Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вьЕчислительным устройством, с целью расширения диапазона однозначного преобразования в преобразователь угла поворота вала в код, содерйсащий источник I опорного напря жения, синусно-косинусньй датчик угла (СКДУ)2, цифроаналоговые преобраЧ i (Л С

СО!ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (gg 4 Н 03 М /48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2i) 4023965/24-24 (22) 18.02.86 (46) 15.05.87. Бюл. М 18 (71) Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" (72) Л.С. Артемьева, М.Л. Гринфельд, А,Е. Двинова, Б.А. Телал и Л,Ф. Чекова (53) 681 . 3 25 (088 . 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 708386, кл. G 08 С 9/04, 198!.

Зверев А,Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код, Л.: Энергия, 1974, с.147-151, рис.72,. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД

I (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. С целью расширения диапазона однозначного преобразования в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий источник опорного напряжения, синусно-косинусный датчик угла (СКДУ)2, цифроаналоговые преобра131 зователи (ЦАП) 3 и 4, усилитель 6> блок 7 выборки-хранения, блок 8 преобразования напряжения в частоту (ПНЧ), реверсивный счетчик 9, блок

10 нелинейного преобразования кодов, введены коммутатор 5, блок 11 управления и блок 12 инверторов„ Блок ll управления содержит компаратор, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, одновибраторы. Блок 12 инверторов содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инверторы.

На вход СКДУ 2 поступает опорное синусоидальное напряжение, вырабатываемое в источнике 1, Выходные сигналы

СКДУ 2, промодулированные по законам синуса и косинуса в функции угла d. поворота, поступают на ЦАП 3 и 4. Выходной сигнал усилителя 6 подается на вход бло1026 ка 7 выборки-хранения, где запоминаются мгновенные значения амплитуд сигнала рассогласования в моменты, которые определяются фазой сигнала рассогласования при отработке по кратчайшему расстоянию. Выходной сигнал блока 7 выборки-хранения поступает на вхоц блока 8 ПНЧ, выходные импульсы которого с частотой, пропорциональной сигналу рассогласования, подаются на вход реверсивного счетчика 9. На выходных шинах блока

10 вырабатывается откорректированный код угла М поворота. Номер квадранта угла поворота определяется при отработке рассогласования кодом старших п и и-1 разрядов реверсивно=о счетчика 9 ° 2 з,л, ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вичислительным устройством.

Целью изобретения является расширение диапазона однозначного преобразования.

На фиг,l представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2структурная схема блока управления; на фиг,3 — структурная схема блока инверторов, Преобразователь угла поворора вала в код (фиг.l) содержит источник

1 опорного напряжения, синусно-косинусный датчик угла (СКДУ) 2, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 3 и 4, коммутатор 5, усилитель 6, блок

7 выборки-хранения (БВХ), блок 8 преобразования напряжения в частоту (ПНЧ), реверсивный счетчик 9, блок

10 нелинейного преобразования кодов, блок 11 управления и блок -12 инверторов.

Блок 11 управления (фиг,2) содержит компаратор 13, элементы 14 и 15

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, одновибраторы 16 и 17.

Блок 12 инверторов (фиг.3) содержит элементы 18 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инверторы 19.

Преобразователь работает следующим образом.

На вход СКДУ 2 поступает опорное синусоидальное напряжение U sinut с опорной частотой f =Q/27, которое вырабатывается в источнике 1 опорного напряжения„ Выходные сигналы СКДУ

2„ промодулированные по амплитуде по законам синуса и косинуса в функции угла g поворота, поступают на аналоговые входи ЦАП 3 и 4 соответственно.

На цифровые входы ЦАП 3 и 4 с блока 12 инверторов поступают прямые /э и инверсные !- коды отработки в пределах квадранта, При изменении угла оС в пределах первого квадранта выходнь е напряжения ЦАП 3 и 4 равны соответственно:

U> = U sin C(1-P) sink<;

U = 0 соя ц, P s inst.

Выходной сигнал усилителя б, равный

AU - V = ((I -P)sin N — p с о s ю 111 я = г (Х, (1) подается в блок 7 выборки-хранения, в котором по импульсу выборки с блока 11 управления производится запоминание амплитуды Гя. Виходной сиг1311026

15 откуда

g,= arctg

1 -P. (4) 20

50

3 нал БВХ 7 поступает на вход блока

8 ПНЧ, выходные импульсы которого с частотой, пропорциональной сигналу рассогласования аП = U ((I-)))в(пй 3cQstlJy (2) подаются в зависимости от знака сигнала рассогласования (2) на прямой или инверсный вход реверсивного счетчика 9, Отработка рассогласования 10 заканчивается, когда

hU = О, (3) т.е. при выполнении равенства ((При угле о 7 — номер квадранта

2 угла ()6 определяется при отработке рассогласования кодом старших и и п-1 разрядов реверсивного счетчика

9. Код старших разрядов изменяется от 00 в первом квадранте до 11 — в четвертом квадранте, Поскольку на цифровые входы ЦАП

3 и 4 поступают коды 8 и 1- Р отработки угла рассогласования в пределах квадранта, а угол ()(, поворота может находиться в любом квадранте, то необходимо коды на цифровых вхо" дах ЦАП 3 и 5 изменять в зависимости от номера квадранта, Это Осуществляется с помощью блока 12 инверторов, В зависимости AT 40 состояния (и 1)-го разряда реверсивного счетчика 9 на выходах элементов

18 ИСКЛЮЧАЮИЕЕ ИЛИ (вход ЦАП 4) вырабатывается прямой или инверсный код младших разрядов реверсивного 45 счетчика 9, который после инверсии в инверторах 19 поступает на вход

ЦАП 3.

Так как фаза сигналов, поступаю" щих на аналоговые входы ЦАП 3 и 4, меняется с номером квадранта, а коэфФициенты передач ЦАП 3 и 4 и (1-() — величины положительные, то для отработки рассогласования фаза выходного сигнала ЦАП 4 также должна меняться в зависимости от номера . квадранта, что осуществляется с по. мощью коммутатора 5.

Выходной сигнал ЦАП 4 в I u III квадрантах поступает на вычитающий вход усилителя 6, а во II u IV квадрантах — на второй суммирующий вход усилителя 6, В блоке 7 запоминаются мгновенные значения амплитуд сигнала рассогласования в моменты, которые определяются фазой сигнала рассогласования при отработке по кратчайшемурасстоянию, При отработке рассогласования от нулевого положения при )6 ; расположенном в I u II квадранте, импульсы с выхода блока 8 ПНЧ должны поступать на прямой вход реверсивного счетчика 9, т.е. входное напряжение блока 8 — положительное, а при отработке угла К, расположенного в Ш или IV квадранте, выходные импульсы блока 8 должны поступать на инверсный вход счетчика 9, т.е, входное напряжение блока 8 — отрицательное. В соответствии с этим и действительной фазой сигнала рассогласования на входе блока 7 импульсы выборки на управляющий вход блока 7 должны подаваться при максимальном значении амплитуды U со смещением по -фазе на )(при расположении С во

II u III квадрантах по сравнению с I u IV квадрантами, Эти импульсы вырабатываются в блоке 11 управления, На входы элемента 14 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ поступает код старших разрядов реверсивного счетчика 9, На второй вход элемента

1з ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ поступает нулевой сигнал при угле отработки, относящемся к I или IV квадранту, и единичный сигнал при угле отработки, относящемся к II или III квадранту.

На первый вход элемента 15 подается меандр опорной частоты f, сформированный.компаратором 13, Одновибратор

16 вырабатывает задержку в четверть периода опорного напряжения, а одновибратор 17 вырабатывает импульс выборки, поступающий на управляющий вход блока 7.

Рассмотрим несколько примеров пре образования угла поворота О в код при расположении оС в разных квадрантах, при начальном значении кода отработки P = О (I квадрант), Угол О(, расположен в I квадранте.

В этом случае фаза сигнала рассогласования совпадает с фазой опорного

11026 6

20

Если М, расположен в III квадранте, то при tt = О сигнал рассогласования, определяемый выходным сигналом

ЦАП 3 (Uq = О), находится в противофазе с опорным. Поскольку код Р в начале отработки соответствует квадранту, то на выходе БВХ 7 вырабатывается отрицательное напряжение

Угол отработки переходит в IV квадрант, момент выборки остается преж50

5 13 сигнала. С выхода блока 7 снимается положительное напряжение, поэтому импульсы с выхода блока 8 поступают на вход прямого счета реверсивного счетчика 9 на увеличение кода 3

Угол с расположен в II квадранте.

В этом случае выходной сигнал ЦАП 4, противофазный опорному напряжению, подается на инверсный вход усилителя 6, Выходной сигнал ЦАП 3, синфаэный опорному напряжению, поступает на прямой вход усилителя 6, В результате сложения сигнал на выходе усилителя 6 совпадает по фазе с опорным сигналом и аналогично рассмотренному случаю импульсы, вырабатываемые блоком 8, поступают на прямой вход реверсивного счетчика 9 (увеличение кода отработки11). При переходе кода отработки во II квадрант выходной сигнал ЦАП 3 равен

U sink(1-P)=О, следовательно, меняется на противоположную фаза сигнала рассогласования, но одновременно меняется для II квадранта кода отработки Р момент выборки с выхода блока 1. На выходе блока 7 вырабатывается по-прежнему положительное напряжение, благодаря чему в ревеосивном счетчике 9 происходит накапливание импульсов блока 8 до тех пор, пока не будет выполняться эквивалентное равенство oc =-P. Угол р относится к IV квадранту.

В этом случае выходной сигнал ЦАП 3 поступает на прямой вход усилителя

6 в ротивофазе с опорным, Поскольку выходной сигнал ЦАП 4 (U = 0) при

P = О, то сигнал рассогласования и опорный сигнал находятся в противофазе, и в моменты выборки, соответствующие I u IV квадранту кода отработки P, навыходе блока 7 вырабатывается отрицательное напряжение и импульсы блока 8 поступают на вход инверсного счета реверсивного счетчика.9. Отработка производится по кратчайшему пути, ним, выходной сигнал ЦАП 4 подается на инверсный вход усилителя 6. При переходе кода отработки р из IV квадранта в III напряжение ЦАП 3

U = О, фаза сигнала рассогласования определяется фазой инвертированного усилителем 6 выходного напряжения

ЦАП 4, т.е ° совпадает с фазой опорного сигнала, но поскольку момент выборки меняется, то на выходе блока 7 по-прежнему вырабатывается отрицательное напряжение, благодаря которому направление отработки рассогласования не меняется.

Аналогичным образом производится и отслеживание угла поворота с

В соответствии с соотношением (4) методическая погрешность преобразования равна и ф „ = — P — arctic — - .

Для сведения методической погрешности преобразования к нулю в преобразователе используется блок 10 нелинейного преобразования кодов, выполненный в виде блока постоянной памяти, на адресные входы которого поступает код (n-2) младших разрядов реверсивного счетчика 9, а на выходных шинах вырабатывается откорректированный код И угла поворота М.

Формула изобретения

1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а первый и второй выходы подключены к аналоговым входам соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выход первого цифроаналогового преобразователя подключен к первому сумсуммирующему входу усилителя, выход усилителя подключен к первому входу блока выборки-хранения, выход которого через блок преобразования напряжения в частоту подключен к входам реверсивного счетчика, выходы младших разрядов реверсивного счетчика подключены к входам блока нелинейного преобразования кодов, о т л и ч а ю шийся тем, что., с целью расширения диапазона однозначного преобразования, в преобразователь введены коммутатор, блок управления

7 1 и блок инверторов, информационные входы которого соединены с выходами младших разрядов реверсивного счетчика, а первая и вторая группа выходов подключены к цифровым входам соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выход второго цифроаналогового преобразователя подключен к информационному входу коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму суммирующему и вычитающему входам усилителя, первый вход блока управления соединен с источником опорного напряжения, остальные входы соединены с выходами старших разрядов реверсивного счетчика, а выход подключен к второму входу блока выборки-хранения, выход младшего из старших раз рядов реверсивного счетчика подключен к управляющим входам блока инверторов и коммутатора.

2. Преобразователь по п.l, о тл и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит компаратор, два

311026 8 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и два одновибратора, вход компаратора и входы первого элемента ИСКЛЮЧАЮТ(ЕЕ ИЛИ являются соответственно первым и остальными входами блока управления, выход компаратора и выход первого элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к входам второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого через первый одновибраt0 тор подключен к входу второго одновибратора, выход второго одновибратора является выходом блока управления, 3. Преобразователь по п,l о т15 л и ч а ю шийся тем, что блок инверторов содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инверторы, первые входы элементов ИСКЛЮЧАlОЩЕЕ ИЛИ являются информационными входами блока инвер20 торов, вторые входы объединены и являются управляющим входом блока инверторов, а выходы подключены к входам соответствующих инверторов, выходы инверторов и выходы элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются соответственно первой и второй группой выходов блока инверторов.

Физ.2

1311026

Составитель F.. Бударина

РедактоР И. БандУРа ТехРед N.1 оданич .- КоРРектоР А. ТЯско

Заказ 1903/56 Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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