Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

<л708386

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аввлеио200777 (21) 2509972/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 0501.80. бюллетень М1

Дата опубликования описания 05.0180 (я)М. Кл.2

G 08 С 9/04

ГосударстаенныЯ коинтет

СССР по делан нэобретеннй н открытнй (53) УДК 881.З25 (088.8} (72) Авторы изобретения

С.В. Билибин, Н.А. Иванов, П.П. Гараев, Б. A. Сарычев и В. Ф. Руденко (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

В КОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых следящих приводах и преобразователях информа- 5 ции для преобразования угла поворота вала в код.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный датчик угла, линейные )0 делители напряжения, буферные усилители, блок управления, выходы которого подключены к счетным входам реверсивного счетчика, выходы разрядов которого подключены к управляю- 5 щим входам линейных делителей напряжения.

Недостатком известного преобразователя является его невысокая точность, вызванная необходимостью балансирования выходов линейных делителей напряжения.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является преобразователь, содержащий синусно- 75 косинусный датчик угла, выходы которого через последовательно соединенные селектор квадранта, вычитающие усилители, линейные делители напряжения, буферные усилители, сумматор и блок управления подключены к счетному входу реверсивного счетчика, выходы разрядов которого подключены соответственно к управляющим входам селектора квадранта и линейных делителей напряжения.

Недостатком известного преобразователя является его невысокая точность, вызванная применением нелинейного интерполирования.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

Данная цель достигается тем, что в него введены управляемые делители напряжения, подключенные соответственно к общим точкам соединений цепей обратных связей вычитаюших и буферных усилителей, а управляющие входы управляемых делителей напряжения подключены к выходам младших разрядов реверсивного счетчика.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 пример реализации управляемого делителя напряжения.

708386 где x — текущее значение кода младших и разрядах коэффициент включения 1-го 40

1 разряда, принимающий значения 0 или 1.

Нулевому значению кода во всех п разрядах (все j =О) соответствует ( значение х=0, а единичным состоянием 45 всех и разрядов (все j = 1) соответ4 ствует значение .

Х= 2

1=4

В соответствии с этим, величина угла 0(. выраженная в виде кода в младших и разрядах реверсивного счетчика, будет равна: х=ЧО х

{1) 55

2 2 а коэффициенты деления линейных делителей 4 напряжения будут соответственно равны:

60 (3) (4) К = 1-х;

К =х.

Так как коэффициенты передачи усилителей 3, 5 и б по абсолютной велиПреобразователь содержит (см. фиг1) синусно-косинусный датчик 1 угла, выходы которого через последовательно соединенные селектор 2 квадранта, вычитающие усилители 3, линейные делители 4 напряжения, буферные усилители 5, суммирующий усилитель 6, блок 7 управления подключены к счетному входу реверсивного счетчика 8, выходы разрядов которого подключены соответственно к управляющим входам селектора 2 квадранта и линейных делителей 4 напряжения. Выходы младших разрядов реверсивного . счетчика 8 подключены к управляющим входам управляемых делителей 9 напряжения, которые подключены соответственно к общим точкам соединений цепей 10 и 11 обратных связей вычитающих 3 и буферных 5 усилителей.

Работа предлагаемого преобразователя происходит следующим образом. 20

На выходах синусно-косинусного датчика 1 угла при повороте на угол с(. появляются напряжения, пропорциональные соответственно синусу и ко» синусу угла d., которые выделяются 25 селектором 2 квадранта в зависимости от квадранта преобразуемого угла с,(. На входах вычитающих усилителей 3 их значения сравниваются и вычитаются из значений угла сС, вырабатываемого интерполирующей схемой, включающей усилители 3, 5, 6 и линейные делители напряжения 4 и 9, из кода младших разрядов реверсивного счетчика 8 в соответствии с выражением:

h х= {i)

1 чине приняты равными единице, то напряжение на выходе усилителя 6 равно:

>-х х

О >>->>oü>»А > „„-н со ».— >>> гдето U . sin icos сС - напряжение на выходе селектора

2 квадрантов;

У = Б „ эЫ из — напряжения возбуждения синусо-косинусного датчика 1 угла.

Коэффициент передачи цепи обратной связи Крс равен:

К = -> рс R (б) В момент, когда схема сбалансиРована Б ых = 0 и напРЯжениЯ на вхо дах суммирующего усилителя б равны, т.е.

4-х

0 юнас» =>> crt — Ъ вЂ” »>

ИК (1-Х) o q+ y

ОС ос откуда ф 1ИА Х К Х K Х (®)

CoSA 1-х+К X K ос осХ

Ошибка преобразования будет равна разности между значением угла d z ° записанным в виде кода младших п разрядах реверсивного счетчика, и действительным значением угла Ы. в пределах квадранта, при котором наступает баланс .схемы:

"с ХФК х К Х2 ос ос

При К, = 0,555 эта ошибка не превышает величину 1 54 °

Для того, чтобы ошибка преобразования равнялась нулю во всем диапазоне изменения кода х, при изменении кода в п младших разрядах, необходимо изменять величину коэффициента обратной связи по следующему закону:

Х-(М-ХИ.g(C/2 Х) ос

110) Выражение (10) получается, если приравнять нулю правую часть выражения (9) .

Эту зависимость можно достаточно точно воспроизвести если, например, в качестве сопротивления обратной связи испольэовать цепь, образованную двумя -последовательно включенными резисторами R< и R> (см.фиг.2), между общей точкой которых (точка A) и общей шиной включена проводигде: R — резистор в цепи 10 обратной связи вычитающего усилителя 3;

Roo — сопротивление цепи 11 о Ратной связи буферного усилителя 5.

708386 (l6) значение х=0,5 потребуем, чтобы выполнялось равенством

=0,54ьэ16"-к ., (18) +)1 "„" О,26

1 2 где Крр „„„= О, 547516, значение

K определяемое, из выражения 10 для значения х=0,5. Задавшись, иэ соображений практической реализации, величинами R u r из выражений 17 и

10 13 находим требуемые значения й„и

R Приняв, например, R = 10 ком, r = 3, О ком, из выражений (17) и (18) найдем, что R1 16,97 ком, R .= 0,55 ком. Подставляя в (16) значения R и R получим выражение

У для K рс, удобное для практической реализации:

{12) ((3)

25 где

R x Rx вд rR„rRxrxxRxx(l-x)

" R + — .)12х-(g-g)

Фк

С учетом значений R и U получим:

ХХ (R И- Уз «к Я, )С +R 1- — - — М,(1-Т,) г

Таким образом, при использовании в цепи обратной связи цепочки, показанной на фиг. 2, коэффициент переда- щ чи цепи обратной связи равен. к" =

R ос 1) 2 ((6) 11) а+ q С(1-К)

Для того, чтобы методическая ошиб- 50 ка преобразования равнялась нулю, необходимо величины Р, и, R u r выбрать такими, чтоб выражение (16) было тождественно выражению (10) .

Это осуществляется следующим обра- 55 зом. Наложим условия: во-первых, при нулевом коде младших разрядов (x=0) должно выполняться равенство:.

)1 + =О 57079=Кос а

1 ". где величина К „= О, 57079, есть значение К, определяемое выражением (10) для эначения х=О, во-вторых; подставляя в выражение

40 ((5) мость с,управляемая кодом младших разрядов.

Иэ чертежа на фиг.2 видно, что уммарная проводимость резисторов q, подключенных к точке А определяется уравнением:

1 1 ф Rj +) — + +,. +)

А 121 14l 58 " l12"\ (i1 2 Z 4 2 " н2 )= («)

Х Х

= — 2 ) = —, т.е с), = — °

1=1 1 Г А где х — текущее значение кода в младших и разрядах (см. выражение 1) .

Аналогично проводимость ветви, состоящей из резисторов, подключенных к шине О,будет равна.

При подаче в точку В (см.фиг.2) напряжения с выхода усилителя 5 напряжение холостого хода в точке A будет равно:

А У .1.Я2ХЦ-А)

rr.x

При подключении точки С к су

Рующему входу усилителя 3 составляющая напряжения на выходе усилителя 3, обусловленная действием цепи общей отрицательной обратной связи канала будет равна:

С) RU (l4)

У1 АУ% КЭ

К* рс 17, 52+3, 111166 ° х 1-х)

° (19) Полученное выражение (19) с высокой точностью воспроизводит зависимость (10), а так как последняя была получена иэ условия равенства нулю погрешности преобразования (Ьd=О), то предлагаемое устройство не имеет методической погрешности.

В этом также можно убедиться, если вычислять погрваность преобразования, подставляя в выражение (9) вместо K с значение К иэ выраже1 ния (19), иэменяя при этом аргумент х от О до 1.

Для упрощения реализации схемы управляемая проводимость с (см. фиг.2) может содержать меньшее количество разрядов по сравнению с общим количеством младших разрядов реверсивного счетчика 8, характеризующих значение угла с(в пределах квадранта. В этом случае кривая

К будет воэпроизводиться с большей дискретностью, чем дискретность формируемого кода, но резкого увеличения погрешности преобразования не происходит. Так, например, при величине дискрета управляемой проводимости q равном — от —, и ве1 1с

6+ 2 личине дискрета формируемого кода

1 )С младших разрядов равным от —, 1024 2 методическая погрешность преобразования не!превышает +15 угловых секунд °

Предлагаемое техническое решение для устранения методической погрешности преобразования несложно при практической реализации и расчетные соотношения хорошо согласуются с практическими данными.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусК»

Хж7ас

Фиг. Ф

В и> . г

Составитель E. Кравченко

Редактор д. медкеашвндн тек ед О, АндРейка .ноедекте ю. Мака енке

Тираж 682 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035дМосква Ж-35 Ра ская наб. д. 4 5

Заказ 8493/46

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4 ный датчик угла, выходы которого через последовательно соединенные селе тор квадранта, вычитающие усилители, линейные делители напряжения, буферные усилители, сумматор и блок управления подключены к счетному входу реверсивного счетчика, выходы разрядов которого подключены соответственно к управляющим входам селектора квадранта и линейных делителей напряжения, о т л и ч а ю щ и й708386 ся тем, что, с целью. повышения точности преобразователя, в него введены управляемые делители напряжения, подключенные соответственно к общим точкам соединений цепей обратных связей вычитающих и буферных усилителей, а управляющие входы управляемых делителей напряжения подключены к выходам младших разрядов реверсив. ного счетчика.