Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Реферат

 

Изобретение относится к области вычислительной техники. Устройство содержит синусно-косинусные трансформаторные датчики, подключенные через коммутатор к интеграторам, выход одного из которых соединен с одним из входов функционального преобразователя напряжение-код. В устройство введены цифро-аналоговый преобразователь, буферный повторитель, задатчик команд, формирователь контрольного интервала времени, элементы И, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, источник эталонного напряжения и ключевой элемент. Техническим результатом является повышение точности преобразователя. 1 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к устройствам сопряжения СКТ-датчиков с цифровой вычислительной машиной и может быть использовано в системах обработки данных.

Известно устройство для сопряжения СКТ-датчиков с цифровой вычислительной машиной, содержащее сумматор, компаратор, цифроуправляемые сопротивления, регистры и вентили.

Недостатком устройства является низкая помехозащищенность, ухудшающая его точностные характеристики.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для ввода сигналов СКТ-датчиков в цифровую вычислительную машину, описанное в авторском свидетельстве №481929.

Это устройство содержит синусно-косинусные трансформаторы, коммутатор, два интегратора, блок запуска и остановки интеграторов, функциональный преобразователь напряжения в код, четыре пороговых устройства, логический элемент 4 И-НЕ, причем к выходам синусно-косинусных трансформаторов через коммутатор подключены входы интеграторов, выходы которых соединены со входами функционального преобразователя напряжения в код, а входы управления интеграторов соединены с выходом блока запуска и остановки интеграторов, вход которого соединен с выходом логического элемента 4 И-НЕ, входы логического элемента 4 И-НЕ через пороговые устройства подключены к соединенным попарно выходам синусно-косинусных трансформаторов.

Напряжения с синусно-косинусных трансформаторов, пропорциональные sin и cos, через коммутатор последовательно во времени подключаются ко входам интеграторов. Интеграторы интегрируют входные сигналы в течение половины периода опорного напряжения, причем ошибка от квадратурной составляющей и высших гармоник равна нулю. Напряжения с выходов интеграторов поступают на функциональный преобразователь напряжения в код, на выходе которого образуется код угла.

Недостаткам устройства является низкая точность, обусловленная погрешностью крутизны синусного и косинусного интеграторов.

Цель изобретения - повышение точностных характеристик устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство, содержащее синусно-косинусные трансформаторы, коммутатор, два интегратора, функциональный преобразователь напряжения в код, дополнительно введены компаратор, цифроаналоговый преобразователь, буферный повторитель, генератор импульсов, реверсивный счетчик, источник эталонного напряжения, первая и вторая схемы совпадения, устройство управления, формирователь контрольного интервала времени, первый и второй ключи, причем входы ключей соединены с выходом эталонного источника напряжения, а выходы через коммутатор соединены со входами интеграторов, управляющие входы ключей соединены с выходом формирователя контрольного интервала времени и с первыми входами первой и второй схем совпадения, вход формирователя контрольного интервала времени соединен с выходом устройства управления, второй вход первой схемы совпадения соединен с выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом интегратора синусного напряжения и с синусным входом функционального преобразователя напряжения в код, второй вход компаратора соединен с косинусный входом функционального преобразователя напряжения в код и с выходом буферного повторителя, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, вход цифроаналогового преобразователя соединен с выходом интегратора косинусного напряжения, управляющие входы цифроаналогового преобразователя соединены с выходами реверсивного счетчика, первый вход которого соединен с выходом первой схемы совпадения, а второй - с выходом второй схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом генератора импульсов.

Структурная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство для ввода сигналов СКТ-датчиков в цифровую вычислительную машину содержит синусно-косинусные трансформаторы 1, коммутатор 2, интеграторы 3 и 4, функциональный преобразователь напряжения в код 5, компаратор 6, цифроаналоговый преобразователь 7, буферный повторитель 8, генератор импульсов 9, реверсивный счетчик 10, источник эталонного напряжения 11, первую 12 и вторую 13 схемы совпадения, устройство управления 14, формирователь контрольного интервала времени 15, первый 16 и второй 17 ключи.

Устройство работает следующим образом.

Напряжения с синусно-косинусных трансформаторов 1 через коммутатор 2 последовательно во времени подключаются ко входам интеграторов 3, 4. Интеграторы 3, 4 интегрируют входные сигналы, пропорциональные sin и cos в течение половины периода опорного напряжения. В результате на выходе интеграторов 3, 4 получаются напряжения

где U_m - амплитудное значение напряжения,

- угол поворота СКТ-датчика,

S₁ - значение крутизны синусного интегратора,

S₂ - значение крутизны косинусного интегратора,

причем ошибка от квадратурной составляющей и высших гармоник равна нулю.

Напряжение, пропорциональное sin, поступает на синусный вход функционального преобразователя напряжения в код 5 и на первый вход компаратора 6, а напряжение, пропорциональное cos, поступает па вход цифроаналогового преобразователя 7, выход которого через буферный повторитель 8 соединен с косинусным входом функционального преобразователя напряжения в код 5 и со вторым входом компаратора 6. Функциональный преобразователь напряжения в код 5 в соответствии с формулой

преобразует напряжения, пропорциональные sin и cos, в код угла.

В соответствии с формулами (1) разница между реальными значениями U_sin и U_cos на выходах интеграторов 3, 4 определяется

где S=S₂-S₁ - разница между крутизнами косинусного и синусного интеграторов,

что в устройстве-прототипе согласно формуле (2) приводит к ошибке образования кода угла.

В течение контрольного интервала времени на входе синусного и косинусного интеграторов 3, 4 от источника эталонного напряжения 11 через первый 16 и второй 17 ключи и коммутатор 2 поступает напряжение, пропорциональное sin и cos эталонного угла =45°.

При этом теоретическое значение

а разница между реальными значениями напряжений интеграторов 3, 4 эталонного угла =45° в соответствии с формулой (3) определяется

Напряжение с выхода синусного интегратора 3, пропорциональное sin_(45°) поступает на синусный вход функционального преобразователя напряжения в код 5 и на первый вход компаратора 6, а напряжение с выхода косинусного интегратора 4, пропорциональное cos_(45°), поступает на следящую систему, состоящую из цифроаналогового преобразователя 7, буферного повторителя 8, генератора импульсов 9, реверсивного счетчика 10 и схем совпадения 12 и 13 и на второй вход компаратора 6. По сигналу устройства управления 14 формирователь контрольного интервала времени 15 вырабатывает последовательность импульсов, по которым компаратор 6 через первую схему совпадения 12 управляет режимом работы "сложение-вычитание" реверсивного счетчика 10 в контрольном интервале времени, в котором также частота с выхода генератора импульсов 9 поступает на счетный вход реверсивного счетчика 10.

Напряжение, пропорциональное cos_(45°) на выходе цифроаналогового преобразователя 7, определяется выражением

где k_д - управляемый коэффициент деления цифроаналогового преобразователя,

Ucos_(45°) - напряжение на выходе косинусного интегратора.

Тогда для контрольного интервала времени получаем

Откуда

Выражая значение крутизны косинусного интегратора через значение крутизны синусного интегратора, а именно S ₂=S₁+S, формула 6 принимает вид:

Следовательно, коэффициент деления цифроаналогового преобразователя (7) будет определяться

Итак, если в контрольном интервале времени величина напряжения, пропорциональная cos_(45°), больше (меньше) величины напряжения, пропорционального sin_(45°), реверсивный счетчик 10 работает в режиме "вычитания" ("сложения"), код реверсивного счетчика 10 уменьшается (увеличивается), что в свои очередь приводит к уменьшению (увеличению) коэффициента деления цифроаналогового преобразователя 7 до тех пор, пока напряжения на входах компаратора 6 не сравняются, и остается неизменным на весь дальнейший цикл преобразования до следующего контрольного интервала, времени.

Тогда реальное значение косинусного напряжения на входе функционального преобразователя напряжения в код 5 в течение всего цикла преобразования

Таким образом, включение управляемого делителя напряжения в цепь косинусного интегратора обеспечивает равенство значения крутизны косинусного интегратора значению крутизны синусного интегратора, что приводит к повышению точностных характеристик устройства для ввода сигналов СКТ-датчиков в ЦВМ.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные трансформаторные датчики, подключенные через коммутатор к интеграторам, выход одного из которых соединен с одним из входов функционального преобразователя напряжение-код, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены цифроаналоговый преобразователь, буферный повторитель, задатчик команд, формирователь контрольного интервала времени, элементы И, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, источник эталонного напряжения и ключевой элемент, источник эталонного напряжения через параллельно соединенные ключевые элементы подключен к другим входам коммутатора, задатчик команд через формирователь контрольного интервала времени соединен с первыми входами элементов И и управляющими входами ключевых элементов, выход генератора импульсов соединен с вторым входом второго элемента И, выходы элементов И подключены к входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входам цифроаналогового преобразователя второй вход которого соединен с выходом другого интегратора, выход цифроаналогового преобразователя через буферный повторитель соединен с другим входом функционального преобразователя напряжение-код и с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с одним из интеграторов, выход компаратора соединен с вторым входом первого элемента И.

РИСУНКИ