книги из ГПНТБ / Филимонов Г.А. Основы цифровых устройств систем управления учебное пособие

чальное состояние, в результате чего выдается импульс с его

вращается в первоначальное состояние, выдавая на выходе им­ пульс, фиксируемый в счетчике ГО, и т .д . Таким образом, с помощью Т1? и в счетчике Тд - Т1Ъфиксируются только

нечетные импульсы /кроме первого/, что соответствует логи­ ческим операциям, выполняемым узлами Б и Г /р и с .150/.

Функцию узла А выполняет последний каскад счетчика ТО

А/'

—Триггер последнего каскада Т8 управляет схемой

270

изводится операция сложения двух функций, осуществляемая

дом в вычислительное устройство, а сами счетчики перево­ дятся в нулевое состояние, подготавливаясь к следующему циклу. Устройство выдачи числа и установки триггеров в ис­ ходное состояние на схеме не показано. Оно является эмиттерным повторителем, вход которого связан с выходом Т^, че­ рез элемент, осуществляющий небольшую задержку. Импульс, выдаваемый повторителем, воздействует на все триггеры счет­ чиков, переводя их в нулевое положение.

2 . Многоотсчетные преобразователи с электрической редукцией

По принципу действия устройства этого типа являются многоотсчетными преобразователями. При этом значения чис­ ловых эквивалентов точного и грубого отсчетов вырабатывают­ ся в них без помощи механического редуктора. По разрешаю­ щей способности и по величине механической нагрузки на ве­ дущий вал преобразователи с электрической редукцией срав­ нимы с высокоточными одноотсчетными оптическими преобразо­ вателями считывания. Использование же оптических преобра­ зователей в тяжелых условиях эксплуатации сильно ограниче­ но.

Преобразователи с электрической редукцией могут быть выполнены как с емкостными, так и с индуктивными связями. Рассмотрим пример преобразователя с емкостными связями. Та­

271

ки связан с источником постоянного напряжения. На роторе и обоих статорах имеется по одинаковому количеству z зубцов. При вращении ротора со скоростью о) об/сек в электричес­ кой цепи возникает переменный ток. Его форма зависит от гео метрик зубцов и величины воздушного зазора и может быть еде лана близкой к синусоиде. Таким образом, одному полному обо

разность фаз меняется пропорционально углу поворота ведуще­ го вала.

Вследствие того, что в формировании токов, текущих че­ рез R и R ,участвуют все зубцы ротора и статоров, временной интервал здесь вырабатывается с высокой точностью. Поэтому ошибки, вызванные неточностью нарезки того или иного зубца, а также эксцентриситетом или переносом ротора относительно

рис.153 показана блок-схема точного отсчета такого преобра­

272

сов в синусоидальное напряжение и синхронный двигатель М. Последний необходим для того, чтобы жестко связать частоту следования импульсов, заполняющих счетчик, с угловой ско­ ростью oj ротора датчика. Очевидно, что при такой схеме преобразователя для двухполюсного синхронного двигателя

где f - частота ГИ.

Ji

Сдругой стороны, если временной интервал разбивается

ей может быть выполнена различными путями. Один из них со­ стоит в том, что на роторе и статорах имеются специальные метки, вырабатывающие сигналы, аналогичные тем, которые вы­ рабатываются головками 2 и 3 в преобразователе, выполнен­ ном по блок-схеме рис.148,а . Эти сигналы подаются на РЗУ ГО, через которое проходят импульсы, поступающие с Ф Таким об­ разом, в счетчике ГО будет накоплено число, характеризующее угол поворота ведущего вала с точностью до одного зубцового

деления. При таком способе выполнения системы ГО максималь-

{

ное время одного преобразования с о с т а в л я е т с е к .

Г Л А В А УШ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СЧИТЫВАНИЯ

§ ЗЗо Общие свойства преобразователей считывания

Принцип построения преобразователей считывания состо­

странстве по линейному или угловому перемещению, в связи с этим метод считывания наиболее распространен в преобразо­ вателях угловых величин в цифровой код.

Преобразователи считывания состоят из двух основных частей: кодирующего устройства и вспомогательных электрон­ ных схем. Кодирующее устройство включает задающую систему,

с которых снимается код. Электронные схемы предназначаются для выполнения следующих операций:

разователе.

Управление вспомогательными электронными схемами осу­ ществляется либо по сигналам от цифрового вычислителя, ли­ бо по сигналам от устройства местного управления преобразо­ вателями.

В настоящее время основными видами преобразователей считывания, преобразующих механические перемещения в циф­ ровой код, являются контактные, фотоэлектрические, индуктив­ ные и трансформаторные. Свое название эти преобразователи

274

получили от тех физических явлений, которые используются в импульсных датчиках /чувствительных элементах/.

Основной особенностью этих преобразователей является наличие кодирующего устройства, с которого датчики снимают

•импульсный код.

Основными параметрами, характеризующими работу преоб­ разователей считывания, являются точность и время преобра­ зования;

Преобразователи считывания обладают наибольшей точно­ стью, так как они состоят только из цифровых элементов и поэтому в них технологические погрешности не превышают еди­ ницу младшего разряда. Если не учитывать погрешностей не­ однозначности /появление которых недопустимо/, то в преоб­ разователях считывания есть только один источник ошибок - конечное значение разрешающей способности, т .е . ошибка, свя­ занная с квантованием по уровню.

дой части угла соответствует определенное значение снимае­ мого /считываемого/ кода. Поэтому изменения угла позорота входного /аналогового/ вала, лежащие в пределах одного ин­ тервала дискретности, не ощущаются преобразователем, что и вызывает появление ошибки. В пределах данного интервала дискретности только одно угловое положение вала точно со­ ответствует выходному коду,, Это положение вала внутри ин­ тервала дискретности можно представить симметричным или не­ симметричным /р и с .154/. В случае симметричности максималь­ ное значение ошибки дискретности равно половине разрешаю­ щей способности, а в случае несимметричности - ее полной величине. Согласование интервала дискретности с угловым по­ ложением входного вала достигается регулировкой кодирующе­ го устройства при его сцеплении с валом датчика.

Разрешающая способность, а тем самым и ошибка преобра-

275

зователя, определяется из условия, что преобразование прак­ тически не вносит заметных погрешностей в значение преобра­ зуемой аналоговой величины. Это условие достигается при вы­ полнении соотношения

где б.пр - среднеквадратическая ошибка преобразователя;

- среднеквадратическая ошибка датчика;

\- некоторый коэффициент.

Суммарная ошибка датчика и преобразователя будет

бирают значение к .

Выбор количества разрядов Н в кодирующем устройстве производится по заданному значению б пр и б^ .

Согласно выражению /2 1 2 / число уровней квантования /или число дискретных цифровых значений зыходного кода/ в зависимости от ошибки преобразователя можно записать

После преобразований и перехода к десятичным логариф­ мам окончательно получим

276

н=А,дб-зчзг^6пр%т /2 8 1 /

Эта формула может быть использована для определения необходимого количества разрядов выходного двоичного кода

Рассмотрим теперь время, затрачиваемое на преобразо­ вание.

Исходя из принципа считывания, время преобразования определяется только временем считывания кода, так как ко­ дирующие устройства всегда подготовлены для соответствую­ щего преобразования информации. С получением сигнала для считывания чувствительные элементы выдают цифровой код, при этом запаздывание может создаваться только за счет их собственной инерционности.

Если считывание кода ведется со всех разрядов одновре­ менно, т .е . параллельно, то время преобразования равно вре­ мени считывания

V d 6 L a x

ния может произойти изменение выходного цифрового кода, что приведет к погрешности. Эту ошибку можно не учитывать, ес­ ли за время считывания кода изменение аналоговой величины не превысит заданного значения разрешающей способности.

Если принять во внимание уравнение /2 2 7 /, то время

277

считывания одного разряда можно выразить следующим образом:

ка считывания кода не превысит единицы его младшего разря­

вания точности преобразования, предъявляются еще и некото­

ит в использовании явления изменения индуктивности датчика при изменении сопротивления его магнитной цепи.

Преобразователь такого типа выгодно отличается и от преобразователя со скользящими контактами, тепе как непосред­ ственного механического соприкосновения между диском и дат­ чиками нет.

Обычно не удается выполнить индуктивный преобразова­ тель больше чем на 7 разрядов. Это связано с тем, что по причине ограниченной чувствительности датчика приходится делать элементарный участок младшего разряда не менее 2,5мм. Например, в одношкальном /одноотсчетном/ 13-разрядном ус­ тройстве это приводит к радиусу диска, равному

% - Qi92’£*5 —3277мм,

г т

278