Преобразователь угла поворота вала в код
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Q П И С А Н И Е (!!)682931
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.77 (21) 2441067/18-24 (51) N. Iyë. -
G 08 С 9/00 с присоединением заявки №
Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32 (53) УДК 621.391.24 (088.8) по делам изобретений н открытий (45) Дата опубликования описания 30.08.79 (72) Авторы изобретения
Д. Н. Дудин и В. Г. Курчавый (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах связи контролирующих и управляющих цифровых автоматов с объектами контроля и управления для преобразования угла поворота вала в код.
Известны преобразователи угла поворота вала в код (1), содержащие многофазный датчик угла, компараторы, выходы которых согласно порядку чередования фаз датчика угла подключены к элементам И, элемент ИЛИ, блок выдачи кода, блок аналого-цифрового преобразования.
Недостаток известного преобразователя состоит в сложности его схемы.
Наиболее близким к изобретению решением являются преобразователь (2), содержащий многофазный датчик угла, выходы которого подключены к входам амплитудного селектора и детектора, соединенного с входами компараторов, выходы которых согласно их порядковому номеру 1, соответствующему порядку чередования фаз датчика угла, соединены с первыми входами элементов И и (i — 1)-входами инверторов, выходы которы подкл!очены и вторь.м входам соответствующих элементов И, выходами связанных с входами элемента
ИЛИ.
К его недостатку относится невысокая точность, вызванная недоиспользованием свойств многофазного датчика угла.
Цель изобретения — повышение точности д преобразователя. Это достигается тем, что в него введены блок аналого-цифрового преобразования, блок выдачи кода и функциональный делитель напряжения, выходы которого соединены с опорными входами
10 соответствующих компараторов. Выход максимального сигнала амплитудного селектора соединен с входом функционального делителя напряжения, выходы амплитудного селектора — с входами блока ана1б лого-цифрового преобразования, выходы которого подключены к одному входу блока выдачи кода, к другому входу которого подсоединен выход элемента ИЛИ.
На чертеже представлена функционально ная схема преобразователя.
Преобразователь содержит многофазный датч1!к 1 угла, вкл!о1!а!о!ций1, II I5lpiiiicp дат II!K 2 угла и фазорасщепитсль 3, выходы которого подключены и входам амплитудного селектора 4 и детектора 5, соединенного с входамп компараторов 6. Выходы компараторов согласно их порядковому Номеру I, соответству!ощему порядку Icðãäoн:lп I15! фаз Дат I I! ÅII 3 гл;1, со" I IIII(1 1 в! с пср682931 выми входами элементов И 7 и входами (i — 1) инверторов 8. При этом выход i компаратора 6 связан с входом (i — 1) инвертора 8 и элемента И 7 (i=1, 2, 3,, n), где и — число фаз. Вы«од инвертора 8 соединен с вторым входом элемента И 7 соотвстству1ощсго порядкс1. 1псло элементов
И 7 и инверторон 8 составляет (и — 1), вы«оды элементов И 7 и первого компаратора 6 являются выходами грубых меток 10 угла. Выходы элементов И 7 соединены с входами элемента ИЛИ 9, выходы амплитудного селектора 4 — с входами блока 10 аналого-цифрового преобразования, выходы которого подключены к одному входу 15 блока 11 выдачи кода, к другому входу которого подсоединен выход элемента ИЛИ 9.
Выход максимального сигнала амплитудного селектора 4 соединен с входом функционального делитсля 12 напряжения, вы- 20 ходы делителя — с опорными входами соответствующих компараторов 6. Число разрядов блока 10 аналого-цифрового преобразования соответствует числу выходов грубых меток угла, т. е. числу т. 25
Работает преобразователь следующим образом.
Сигналы датчика 2 угла поступают на фазорасщепитель 3, Для определенности будем считать, что в качестве датчика 2 30 угла взят сельсин-датчик (М=З), выходные сигналы которого представлены системой уравнений
U, = U„, sin i. sin e, :35
U, = U,„sin u>t sin (р + 120 ), U3 = U„„si и cut sin (cp + 240 ), где 1 — время; ср — угол поворота; 40
U, в — амплитуда и круговая частота сигнала датчика угла.
Фазорасщепитель 3 преобразует исходные сигналы в сигналы, представленные, например, системой уравнений 45
U, = У з1пИ з1п р, U, = U sin cot sin (р + 30"), U, = U sin mt з 1п (з + 60 ), Зб0
U,=U sinu>t sin cp+ (— I) и
Сигналы фазорасщепителя 3 поступают на амплитудный селектор 4, который выделя- 55 ет минимальные и максимальные сигналы для данного угла ср таким образом, что минимальный сигнал соответствует минимальному значению огибающих входных сигналов, т. е. представляет треугольное пофор- 60 ме напряжение, составленное из наиболее линейных участков огибающих входных сигналов: от ср=О до cp=15 (середина первого участка) . Максимальный сигнал амплитудного селектора 4 соответствует 05 максимальному значению U огибающих входных сигналов, который поступает на функциональный делитель 12 напряжения.
Выходной сигнал датчика 1 угла UI
=U, sin cot sin cp подается на вход детектора 5. Выходной сигнал детектора 5, соответствующий огибающей в«одного сигнала, про«одвт иа сипгальные в«оды линейки компараторов 6, Функциональный делитель 12 напряжения рассчитан таким образом, что напряжение на первом выходе равно выходному напряжению детектора 5 при cp=15, на втором — при с =30 и т. д. B результате при отклонении датчика 1 угла от нулевого положения при угле cp= 15 включается один из компараторов 6, при угле cpð=30 — второй компаратор и т, д.
Сигналы компараторов 6 поступают на элементы И 7 и инверторы 8. В результате, при отклонении датчика 1 угла от нулевого положения при ср=15 на выходе первого элемента И появляется метка угла «15».
При угле с =30 соответствующий элемент
И 7 выключает метку «15», а на выход выдается метка «30» и т. д. Так формируются грубые метки угла. Максимальный сигнал амплитудного селектора 4 поступает также в качестве опорного напряжения на блок
10 аналого-цифрового преобразования, на сигнальный вход которого подается минимальный сигнал. Поскольку данный сигнал сформирован из наиболее линейных участков сигналов датчиков, а максимальный сигнал практически не зависит от угла ср, с достаточной степенью точности можно считать, что блок 10 аналого-цифрового преобразования работает с линейной функцией угла ср, причем при отклонении датчика 1 угла от нулевого положения на возрастающих участках сигнала его разряды включаются в порядке старшинства, а на падающих участках выключаются в обратной последовательности.
Метки угла «15», «45» и «75» через инверторы 8 управляют работой элементов
И 7. При работе преобразователя на возрастающих участках минимального сигнала амплитудного селектора 4 выходные сигналы блока 10 аналого-цифрового преобразования поступают на выход блока 11 выдачи кода. На углах с =15, 45, 75 осуществляется инверсия выходных сигналов блока 10 аналого-цифрового преобразования, т. е, старший разряд подается на выход младшего разряда, вход младшего разряда — на выход старшего и т. д. Это равнозначно тому, что после 15, 45 и 75 на выход преобразователя точные метки угла выдаются снова, начиная с младшей метки.
Цена грубой метки угла определяется числом фаз выходного напряжения фазорасщепителя, цена точной метки угла— ценой грубой метки и числом разрядов блока 10 аналого-цифрового преобразования, 682931
Составитель И. Назарикина
Техред А. Камышникова
Корректор Л. Орлова
Редактор Т. Грузова
Подписное
Тираж 727
Изд. ¹ 509
Заказ 2116/12
Типография, пр. Сапунова, 2
При углах Π— 15 точные метки проходят прямо на выход преобразователя, а при углах 15 — 30 старшие и младшие разряды меняются местами, что соответствует обратному скату минимального сигнала. Следовательно, при отклонении датчика 1 угла гр=0 — 15 включаются точные метки в прямоч направлении, при угле гр=15 — только одна грубая метка (без то гиых), а при углах 15 — 30 — дополнительно к грубой метке точные метки и т. п. Начальные участки любой синусоиды линейны с погрешностью до 0,1% при углах 01-10 . Очевидно, что для получения большей точности нужно использовать большее количество фазорасщепителей (фаз), т. е. оольшее число синусоид, следовательно, и большее число начальных участков с меньшей дискретностью.
Формула изобретения
Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий многофазный датчик угла, выходы которого соединены с входами амплитудного селектора и детектора, соединенного с входами компараторов, выходы которых согласно их порядковому номеру t, соответствующему порядку чередования фаз датчика угла, соединены с первыми входами элементов И и (1 — 1)-входами инверторов, выходы которых подключены к вторым входам соответствующих элемеHтов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, о тл и ч а ю щ ll и с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок аналогоцифрового преобразования, блок выдачи
10 кода и функциональный делитель напряжения, выходы которого соединены с опорными входа чи соответствующих компараторов, выход максимального сигнала амплитудного селектора соединен с входом функ15 ционального делителя напряжения, выходы амплитудного селектора соединены с входами блока аналого-цифрового преобразования, выходы которого подключены к одному входу блока выдачи кода, к другому
20 входу которого подключен выход элемента
ИЛИ.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
2з № 525141, кл. G 08 С 9/00, 1974.
2. Заявка № 1913202/18-24, кл. G 08 С
9/00, 20.04.73, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства,