки перетворювача кута повороту вала в код Таким чином, знаючи граничну швидкість обертання проектованого перетворювача кута повороту вала в код, вибирають по формулі (1) tcrp , чим забезпечується працездатність перетворювача кута повороту вала в код у робочому діапазоні швидкостей при прямому і реверсному обертанні вхідного вала фазообертача 1 Таким чином, якщо навіть імпульсна перешкода виникає під час дій tcrp (фіг 2), то часовий інтервал на виході тригера 4 зміниться в гіршому випадку на tcrp Наприклад, максимальна похибка перетворювача кута повороту вала в код дорівнює 2,6' і цьому куту відповідає часовий інтервал на виході тригера 4 0,5мкс (права частина формули (1)) Якщо при цьому тривалість сигналу tcrp вибрати рівним 0,75мкс, то навіть при спрацьовуванні нуль компараторів, часовий інтервал на виході тригера 4 зміниться не більш ніж на 0,75мкс і максимальна похибка від перешкоди не перевищить 3,9' Винахід, що заявляється, дозволяє підвищити перешкодозахищеність перетворювача кута повороту вала в код 50224 Фіг рппп Л Jl Д Істр Істр Фіг 2, ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71