Преобразователь угол-код

Преобразователь угол-код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством, в частности в преобразователях угловых и линейных перемещений в код. Цель изобретения - повьшение точности - достигается тем, что в преобразователь перемещения, содержащий синусно-косинусный датчик, аналогогдафровой преобразователь, накапливающие сумматоры, элемент ИЛИ, генератор тактовых импульсов, триггер и элемент И, введены второй аналогоцифровой преобразователь, три линии задержки, формирователь :импульсов, дешифратор и счетчик. Введение второго аналого-цифрового преобразователя , осуществляющего преобразование электрического напряжения в параллельный обратный двоичньй код, старший разряд которого несет информацию о знаке входного напряжения совокупности с допо лнительными узлами счетчиком импульсов, линия Q задержки позволило исключить из состава преобразователя узлы, оперируюище аналоговыми сигналами низкого уровня - определитель октантов и аналотовый коммутатор. Структурное построение преобразователя позволило перейти к численному решению системы дифференциальных уравнений безусловно-устойчивой разностной схемой.1 ил. (О ППЯЖ. ГО -q го tO.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ЯО„»1297227

А1 (51) 4 Н 03 M 1/64

l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3968457/24-24 (22) 24. 10.85 (46) 15,03.87. Бюл. N 10 (71) Ленинградский политехнический институт им. M.È. Калинина (72) Д.А.Иванов (53) 681. 325 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1126986, кл. G 08 С 9/00, 1984.

Авторское свидетельство СбСР .

N 87542 1, кл. С 08 С 9/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 1080174, кл. С 08 С 9/00, 1984, (54) ЛРЕОБРАЗОБАТЕЛЪ УГОЛ-КОД (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством, в частности в преобразователях угловых и линейных перемещений в код.

Цель изобретения — повьппение точности — достигается тем, что s преобразователь перемещения, содержащий синусно-косинусный датчик, аналого.-1ифровой преобразователь, накапливающие сумматоры, элемент ИЛИ, генератор тактовых импульсов, триггер и элемент И, введены второй аналогоцифровой преобразователь, три линии задержки, формирователь;импульсов, дешифратор и счетчик. Введение второго аналого-цифрового преобразователя, осуществляющего преобразование электрического напряжения в параллельный обратный двоичный код, старший разряд которого несет информацию о знаке входного напряжения совокупности с дополнительными узлами— счетчиком импульсов, линиями задержки пОзволило исключить из состава преобразователя узлы, оперирующие аналоговыми сигналами низкого уровня — определитель октантов и аналоговый коммутатор. Структурное построение преобразователя позволило перейти к численному решению системы дифференциальных уравнений безусловно-устойчивой разностной схемой.1 ил. (4) — + с/. = 23

l и (5) а следовательно с = 2Й (6) АЦП ь " м сМ

Ъ см

Y (t) = Х(.) Х (t) =-=, Y(t) Y(0) = Nsind

Х(0) = 7"7 созс, (2) 0 сд.(23t

Y (t) + Y(t) =0

7. (3) Nsin с и Мсовс

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством, и частности в преобразователях угловых перемещений в код.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит синуснокосинусньпЪ датчик 1 угла, первьж 2 и второй 3 аналого-цифровые преобразователи, первый и второй 5 накапливающие сумматоры, первую б,„ вторую

7 и третью 8 линии задержки, формирователь 9 импульсов, дешифратор 10, элемент ИЛИ 11, генератор 12 тактовых импульсов, триггер 13, элемент

И 14, счетчик 15, управляющий вход

16 преобразователя, шину 17 начальной установки.

Принцип действия преобразователя основан на численном решении системы дифференциальных уравнений где t — время, ь — константа, Y (t) =Х (t) - производные по времени функций Y(t) и (Х(с).

Начальные условия системы уравнений {1) задаются следующими выражениями: о где d. — величина, пропорциональная преобразуемому углу, причем начальные условия задаются в виде выражения {2) для любого значения < ., лежащего в пределах

Система уравнения (7) эквивалентна дифференциальному уравнению второго порядка

297227 ?

Решение уравнения (3) имеет вид

Y(t) = Х (0) + (0) з п(7;. -) откуда следует, что наименьшее положительное значение аргумента t, при котором функция Y(t) изменяет знак с минуса на плюс, удовлетворяет условию

I

Времена задержек 1,,, соответственно первой, второй и третьей

20 линий задержек должны удовлетворять следующим условиям: где „ — максимальное время преобразования АЦП;

30 t o — максимальное время устасм нонления кода н накапливающем сумматоре;

Т вЂ” период тактовых импульсов.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии аналого-цифровые преобразователи 2 и 3 находятся в состоянии готовности к запуску, 40 а триггер 73 — н нулевом состоянии,,Погический сигнал "0" поступает с выхода триггера 13 на второй вход элемента И 74, запрешая прохождение импульсов с выхода генератора 12

45 тактовых импульсов на ".àêòîâûå .входы накапливающих сумматоров 4 и 5 и счетчика 15 импульсон.

Положительный фронт прямоуголь50 ного импульса запуска, поступающего на управляющий вход преобразователя, запускает аналого-цифровые преобразователи 2 и 3, на выходах которых формируются параллельные обратные

55 двоичные коды выходных напряжений синусно-косинусного датчика перемещения I равных соответственно

3 12 где а. — величина, пропорциональная перемещению и лежащая в пределах О д. 2Т, M — постоянный коэффициент.

Положительным фронтом прямоугольного импульса, поступающего с выхода первой линии задержки 6 на входы разрешения начальной установки первого 4 и второго 5 накапливающих сумматоров и счетчика 15 импульсов, в первый 4 и второй 5 накапливающие сумматоры записываются коды, поступающие соответственно с выходов первого 2 и второго 3 аналого-цифровых преобразователей на входы начальной установки накапливающих сумматоров, а в счетчик 15 импульсов записывается двоичный код числа

97227 4 ления на их тактовые входы и импульсов (n = 1, 2, Y(1 и Х(— числа, записанные (-11 (n-q 1 соответственйо в первом и втором на5 капливающих сумматорах после поступления на их тактовые входы (п — 1) f0

m = log

a T (9) 15

50 (7) N Ф2 «( а где m — натуральная константа.

Код числа N,. подается на вход начальной установки счетчика 15 импульсов. Если при записи выходного кода первого аналого-цифрового преобразо— вателя 2 в первый накапливающий сумо матор 4 логический сигнал на выходе старшего разряда первого накапливающего сумматора изменяется с "1" на

"О", на выходе формирователя 9 импульсов формируется положительный прямоугольный импульс, который через элемент ИЗМ 11 поступает на второй вход триггера 13, не изменяя состояния триггера.

Положительный фронт импульса, поступающего с выхода второй линии задержки 7 на первый вход триггера 13, устанавливает триггер в единичное состояние„ разрешая прохождение импульсов с выхода генератора 12 тактовых импульсов через элемент И 14 на тактовый вход 29 второго накапливающего сумматора 5, вход третьей линии задержки 8 и тактовый вход счетчика 15 импульсов.

Дальнейшая работа преобразователя описывается системой разностных уравнений импульсов, m — натуральное число, связанное с константой, входящей в уравнения (1), и периодом Т тактовых импульсов следующим соотношением

Положительным фронтом импульса, поступающего с выхода элемента И 14 на тактовый вход второго накапливаю— щего сумматора 5, во второй накапливающий сумматор записывается текущее значение переменной Х, равное разности предыдущего значения переменной Х и частного от деления предыдущего значения переменной Y на число

2, Положительным фронтом выходного импульса третьей линии задержки 8,, поступающего на тактовый вход первого накапливающего сумматора 4, в первый накапливающий сумматор запиЪ . сывается текущее значение переменнойY равное сумме предыдущего значения переменной Y и частного от деления текущего значения переменной X на число 2 . Операция деления числа, представленного в обратном двоичном коде, на число 2 заменяется эквивалентной операцией сдвига кода, делимого на m разрядов вправо. С этой целью выход (L — m) старших разрядов второго накапливающего сумматоров соединен с в одом (L — m) младших разрядов первого накапливающего сумматора 4, а инверсный выход (L — m) старших разрядов первого накапливающего сумматора 4 (инверсия всех разрядов кода числа, представленного в обратном двоичном коде, изменяет знак на противоположный) соединен с входом (L — m) младших разрядов второго накапливающего сумматора 5.

1 ((гi- д 2" (1 (u) где У и Х вЂ” числа, записанные (ь соответствейно в первом и втором на-, капливающих сумматорах после поступТактовые импульсы поступают на тактовые входы накапливающих сумматоров 4 и 5 до тех пор, пока знак переменной Y не изменится с минуса на плюс, т ° е. пока значение старшего разряда кода, записанного в первом накапливающем сумматоре 4, не изменится с единицы на нуль. По от1297227 рицательному фронту импульса, поступающего с выхода старшего разряда первого накапливающего сумматора 4 .на вход формирователя импульсов 9, на выходе формирователя формируется короткий (по сравнению с периодом тактовых импульсов) прямоугольный положительный импульс, который через элемент ИЛИ 11 поступает на второй вход триггера 13, сбрасывая триггер 10 в нулевое состояние, что приводит к залрету прохождения тактовых импульсов с выхода генератора 12 тактовых импульсов на выход элемента И 14.

Отрицательный фронт импульса, посту- 15 пающего с выхода триггера 13 на управляющий выход преобразователя, является сигналом "Конец преобразования".

Число импульсов, поступивших за 20 время преобразования на тактовый вход счетчика 15 импульсов, равно

N

Т где t — время преобразования, определяемое выражением (6).

Таким образом, N =2Уà — — =2 )Р -24.

Т Т

Поскольку при начальной установке в счетчик 15 импульсов было записано

30 число Ео, определяемое выражением (7), а счетчик в процессе преобразования работает в режиме вычитания, по окончании преобразования на выход преобразователя поступает двоичный код числа

N=N

2 д. т.е. значение кода на выходе преобразователя пропорционально преобразуемому перемещению.

Дешифратор, 10 предназначен для установки преобразователя в исходное состояние при обнулении счета 15 импульсов. Когда на выходе счетчика 15 импульсов устанавливается код нуля, на выходе дешифратора формируется положительный импульс, который через элемент ИЛИ 11 поступает на второй вход триггера 13, сбрасывая триггер в нулевое состояние.

Формула изобретения

1 реобразователь угол-код, сойеР жащий синусно-косинусный датчик угла, первый аналого-цифровой преобразователь, первый и второй накапливающие сумматоры, выходы второго накапливающего сумматора соединены с группой входов (Ь вЂ” m) младших разрядов первого накапливающего сумматора, элемент ИЛИ, триггер, элемент И, выход которого соединен с тактовым входом второго накапливающего сумматора„ группа входов (Ь вЂ” m) младших разрядов которого подключена к группе инверсных выходов (L — m) старших разрядов первого накапливающего сумматора, и генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены второй аналого-цифровой преобразователь, первая, вторая и третья линии задержки, формирователь импульсов, дешифратор и счетчик, вход установки которого соединен с шиной начальной установки, первый и второй выходы синусно-косинусного датчика угла соединены с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей соответственно, вторые входы которых объединены, являются управляющим Ъходом преобразователя и подключены к входу первой линии задержки, выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей подключены к входам начальной установки первого и второго накапливающих сумматоров, выход первой пинии задержки соединен с входами разрешения началь ной установки первого и второго накапливающих сумматоров и счетчика и с входом второи линии задержки, выход которой соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с. выходом элемента ИЛИ, выход триггера соединен с вторым входом элемента И и является управляющим выходом преобразователя, выход элемента И соединен с тактовым входом счетчика и входом третьей линии задержки, выход которой соединен с тактовым входом первого накапливающего сумматора, выход старшего разряда которого через формирователь импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого через дешифратор подключен к выходу счетчика, который является выходом преобразователя угол-код.

1297227 джющий

Составитель М. Сидорова

Техред А.Кравчук Корректор М. Шароши

Редактор Н.Швьдкая

Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 795/61

1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4