Преобразователь угол-фаза-код

Преобразователь угол-фаза-код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ - ФАЗАКОД по авт.св. № 858051, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены последовательно соединенные блок фильтров нижних частот , блок сдвига фаз, задатчик амплитуд и аналоговый сумматор, выход которого подключен к другому входу формирователя импульсов, а пятый выход делителя частоты подключен к входу блока фильтров нижних частот. КО С71 оо 00 оо Oi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 08 С 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 858051 (21) 3665905/24-24 (22) 23.11.83 (46) 30.04.85. Бюл. N- 16 (72) Л.Г. Матвеев, О.А. Беляков, И.Я. Прокофьева и В.А. Дмитренко (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1Ф 858051, кл. G 08 С 9/04, 1980 (прототип).

„„SU„„1153335 А (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ вЂ” ФАЗА—

КОД по авт.св. У 858051, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены последовательно соединенные блок фильтров нижних частот, блок сдвига фаз, задатчик амплитуд и аналоговый сумматор, выход которого подключен к другому входу формирователя импульсов, а пятый выход делителя частоты подключен к входу блока фильтров нижних частот.

1153335

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования перемещений в дискретный электрический сигнал, а именно к преобразователям угла поворота вала в код с использованием фазовращателей.

По основному авт.св. Ф 858051 известен преобразователь угол — фаза — код, содержащий фазовращатель, к выходным обмоткам которого через усилитель подключен выход формирователя синусоидальных напряжений, выходная обмотка фазовращателя подключена к входам формирователя

15 импульсов, выход которого соединен с одним входом блока управления, другой вход которого через делитель частоты соединен с выходом кварцевого генератора, выход блока управле- .

20 ния подключен к арифметическому блоку, блок сравнения .амплитуд и блоки формирования синусоидального и косинусоидального токов, первый выход

25 делителя частоты соединен с первым и вторым входами блока формирования синусоидального тока, третий вход которого соединен с вторым выходом делителя частоты, а четвертый вход— с одной входной обмоткой фазовращателя, третий выхоц делителя частоты соединен с первым и вторым входами блока формирования косинусоидального тока, к третьему входу которого подключен четвертый выход делителя частоты, а к четвертому входу — другая входная обмотка фазовращателя, первые выходы блоков формирования синусоидального и косинусоидального токов соединены с входами формирова40 теля синусоидальных напряжений, а вторые выходы — с соответствующими входами блока сравнения амплитуд,выход которого подключен к пятым входам блоков формирования синусоидального и 15 косинусоидального токов.

Каждый блок формирования синусоидального или косинусоидального тока содержит компаратор фаз, управляемую 50 линию задержки, формирователь импульсон, управляемый вентиль, датчик тока, триггер и регулирующий элемент, один вход компаратора фаз соединен с первым входом блока формирования 55 синусоидального или косинусоидального тока, к другому входу которого через формирователь импульсов подключен первый вход управляемого вентиля и выход датчика тока, вход которого подключен к четвертому входу блока формирования синусоидального или косинусоидального тока, выход компаратора фаз подключен к одному входу управляемой линии задержки, другой вход которой соединен с вторым входом блока формирования синусоидального или косинусоидального тока, выход управляемой линии задержки соединен с одним входом регулирующего элемента, другой вход которого подключен к выходу триггера, первый вход которого соединен с вторым входом управляемого вентиля и с третьим входом блока формирования синусоидального или косинусоидального тока, второй вход триггера соединен с пятым входом блока формирования синусоидального или косинусоидального тока, первый выход каждого из которых соединен с выходом соответствующего регулирующего элемента, а второй выход — с выходом соответствующего управляемого вентиля.

В известном преобразователе суммарная погрешность равна 15-20", в которой основную часть (до 90-95X) составляет инструментальная погрешность, определяемая фазовращателем $1j.

Недостатком известного преобразователя. является невозможность получения погрешности, меньшей погрешности фазовращателя, что ограничивает точность преобразователя.

Целью изобретения является повышение точности преобразования, Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угол— фаза — код введены последовательно соединенные блок фильтров нижних частот, блок сдвига фаз, эадатчик амплитуд и аналоговый сумматор, выход которого подключен к другому входу формирователя импульсов, а пятый вы-: ход делителя частоты подключен к входу блока фильтров нижних частот.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя угол — фаза — код.

Преобразователь содержит кварцевый генератор 1, делитель 2 частоты, два блока 3 и 4 формирования синусоидального и косинусоидального токов, питающих входные обмотки датчика угла, выполненного в виде индукционного фазовращателя 5, блок 6 сравнения амплитуд, формирователь 7 синусоидальных

3 1153 напряжений, усилитель 8, формирователь

9 импульсов, блок 10 управления, арифметиче кий блок 11. Идентичные по своей структуре блоки 3 и 4 формирования синусоидального и косинусоидального токов содержат соответственно компараторы 12 и 13 фаз, формирователи 14 и 15 импульсов, управляемые линии 16 и 17 задержки, датчики 18 и

19 токов, управляемые вентили 20 и 10

21, триггеры 22 и 23 с раздельными входами, регулирующие элементы 24 и 25.

Выход кварцевого генератора 1 соединен с входом делителя 2 частоты, 15 первый выход которого соединен с первым и вторым входами блока 3 формирования синусоидального тока, третьим входом соединенного с вторым выходом делителя 2 частоты, третий выход 20 которого соединен с первым и вторым, а четвертый выход — с третьим входом блока 4 формирования косинусоидального тока. Четвертые входы блоков 3 и 4 формирования синусоидального и 25 косинусоидального токов соединены с одними выводами входных обмоток фазовращателя 5, первые выходы — с входами формирователя 7 синусоидальных напряжений, вторые выходы — с соответ-.3О ствующими входами блока 6 сравнения амплитуд. Выход блока 6 сравнения амплитуд соединен с пятыми входами блоков 3 и 4 формирования синусоидального и консинусоидального токов.

Выход формирователя 7 синусоидальных напряжений через усилитель 8 соединен с другими выводами входных обмоток фазовращателя 5, выходная обмотка которого соединена с входами форми- 4О рователя 9 импульсов. Выход формироо вателя 9 соединен с одним входом блока 10 управления, другой вход которого соединен с пятым выходом делителя частоты, а выход — с входом арифметического блока 11, выход которого является выходом преобразователя.

Делитель 2 частоты может быть выполнен в виде последовательно соединенных п счетных триггеров. Формирователь 9 импульсов может быть выполнен, например, в виде двух каскадов.

В качестве первого каскада используют операционный усилитель, в качестве второго каскада. — формироваВ блоке 3 (4) формирования синусоидального (косинусоидального)тока

50 один вход компаратора 12 (13) фаз соединен с первым входом блока 3 (4), а другой вход через формирователь

14 (15) импульсов — с первым входом управляемого вентиля 20 (21) и выходом датчика 18 (19) тока, вход кото55. рого подключен к четвертому входу блока 3 (4) формирования скнусоидального (косинусоидального) тока. Выход

335 4 компаратора 12 (13) фаз подключен к одному входу управляемой линии 16 (17) задержки, другой вход которой соединен с вторым входом блока 3 (4) формирования синусоидального (косинусоидального) тока. Выход управляемой линии 16 (17) задержки соединен с одним входом регулирующего элемента 24 (25), другой вход которого подключен к выходу триггера

22 (23), первый вход которого соединен с вторым входом управляемого вентиля 20 (21) и с третьим входом блока 3 (4) формирования синусоидального (косинусоидального) тока. Второй вход триггера 22 (23) соединен с пятым входом блока 3 (4) формирования синусоидального (косинусоидального) тока, первый выход которого соединен с выходом регулирующего элемента 24 (25), а второй выход— с выходом управляемого вентиля 20 (21) .

Кроме того, преобразователь содержит последовательно соединенные блок 26 фильтров нижних частот, блок

27 сдвига фаз, задатчик 28 амплитуд и аналоговый сумматор 29. Вход блока 26 фильтров нижних частот соединен с пятым выходом делителя 2 частоты, а выход аналогового сумматора

29 соединен с вторым входом формирователя 9 импульсов.

Блок 10 управления содержит последовательно соединенные синхронизатор 30 и блок 31 вентилей. Первый вход синхронизатора 30, являющийся первым входом блока 10 управления, соединен с выходом формирователя 9 импульсов, а второй вход синхронизатора 30, являющийся вторым входом блока 10 управления, соединен с выходом делителя 2 частоты и вторым входом блока 3 1 вентилей, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора 30. Выход блока 31 вентилей, являющийся выходом блока

10 управления, соединен с входом арифметического блока 11.

1153335 тель коротких импульсов на логических элементах И-НЕ.

Блок 26 фильтров нижних частот может быть выполнен в виде активных

RC-фильтров, блок 27 сдвига фаз — 5 в виде фазосдвигающих звеньев на операционных усилителях, задатчик

28 амплитуд — в виде делителей напряжения; аналоговый сумматор 29 в виде сумматора на операционном 10 усилителе, синхронизатор 30 — на IKтриггере, блок 31 вентилей — на элементах И-НЕ, арифметический блок

11 — в виде п-разрядного регистра.

Преобразователь угол — фаза — код

15 работает следующим образом.

Кварцевый генератор 1 вырабатывает стабильное по частоте импульсное напряжение, которое делитель 2 час!

1 тоты делит в 2 раз, где n — число

его разрядов, вырабатывая и импульсных сигналов, образующих кодовую маску, две последовательности опорных меандров S/2", сдвинутые друг относи25 тельно друга на ii/2, и. две последовательности управляющих импульсов той же частоты, сдвинутые друг относительно друга на ту же величину.

Опорные меандры и управляющие импульсы с выходов делителя 2 частоты поступают на входы блоков 3 и 4 формирования синусоидапьного и косинусоидального токов.

Блоки 3 и 4 формирования синусоидального и косинусоидального токов 35 совместно с блоком 6 сравнения амплитуд осуществляют автоматическую подстройку фаз, точную установку и стабилизацию амплитуд тока, питающих фазовращатель 5, и тем самым умень- 40 шают влияние параметров питающих токов на точность преобразования, что позволяет получить стабильную характеристику распределения инструментальной погрешности, зависящую в 4 основном от технологии изготовления фазовращателя.

Импульсы с выходов блоков 3 и.4 формирования синусоидального и косинусоидального токов поступают на S0 входы формирователя 7 синусоидальных напряжений и далее через усилитель 8 — на входные обмотки фазовращателя 5. Напряжение с выходной обмотки фазовращателя 5 поступает 55 на первый вход формирователя 9 импульсов, вырабатывающего фазовые импульсы, временное положение которых относительно опорных меандров f/2 пропорционально углу поворота ротора фазовращателя 5.

Одновременно и импульсных сигналов, образующих кодовую маску, с выхода делителя 2 частоты поступает на блок

26 фильтров нижних частот, где формируются синусоидальные сигналы m частот с малыми (1-27) коэффициентами гармоник, поступающие далее в блок

27 сдвига фаз, в котором начальные сдвиги фаз расчетных гармоник компенсирующего напряжения устанавливаются равными начальным сдвигам фаз соответствующих гармоник систематической составляющей инструментальной погрешности фазовращателя 5. Сигналы с выхода блока 27 сдвига фаз поступают на задатчик 28 амплитуд, в котором выставляются расчетные амплитуды каждого из синусоидальных сигналов, поступающих далее на вход аналогового сумматора 29, в котором в соответствии с расчетом формируется компенси,рующее напряжение Uk(t), по форме зеркально-симметричное систематической составляющей погрешности g(t) фазовращателя 5. Компенсирующее напряжение U „(t) подается йа второй вход формирователя 9 импульсов. При этом фазовый импульс на выходе формирователя 9 формируется в момент равенства напряжения фазовращателя

5 и компенсирующего напряжения U „(t).

Таким образом, в зависимости от угла поворота фазовращателя 5 (временного положения выходного напряжения фазовращателя) производится компенсирующий временной сдвиг фазового импульса (момента срабатывания) формирователя 9 импульсов в соответствии с характеристикой инструментальной погрешности зовращателя 5. Тем самым обеспечивается компенсация систематической составляющей погрешности фазовращателя 5.

С выхода формирователя 9 импульсов напряжение, с высокой точностью (до 1-2") определяющее истинное угловое положение ротора фазовращателя

5, поступает на первый вход синхронизатора 30 блока 10 управления, где производится синхронизация его с импульсным напряжением делителя 2 частоты, поступающим на второй вход синхронизатора 30, с выхода которого синхронизированный фазовый импульс. поступает на второй вход блока 31

1153335

Составитель А. Смирнов

Редактор И. Рыбченко Техред С.йовжий Корректор В Гирняк

Заказ 2507/40 Тираж 611 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 вентилей, на первый вход которого поступают и импульсных напряжений с выхода делителя 2 частоты. На выходе блока 31 вентилей формируется п импульсов записи, которые поступают на S вход арифметического блока 11, где осуществляется запись и хранение текущего значения кода делителя 2 частоты, эквивалентного углу поворота фазовращателя 5.

Параметры компенсирующего,напряжения U (t) определяются из характериск тики систематической составляющей погрешности, имеющей периодический характер и являющейся функцией угла поворота ротора фазовращателя. Для этого систематическая составляющая

d"(t) характеристики погрешности фазовращателя раскладывается в ряд

Фурье.