Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиик

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

734777 (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 25.11.77 (2I) 2546829/18-24 (51)М. Кл.

G 08 С 9/04 с присоединением заявки J%

Гооударстввииый комитет (2;3) Приоритет во делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень ¹18 (53) УДК681.325 (088.8) Дата опубликования описания 16.05.80 (72) Авторы изобретения

А, И. Крутов, Г. Г. Миронов, Б. И. Николенко и A. К. Осипов (7! ) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА. ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в информационных и управляющих автоматизированных системах, использующих цифровые информационно-логичес5 кие машины.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный датчик угла, выходы которого через блок ключей соединены со входами

IO трансформаторов, выходные обмотки трансформаторов соединены между собой через переключатели и подключены через блок ключей к блоку преобразования напряжения в код, управляющие входы ключей и блока преобразования напряжения в код соединены с выходами логического блока управления 11).

Недостатки известных преобразователей — сложность и низкая помехозащищенность, Наиболее близким к изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого через блок демодуляторов соединены со входами блока амплитудных компараторов и входами блока ключей, выход которого соединен со входом блока преобразования напряжения в код, выходы логического блока управления соединены с управляющими входами блока ключей и блока преобразования напряжения в код $2).

Недостатком этого преобразователя яв ляется его невысокая надежность, вызванная необходимостью применения многоразрядного преобразования напряжения в код.

Uemь изобретения - повышение надежности преобразователя.

Это достигается тем, что в него введены блок нуль-органов и трансформаторы, первичные обмотки которых соединены соответственно с выходами синусно-косинусного датчика угла, вторичные обмотки трансформаторов соединены между собой и подключены к соответствующим входам блока демодуляторов, выходы которого соединены со входами логического б."ока управления.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого,преобразователя; на фиг. 2 - график зависимости напряжения от угле поворота.

Преобразователь содержит синусно-косинусный датчик 1 угла, выходы которого соединены с соответствующими первичны- 10 ми обмотками 2 и 3 трансформаторов 4 и 5, которые имеют соответетвуюшие вторичные обмотки 6 и 7, число которых выбирается в зависимости от разрядности.преобразуемого коде в грубом отсчете и для пятирвзрядного кода грубого отсчета равно 7 (см. фиг, 1 f. Начала первой, третьей и пятой и концы шестой и седьмой вторичных обмоток 6 трансформатора 4, а также начало первой и концы второй и четвертой вторичных обмоток

7 трансформатора 5 подключены к соответствующим входам блока 8 демодуляторов. Первая, вторая, третья и четвертые вторичные обмотки 6 соединены соответ ствующими вторичными обмотками 7 согласно, остальные по порядку расположе,ния вторичные обмотки 6 и 7 трансфор маторов 4 и 5 — встречно. Свободные концы вторичных обмоток 6 и 7 соединены с обшей шиной. Коэффициенты трансформации 1 1 трансформаторов 4 и 5 выбираются следующим образом.

Трансформатор 4 (индексы после 1 соответствуют порядку расположения вторичных обмоток 6), И„„= 1

И„2= Б1И 22 30 = 0,3827 и = Мп 45 = 0,7071 — Ми 67 30 = 0,0239 — 61И 22 30 = 0,3827

И,= МИ 45 = 0,7071 — 67 30 = 0,9239

Трансформатор 5 (индексы после 2 соответствуют порядку расположения вто45 ричных обмоток 7).

21 1

И22- — Cos 22а30 = 0,9239

h = eos 45 = 0,7071

2Ъ о п„= cos 67О30 = 0,3827

И вЂ” cos 22 30 = 0,9239

И2ь= со 45 = 0,7071 и = cos 22 30 = 0,3827

Таким образом, коэффициенты 11 транс55 формации и число вторичных обмоток соответствуют синусу или косинусу угла в пределах 20 30 от одного значения к о другому, что соответствует угловому пре»

734777 4 образованию в пределах двух квантов младшего разряда пятираэрядного кода.

По этому же принципу может быть построен преобразователь с любым числом разрядов в грубом отсчете.

Выходы блока 8 демодуляторов соединены со входами блока 9 компарвторов и блока 10 нуль-органов, выходы которого соединены со входами логического блока 11 управления, выходы которого являются выходами 5-ти старших разрядов кода и входами блока 12 ключей, другие входы которого соединены с 61-им входом блока 8 демодуляторов, выходы блока 12 ключей соединены со входом блока

13 преобразования напряжения в код.

Преобразователь работает следующим образом.

С выходов синусно-косинусного датчика 1 угла снимаются напряжения:

0 =0Ыт 9 11 Щ

0 =ОсоьО Я 1пщ, где U - амплитуда питающего напряжения; (й — частота питающего напряжения; — угол поворота;

Uc ОК вЂ” напряжения соответственно с синусного и косинусного выхода датчика 1.

Напряжения Uc и U< соответственно подаются на первичные обмотки синусного

4 и косинусного 5 трансформаторов.

Для дальнейшего преобразования необходимо получить восемь напряжений, огибающие которых сдвинуты относительно друг друга на 22 30 . Некоторые нвлряо жения должны быть взяты противоположной полярности для получения пилообразной кривой (на фиг. " утолщенная линия).

Напряжение 0 Usin9 п эюMJt 1 лп1 лл

-U sin8 и, inurtw0 соъ9л pinot=

2 22

=U sin (8+ 27.о >О },sin w t, Это напряжение берется с отрицатель ным знаком.

= О siAB A sLA t,ФОсо эг1 <удщ Sm лъ 23

° usin(8+ 5 ) 10ш1

sin(8+67о® ) s 1n t

=О и „СО 9 чпм -ОссщО siã è>t.

ВAl

Напряжение 0 берется с отрицательным знаком.

0 =О n25cosesinwt-Un sine уоиА, л

Uzm= Ucos(8 45 ) sinwt

-; Осов(В+ И ьо ) S1n tut

5 7347

Восемь сформированйых напряжений подаются ня блок 8 демодуляторов, ня выходе которого выделяются огибающие напряжения, сдвинутые относительно друг друга на угол. 22 30 (см. фит . 2).

1

0 =U 510 (e+22озо )

О, =0 518 (e+ 45 ) ц4 — 0 51п (6+ 67 30 )

u, . U Сов Е

10 ц =-U Соб (9+ 22 30 )

О =U со (8+ 45 j ) — — U ° cos (8 + 67о30 ).

Демодулированные напряжения попарно сравниваются компараторами блока 9.

Нуль-органы блока 10 определяют полярность огибающих напряжений в зависимости от угла поворота вала датчика 1.

Преобразователь угла поворота вяла в код, содержащий синусн косинусный датчик угла, блок делюдуляторов, выходы которого соединены со входами блока амплитудных компараторов и входами блока ключей, выход которого соединен со входол блока преобразования напряжения в код, выходы логического блока управления соединены с управляющими входами блока ключей, отличяющи йся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, в него введены блок нульорганов и трансформаторы, первичные обмотки которых соединены соответственно с выходами синусно-косинусного датчика угла, вторичные обмотки трансформаторов соединены между собой и подключены к соответствующим входам блока демодуляторов, выходы которого соединены со входами логического блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зверев А.. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код.

1974, с. 108-1 10.

2. Авторское свидетельство СССР

Хю 470841, кл. G 08 С 9/00, опублик. .в 1 97 5 (и рототип ) .

Зная полярность каждого из восьми 0 напряжений, а также зная соотношения между амплитудами напряжений, можно сформировать пять стерших разрядов. Выходные сигналы компарвторов и нуль-органов поступают на логический блок 11 управления, на выходе которого формируются пять старших разрядов грубого отсчета.

Пять старших разрядов поступают на управляющие входы блока 12 ключей. IleЗо на младшего оязряда пятиразрядного к<то ловому сектору в 11 15 соответствует свой код. При поступлении на управляющие входы ключей кода íà axon блока 13 З5 преобразования напряжения в код включается соответствующее напряжение с выхода блока 8 демодуляторов на интервале максимальной линейности, т.е. при переходе огибающей через нулевой уровень. 40

Например напряжение U (см. фиг. 2) включается нв вход преобразователя напряже-— ния в код в интервалах 11 15, 33 45, и 191о15 213 45

Отклонение от прямой на этих участ45 квх составляет 30 угловых секунд. Таким образом, в преобразователе происходит формирование пяти старших разрядов, а остальные разряды определяются с помощью блока 13.

В преобразователе можно увеличить число старших разрядов путем увеличения

77 6 числя вторичных обмоток трансформаторов и нуль-органов, а именно в два рязв ня каждый разряд. Пять старших разрядов используются для подключения ко входу блока 13 линейного напряжения. Преобразуемое напряжение подключается к блоку

13 преобразования напряжения в код в пределах от 0 до 11 15, где линейность о очень высока, в отличие от известного, в котором преобразуемое напряжение подключается к аналогичному блоку в преде о лах от 0 до 45 . Это позволяет применить многоразрядные блоки преобразования напряжения в код, т.е. позволяет увеличить разрядность преобразователя угла ново рота вала в код в целом. Кроме того, формирование пяти и более старших разрядно позволяет уменьшить требования по 1очности к блоку преобразования напряжения в код.

Формула изобретения