Способ измерения рассогласования между углами поворота,один из которых задан кодом

Способ измерения рассогласования между углами поворота,один из которых задан кодом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в преобразователях угол - код, использующих синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы в качестве датчиков угла. Целью изобретения является повышение точности способа . Для этого в способе измерения рассогласования между углами поворота , один из которых задан кодом, основанном на формировании двух напряжений переменного тока, формировании первого и второго интервалов времени, формировании первого и второго сигналов, пропорциональных интегралам от первого и второго напряжений переменного тока, и формировании сигнала рассогласования, формируют третий и четвертый интервалы , в течение которых формируют третий и четвертый сигналы, пропорциональные интегралам первого и в то- poi o напряжений переменного тока, а сигналы рассогласования получают суммированием первого и третьего сигналов и вычитанием второго и чет-, вертого сигналов. 4 ил, 2 табл. (Л

СО(ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (594 H ОЗМ 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г)О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3852161/24-24 (22) 30 ° 01.85 (46) 23.01.87. Бюл. 11» 3 (72) М.Ю.Виноградов„ И.В,Гунченков, Ю.Д.Иванов, А.В.Логинов, А.В.Логинов, Ю.А.Пречисский, С,В.Терещенко и В.В,Юзвинкевич (53) 681.325{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11» 732954» кл. 0 08 С 9/04, 1977.

Авторское свидетельство СССР

)1 525998, кл, 0 08 С 25/00, 1975, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССОГЛАСОВАНИЯ МЕЖДУ УГЛАМИ ПОВОРОТА, ОДИН ИЗ

КОТОРЫХ ЗАДАН КОДОМ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в преобразователях угол — код, использующих синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы в качестве датчиков угла ° Целью изобретения является повышение точности спосо- . ба. Для этого в способе измерения рассогласования между углами поворота, один из которых задан кодом, основанном на формировании двух напряжений переменного тока, формировании первого и второго интервалов времени, формировании первого и второro сигналов, пропорциональных . интегралам от первого и второго напряжений переменного тока, и формировании сигнала рассогласования, формируют третий и четвертый интервалы, в течение которых формируют третий и четвертый сигналы, пропорциональные интегралам первого и второго напряжений переменного тока, а сигналы рассогласования получают суммированием первого и третьего сигналов и вычитанием второго и чет-, вертого сигналов. 4 ил, 2 табл.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в преобразователях угол-код, использующих синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) в качестве датчиков угла.

1285595 момент окончания первого ин4 тегрирования напряжения U< >

7Т TN = г — - (5)

t — момент начала второго интегв рирования напряжения U

Us=Uî sin

2х

U =U cos in -- t

С о T где U, амплитуда напряжения переменного тока; период напряжения переменного тока; угол; импульсы напряжения, в течение которых интегрируют напряжение U импульсы напряжения, в течение которых интегрируют с инверсией напряжение 11 момент начала первого интегрирования напряжения 11 о

Uõ

TN

, =т(2) где И,— значение кода, изменяющееся к от Одо 2 -1; количество разрядов кода; момент начала первого интегрирования напряжения U

t2.

5T TN

2" (3) — момент окончания первого инз тегрирования напряжения U

6Т TN

<). 4 2% (4) Цель изобретения — повышение точности способа, На фиг. 1 приведены временные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ, на фиг, 2 — функциональная схема устройства для реализации способа, на фиг. 3 — функциональная схема блока синхронизации; на фиг.4функциональная схема блока управления.

На временной диаграмме (фиг„ !) показаны:

U — напряжение переменного тоS ка, амплитуда которого пропорциональна синусу угла;

Π— напряжение переменного тока, амплитуда которого пропорциональна косинусу угла;

7Т TN 7 (6) 10 момент начала второго интег6 рирования напряжения

8Т TN

Св= (7) f5 — момент окончания второго инz тегрирования напряжения

9Т TN

< = q- + g (8)

20 момент окончания второго инв тегрирования напряжения 11

10T TN

1 2" (9) 25

Устройство для измерения рассогласования между углами поворота, один из которых задан кодом, работающее по предлагаемому способу, содержит си—

ЗО нусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 1, блок 2 синхронизации, ключ 3, сигнальный вход которого соединен с выходом синусной обмотки СКВТ 1, ключ 4, сигнальный

35 вход которого соединен с выходом инвертора 5, вход которого соединен с выходом косинусной обмотки СКВТ 1, сумматор 6, первый вход которого соединен с выходом первого ключа 3, 40 а второй — с выходом ключа 4, выход сумматора 6 соединен с сигнальным входом интегратора 7, последовательно соединенные генератор 8 импульсов, делитель 9 частоты, делитель 10 ча—

45 стоты и фильтр 11 низких частот,выход которого соединен с обмоткой возбуждения СКВТ 1, блок 12 управления, регистр 13 хранения кода, на входы которого подано кодовое значе50 ние угла, устройство 14 выборки-хранения, сигнальный вход которого соединен с выходом интегратора 7, вход

15 блока 2 синхронизации соединен с выходом синусной, а вход 16 — с вы55 ходом косинусной обмотки СКВТ 1, выход 17 блока 2 синхронизации соединен с синхровходом 18 блока 12 управления, тактовый вход 19 которого соединен с выходом делителя 9 частоты, 1285595 выходы 20 и 21 блока 12 управления соединены соответственно с управляющими входами ключей 3 и 4, выход 22 блока 12 управления соединен с входом сброса (обнуления) интегратора

7 и с входом разрешения записи регистра 13 хранения кода, выход 23 блока 12 управления соединен с управляющим входом устройства 14 выборки-хранения, а информационные входы 10 24 блока 12 управления соединены с соответствующими выходами регистра

13 хранения кода.

Блок 2 синхронизации состоит из амплитудных детекторов 25 и 26,вход 15 амплитудного детектора 25 объединен с сигнальным входом ключа 27, а вход амплитудного детектора 26 — с сигнальным входом ключа 28, выходы амплитудных детекторов 25 и 26 соединены. с прямым и инвертирующим входами амплитудного компаратора 29 соответственно, прямой выход компаратора 29 соединен с управляющим входом ключа 27, а инвертирующий — с управ- 25 ляющим входом ключа 28, выходы ключей 27 и 28 объединены и являются выходом 17 блока 2 синхронизации, вход ключа 27 является входом 16, а ключа 28 — входом 15 блока 2 синхронизации.

Блок 12 управления содержит нульорган 30, вход которого является ,синхровходом 18 блока 12 управления, D-триггер 31 с установочным входом, синхровход которого соединен с выходом нуль-органа 30, а D-вход соединен с шиной логической единицы, элемент И 32, первый вход которого соединен с выходом D òðèããåðà 31, а 40 второй вход является тактовым входом

19 блока 12 управления, реверсивные счетчики 33-35, синхровходы которых объединены и подключены к выходу элемента 32, информационные входы 45 реверсивного счетчика 33 соединены с соответствующими выходами вычислителя 36, все информационные входы реверсивного счетчика 34, кроме третьего, соединены с шиной логическо- 5р го нуля, считая первый информационный вход старшим, третий информационный вход реверсивного счетчика 34 соединен с шиной логической единицы, информационные входы реверсивного счетчика 35 соединены с соответствующими выходами регистра 13 хранения кода, ключ 37, сигнальный вход которого соединен с выходом старшего вых9 2 (10) возь частота следования имВьи пульсов напряжения на выходе делителя 9 частогде ты; — частота напряжения возВоЗБ буждения CKBT 1; количество разрядов кода.

Реверсивные счетчики 33-35 включены в режиме вычитания,а их информационная емкость составляет 2

К

Длительность поддержания потенциала логического нуля на инверсном выходе одновибратора 46 установлена меньшей периода следования импульсов напряжения с выхода делителя 9 частоты, но большей половины этого периода. разряда реверсивного счетчика 33, ключ 38, сигнальный вход которого подключен к выходу старшего разряда реверсивного счетчика 34, ключ 39, сигнальный вход которого подключен к выходу старшего разряда реверсивного счетчика 35, выходы ключей 3739 объединены и подключены к входу одновибратора 40, выход которого соединен с синхровходом трехразрядного двоичного счетчика 41, с входами разрешения записи трех реверсивных счетчиков 33-35, выходы трехразрядного двоичного счетчика 41 соединены с соответствующими входами постоянных запоминающих устройств (ПЗУ)

42 и 43 и одновибратора 44, выход которого соединен с. входом одновибратора 45, первый и второй выходы ПЗУ

42 являются входами 20 и 21 блока 12 управления, первый, второй и третий выходы ПЗУ 43 соединены соответственно с управляющими входами ключей

37-39, вход одновибратора 44 соединен с выходом старшего разряда трех-, разрядного двоичного счетчика 41, выход — с входом, выход одновибратора 45 подключен к установочному входу D-триггера 31 и является выходом

22 блока 12 управления, выход одновибратора 44 является выходом 23 блока 12 управления, входы вычислителя 36, объединенные с соответствующими информационными входами реверсивного счетчика 35, являются информационными входами 24 блока 12 управления, одновибратор 46.

Коэффициенты деления делителей 9 и 10 частоты установлены такими, что выполняется соотношение!

285595

1!о

N = о

Длительность импульса напряжения на выходе одновибратора 40 установлена равной максимальному времени переходных процессов ключей 37-.39, трехразрядного двоичного счетчика

41, ПЗУ 43, регистра 13 хранения

kopa.

Длительность импульса напряжения . на выходе одновибратора 44 меньше длительности поддержания потенциала логического нуля на инверсном выходе одновибратора 46 и равна необходимой длительности записи в устройство 14 выборки-хранения.

Длительность импульса напряжения на выходе одновибратора 45 установлена равной необходимому времени сброса (обнуления) интегратора 7.

Принцип действия ПЗУ 42 иллюстрируется табл. 1, ПЗУ 43 — табл. 2, Вычислитель 36 устанавливает со ответствие между значением входного .è выходного кодов по следующей зависимости где N — значение кода на входе вычислителя 36;

И вЂ” значение кода на выходе вычислителя 36;

И вЂ” значение кода, представленного логическими нулями во всех разрядах, кроме первого, считая первый разряд старшим.

Значение N> на выходе вычислителя 36 представляется в дополнительном коде. Значение кода N, поданное на входы регистра 13 хранения кода, а следовательно, и на информационные входы 24 блока 12 уп=

К .равления, изменяется от нуля до 2

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

Последовательно соединенные генератор 8 импульсов, делители 9 и

10 частоты и фильтр ll низких частот формируют напряжение возбуждения СКВТ 1, На выходе синусной обмотки, устанавливается напряжение переменного тока, амплитуда которого пропорциональна синусу угла с6, а на выходе косинусной — косинусу. Напряжение с выхода синусной обмотки СКВТ

1, поданное на вход 15 блока 2 синхронизации и продетектированное амплитудным детектором 26, поступает на инвертирующий вход амплитудного

45 компаратора 29, а напряжение с выхода косинусной обмотки через первый детектор 25 подается на прямой вход компаратора 29.

Если амплитуда напряжения с выхода синусной обмотки больше амплитуды с выхода косинусной, то на инверсном выходе компаратора 29 устанавливается потенциал логической ециницы, а на прямом — нуля, открывается ключ

28 и закрывается ключ 27 и на выходе

17 блока 2 синхронизации появляется напряжение с выхода синусной обмотки

СКВТ !. Если амплитуда напряжения с выхода косинусной обмотки превышает амплитуду с выхода синусной, то на прямом выходе компаратора 29 устанавливается потенциал логической единицы, а на инверсном — нуля, ключ 27 открывается, а ключ 28 закрывается и на выход 17 блока 2 синхронизации поступает напряжение с выхода косинусной обмотки СКВТ 1, Таким образом, на выходе 17 волока 2 синхронизации действует выходное напряжение СКВТ 1 с большей амплитудой.

Исходное состояние блока 12 управления к началу цикла преобразований следующее. Потенциалы, соответствующие уровню логического нуля, действуют на выходах нуль †орга 30, Dтриггера 31, элемента И 32, всех разрядов реверсивных счетчиков 33-35, одновибратора 40, всех разрядов трехразрядного двоичного счетчика 41, одновибраторов 44 и 45. Потенциал, соответствующий уровню логического нуля, действует на инверсном выходе одновибратора 46. К началу цикла преобразований Во все реверсивные счетчики 33-35 записан код, установленный Hp их информационных входах, и содержимое каждого реверсивного счетчика 33-35 уменьшено на единицу младшего разряда.

В момент перехода через нулевое значение (из области отрицательных в область положительных значений) напряжения на входе 18 блока 12 управления на выходе нуль-органа 30 появляется потенциал логической единипы, по фронту которого D-триггер 31 переходит в единичное состояние, т.е. на его выходе устанавливается потенциал логической единицы. Этот момент является началом цикла преобразований, В начале цикла состояние всех разрядов двоичного счетчика 41 нулевое

7 1285595 и в соответствии с табл. 2 на тре— 35 тьем выходе ПЗУ 43 действует потен- Ну циал логической единицы, т.е, ключ ра

37 открыт . После установления по- по тенциала логической единицы на выхо- 5 пр де D-триггера 31 по спадам импуль- хо сов напряжения на втором входе эле- вс мента И 32, поступающих с выхода делителя 9 частоты, содержимое реверсивных счетчиков 33-35 уменьшается °

После установления нулевого состоя- фо ния на выходах всех разрядов реверк сивного счетчика 33 по очередному сч спаду импульса напряжения на его ед синхровходе состояние BhIxopoB всех 15 хо разрядов реверсивного счетчика 33 меняется на единичное. По фронту потенциала на выходе старшего разряда По реверсивного счетчика 33 на выходе ви одновибратора 40 формируется импульс 20 напряжения. По фронту импульса на- ус пряжения на выходе одновибратора 40 вх содержимое двоичного счетчика 41 увеличивается на единицу младшего разряда и в соответствии с табл. 2 на втором выходе ПЗУ 43 устанавливается потенциал логической единицы — от- ло крывается ключ 38. ма

По спаду потенциала на выходе одновибратора 40 во все реверсивные 30 счетчики 33-35 вновь записываются коды, установленные на их информа- ув ционных входах. В этот момент времени на инверсном выходе одновибратора 46 появляется потенцйал логического нуля, По спаду потенциала на выходе одновибратора 46 содержимое всех реверсивных счетчиков 33-35 уменьшается на единицу младшего разряда. 40

Содержимое двоичного счетчика 41 увеличивается на единицу младшего разряда (учитывая соотношение (12) в в момент времени

=т2!

7Т TN

5 (15) 8Т Т11

2к (16) 9Т ТМ с.= — +

{17) 10Т TN

8 4 +7" (18) В этот момент времени в соответствии с табл. 1 на втором выходе ПЗУ

42 появляется потенциал логической единицы, ключ 3 открывается и к первому входу сумматора 6 подключается напряжение, снимаемое с синусной обмотки СКВТ 1. После восстановления потенциала логической единицы на инверсном выходе одновибратора 46 по спадам импульсов напряжения на вхо-! де 19 блока 12 управления содержи,мое всех реверсивных счетчиков 33уменьшается. После установления левого состояния на выходах всех зрядов реверсивного счетчика 34 очередному спаду импульса наяжения на его синхровходе происдит изменение состояния выходов ех его разрядов на единичное, По фронту потенциала на выходе аршего разряда реверсивного счетка 34 на выходе одновибратора 40 рмируется импульс напряжения. Таим образом, содержимое двоичного етчика 41 увеличивается до двух иниц .младшего разряда. Это происдит в момент времени

5T TN

2" (12) спаду потенциала на выходе однобратора 40 вновь происходит запись реверсивные счетчики 33-.35 кодов, тановленных на их информационных одах, и уменьшение их содержимого единицу младшего разряда ° В монт времени t< в соответствии с бл. 1 на первом и втором выходах

У 42 устанавливаются потенциалы гической единицы и к входам сумтора 6 подключаются напряжение с

|хода синусной.обмотки СКВТ 1 и инверрованное напряжение с косинусной .

Содержимое двоичного счетчика 41 еличивается до трех единиц младго разряда в момент времени

6Т TN (13) тот момент времени в соответствии абл. 2 закрывается ключ 3. Увеение содержимого двоичного счета 41 до четырех единиц младшего ряда происходит в момент времени (14) тот момент времени открывается ч 39 блока 12 управления, а клю45 чи 3 и 4 закрываются.

Далее в моменты времени происходит увеличение содержимого двоичного счетчика 41 до пяти, шести, семи и восьми единиц младшего

128559" !0 произведя интегрирование и просум-

> мировав, получаем

TN

1, =T1- 2к

5 TN т- „55

9 разряда и в соответствии с табл, 1 к входам сумматора 6 подключается напряжение с выхода инвертора 5 в течение времени от t до t и с выхода синусной обмотки CKBT 1 в течение времени от t6 до 48 °

В момент времени 1 происходит изменение состояния выходов всех разрядов двоичного счетчика 4! на нулевое. II0 спаду потенциала на выходе старшего разряда двоичного счетчика 41 на выходе одновибратора 44 формируется импульс напряжения, поступающий на управляющий вход устройства 14 выборки-хранения, и в последнее записывается напряжение с выхода интегратора 7, сформированное в течение цикла преобразований.

По спаду потенциала на выходе одновибратора 44 на выходе одновибратора 45 формируется импульс напряжения, поступающий на вход сброса (обнуления) интегратора 7, иа вход разрешения записи регистра 13 хранения кода и на установочный вход

D-триггера 31. В течение этого импульса напряжения D-триггер 31 переходит в нулевое состояние, в регистр

13 хранения кода записывается код, поданный на его входы, и напряжение на выходе интегратора 7 принимает нулевое значение, По спаду последнего, восьмого в цикле импульса напряжения на выходе одновибратора 40, в реверсивные счетчики 33-35 записываются коды, установленные на их информационных входах, и содержимое каждого из счетчиков 33-35 уменьшается на единицу младшего разряда °

В момент спада импульса напряжения иа выходе одновибратора 45 цикл преобразований заканчивается, Напряжение на выходе интегратора 7 в конце цикла

1 - 1

2н

U =J(U sing(sin — t)dt- J (tt sass 2Я 2 ()

sin — t)Æ- J (U cosSsin — t)cli+

+ J (U sinacsin -- t)dt, 2« (19)

Ф. где U — напряжение, пропорциональное величине рассогласования между углом и кодом; — максимальная амплитуда выходных напряжений .СКВТ 1.

Подставив в вырах(ние (19) значения

t1,...,t8 из выражений (11)-(18), 2Uo Т 2Ф1(!

У = — - - s1)1(()(,- ->- ) 27N

Таким образом, при ()(.= -2

Формула изобретения

Способ измерения:рассогласования между углами поворота-, один из которых задан кодом, основанный на формировании двух напряжений переменf5 ного тока, амплитуды которых пропорциональны соответственно синусу и коси усу угла, выделении первого и второго интервалов времени, в те" чение которых формируют первый и

20 второй сигналы, пропорциональные интегралам соответственно первого и второго напряжений переменного тока, формировании сигнала рассогласования, отличающийся

25 тем, что, с целью повьппения точности способа, в нем выделяют третий и четвертый интервалы времени, в течение которых формируют третий и четвертый сигналы, пропорциональные

30 интегралу соответственно первого и второго напряжений переменного тока, а формирование сигнала рассогласования осуществляют суммированием первого и третьего сигналов и вычита35 нием второго и четвертого сигналов, длительность всех интервалов времени равна половине периода напряжений переменного тока, первый интервал времени начинают выделять относитель-.

40 но начала периода первого напряжения переменного така в момент времени t<, равный

45 где Т вЂ” период напряжений переменного тока;

N — - значение кода изменяющееся

К от 0 до 2 -1;

k — количество разрядов кода, второй интервал времени начинают выделять относительно начала периода первого напряжения переменного тока в момент времени С, равный третий интервал времени начинают выделять относительно начала периода

1г

Продолжение табл.!

Состояние входов Состояние выходов первого ПЗУ первого ПЗУ

1-го 2-го

1-го 2-ro 3-го

7 TN с т+ -„

4 4

Таблица2

Таблица 1

Состояние входов Состояние выходов

f5 второго ПЗУ второго ПЗУ

1-го 2-го 3-ro 1-го 2-го 3-го

0 0 0 0

0 I 0

0 1 0

0 1

1 0

0 0 0

0 0

1 1 0 1 0

0 0 1 0 0

0

0 I 0 1 0

1 0 0 1 0

lil 0 0

1 1 0 1 0

1 0 1 первого напряжения переменного тока в момент времени 1,.равный

t = — T+

1 TN

3 2 2" четвертый интервал времени начинают выделять относительно начала. периода напряжения переменного тока в момент времени, равный

Состояние входов Состояние выходов первого ПЗУ первого ПЗУ ((Г

1-ro 2-го 3-го 1-ro 2-ro

0 1 0

0 1 1 ((1 1

0 1

1285595

j285595

m zt

Составитель Е. сударина

Редактор Н.Тупица Техред Л.Олейник Корректор Т.Колб

Заказ 7535/57 Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раунская на6., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4