Функциональный преобразователь угла поворота вала в код

Функциональный преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со1оэ Советскик

Социалистнческмк

Республик

< 748480 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.06.78 (21) 2634341/18-24 с присоединением заявки М (28) Приоритет (51)М. Кл.

G 08 С 9/04

Государственный камитет ло делам изобретений и атнрытий

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень Рй 26 (53) УДК 681,325 (088.8) Дата опубликования описания 15.07,80 (72) Автор изобретения

В. Б. Ибрагимов

Азербайджанский институт нефти н химии им, М. Азизбекова (7l) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устро йством.

Известны преобразователи утла, содержащие синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), обмотка возбуждения которого подключена к источнику напряжения питания, а выходные синусная и косинусная обмотки—

10 к сигнальным входам аналого-цифровых преобразователей отношения напряжения, сумматор, входы которого подключены к выходам источника опорного напряжения и декодирую15 щего преобразователя, а выход — к опорным входам преобразователей отношения напряжений, выходы которых подключены к выходам устройства и первым входам цифровых интеграторов, соединенных между собой перекрестными связями, так что выход первого интегратора подключен ко второму входу второго интегратора, а выход второго — ко второму входу первого интегратора, 2

Выход одного цифрового интегратора через дешифратор нуля подключен к стробирующим входам шифратора приращения кода и генератора импульсов, выход которого соединен с третьими входами цифровых интеграторов, а выход другого интегратора через последовательно соединенные шифратор приращения кода и запоминающий блок — ко входу декодирующего преобразователя (11.

Известное устройство формирует цифровые значения тригонометрических функций угла поворота вала СКВТ. его недостатком является сложность конструкции и невысокая точность, обусловленная наличием промежуточных преобразований (аналого-цифровое и цифроаналоговое преобразования) и выполнением ряда вычислительных операций (цифровое интегрирование, аналоговое суммирование и др.).

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является функциональный преобразователь угла поворота вала в код, который содержит синусно-косинусный датчик, обмотка возбуждения которого подключена к источнику питания, а выходные синусная

3 7 и косинусная обмотки через фильтры — ко входам амплитудных демодуляторов и блока формирования опорного напряжения, выход которого через генератор развертки подключен к одним входам компараторов, другие входы которых подключены к выходам соответствующих амплитудных демодуляторов, а выходы через элементы И -- ко входам двух счетчиков (2) .

Недостатком этого устройства является невысокая точность, обусловленная неидентичностью характеристик двух компараторов и, в частности, неравенством и нестабильностью их порогов срабатывания.

Целью изобретения является повышение точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, входная обмотка которого подключена к источнику напряжения питания, а выходные синусная и косинусная обмотки через фильтры — к сигнальным входам демодуляторов, опорные входы которых подключены к источнику напряжения питания, блок формирования опорного напряжения, входы которого соединены с выходами фильтров, а выход — со входом генератора линейно изменяющегося напря жения, выход которого подключен к одному из входов компаратора, генератор импульсов, подключенный через первый и второй элемен-ты И к двум счетчикам, селектор октантов, входы которого соединены с входом и выходами синусно-косинусного вращающегося трансформатора, введены коммутатор, два триггера, четыре элемента ИЛИ и четыре дополнительных элемента И, одни входы первого и четвертого дополнительных элементов И подключены к одному выходу селектора октантов, а второго и третьего — к другому выходу селектора октантов, другие входы второго и четвертого дополнительных элементов И подключены к одному выходу первого триггера, а первого и третьего — к другому выходу первого триггера, счетный вход которого соединен с выходом компаратора,выходы демодуляторов поДключены к коммутатору, один управляющий вход которого через первый элемент ИЛИ соединен с выходами первого и второго дополнительных элементов И; другой управляющий вход через второй элемент ИЛИ соединен с выходами третьего и четвертого дополнительных элементов И, а выход коммутатора подключен к другому входу компаратора, выходы первого, второго и третьего дополнительных элементов И через третий элемент ИЛИ подключены к второму входу первого элемента И, выходы первого, третьего и четвертого дополнительных элементов И через четвертый элемент ИЛИ подключе5

55 ны ко второму входу второго элемента И, один вход второго триггера соединен с источником команды ПУСК, другой вход -- с одним выходом первого триггера, один выход подключен к третьим входам первого и второго элемента И и к одному управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, а другой выход подключен к другому управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения. Структурная схема преобразователя представлена на чертеже.

Преобразователь содержит СКВТ 1, выходные синусная и косинусная обмотки которого через фильтры 2 и 3 подключены к сигнальным входам демодуляторов 4 и 5, а выходы демодуляторов через коммутатор 6 подключены к одному из входов компаратора 7, блок формирования опорного напряжения 8,входы которого подключены к выходам фильтров обмоток СКВТ 2 и 3, а выход — ко входу генератора линейно-изменяющегося напряжения

9, выход которого подключен к другому входу компаратора 7, селектор октанта 10, входы которого подключены к входным и выходным обмоткам СКВТ, а выходы попарно — к одним входам элементов И 11 — 14, выходы которых через элементы ИЛИ 15 и 16 соединены с первыми входами элементов И 17 и 18, а через элементы ИЛИ 19 и 20 — с управляющими входами коммутатора 6, триггер 21, счетный вход которого подключен к выходу компаратора 7, а выходы — к другим входам элементов И 11 — 14, и триггер 22, один из входов которого подключен к единичному выходу триггера 21, другой вход — к источнику команды "ПУСК" 23, а выходы — к управляющим входам генератора линейно-изменяющегося напряжения 9 и вторым входам элементов И 17 и 18, третьи входы которых подключены к выходу генератора импульсов

24, а выходы — ко входам счетчиков 25 и 26.

Входная обмотка СКВТ 1 и опорные входы демодуляторов 4 и 5 подключены к источнику 27 напряжения питания.

Преобразователь работает следующим образом, Выходные напряжения СКВТ 1, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота 8, проходят через фильтры обмоток 2 и 3 и поступают на сигнальные входы демодуляторов

4 и 5, которые выделяют их огибающие в виде сигналов постоянного тока

, = к 1/ З и О. (к)

V>=к Ч со 9 где V —, амплитудное значение напряжения

ГП источника 27 питания СКВТ;

К вЂ” коэффициент трансформации (К=СОпЗЦ.

748480

15 откуда

Эти сигналы поочередно в завйсимости от положения ключей коммутатора 6 подключаются к одному из входов компаратора 7, на другой вход которого подается линейно-изменяющееся с выхода генератора 9, выполненного на основе интегратора с управляемым циклом заряда — разряда. На вход генератора 9 поступает опорное напряжение, пропорциональное V,т, с выхода блока 8. Этот блок может быть выполнен, например, с помощью двойной фазодвигающей цепочки с последующим детектированием и суммированием.

В исходном состоянии триггеры 21 и 22 находятся в положении О. При этом на управляющий вход ключа, установленного в цепи обратной связи интегратора генератора 9, подается высокий потенциал с нулевого выхода триггера 22, поэтому этот ключ замкнут, а интегрирующий конденсатор полностью разряжен. На управляющий вход ключа, установленного на входе интегратора генератора 9 — подан низкий потенциал с единичного выхода триггера 22, поэтому этот ключ разомкнут, а выход блока 8 отключен от входа генератора 9. На управляющие входы элементов И 11, 13 и 12, 14 поданы высокий и низкий потенциалы соответственно с нулевого и единичного выходов триггера 21, причем высокий потенциал подготавливает элементы И 11, 13 для прохождения сигнала с выхода селектора октанта 10 определяющего последовательность срабатывания ключей коммутатора 6.

Селектор октанта 10 по результатам анализа соотношения амплитуд выходных напряжений

СКВТ 1 и фазовых соотношений между этими напряжениями и напряжением источника 27 формирует код Мо октанта, в котором находится искомый угол поворота 9 и выходной сигнал, соответствующий выполнению одного из неравенств \ (4 или VZ C Ч1.

Если V (V2 то угол 9 находится в одном из октантов (1, 4, 5 или 8). Сигнал с одного выхода селектора октанта 10 проходит через элементы И 11 и ИЛИ 19 на управляющий вход коммутатора 6, замыкая тот из

его ключей, который подключает меньшее из выходных напряжений демодуляторов 4, 5, т,е. \ к одному из входов компаратора 7.

В начале t цикла измерения подается команда "ПУСК" с источника 23 на единичный вход триггера 22, который одновременно запускает генератор 9. Выходное линейно-изменяющееся напряжение V®t генератора 9 подается на другой вход компаратора 7. На входы счетчиков 25 и 26 через элементы И 17, 18 поступают импульсы генератора 24.

В момент времени „, когда линейноизменяющееся напряжение V t с выхода генератора 9 становится равным V,, компара6 тор 7 срабатывает и перебрасывает триггер 21 в положение 1. Высокий потенциал с единичного выхода триггера 21 появляется на управляющюс входах элементов И 12, 14. Элемент

И 14 пропускает сигнал с одного выхода селектора октанта 10 через элемент ИЛИ 20 на другой управляющий вход коммутатора 6, Напряжение V, отключается, и ко входу компаратора 7 подключается напряжение Vg с выхода демодулятора 5, Через элемент ИЛИ 16 открывается элемент И 18. Счетные импульсы reHepaTopa 24 поступают на счетчик 26.

Одновременно прекращается поступление счетных импульсов генератора 24 на счетчик 25, содержимое N< которого оказывается пропорциональным только синусу угла поворота О.

Действительно, в момент времени 11 выполняется равенство: (1.-t ) =кУ фп9, г 8 п& (2) где т1 — частота счетных импульсов генератора 24.

В момент времени, когда линейно изменяющееся напряжение V t с выхода

ГП генератора 9 становится равным V2, вновь срабатывает компаратор 7, импульс с выхода которого возвращает триггер 21 в положение О.

Одновременно задним фронтом импульса с единичного выхода триггера 21 триггер 22 возвращается в исходное состояние. Прекращается поступление счетных импульсов генератора

24 на счетчик 26, содержимое N которого оказывается пропорциональным только косинусу угла поворота 8 . Действительно, в момент времени tg выполняется равенство:

Ч„„(1 -1о) = К1/„, COS 8 (д)

М =Х ксозе при V> 8 V угол О находится в одном из октантов (2, 3, 6 или 7). Сигнал с другого выхода селектора октанта 10 проходит через элементы И 13 и ИЛИ 20 на управляющий вход коммутатора 6, замыкая тот из

4> его ключей, который подключает напряжение

\/ с выхода демодулятора 5 к одному из входов компаратора 7. Одновременно этот же сигнал с выхода селектора октантов 10 проходит через элементы ИЛИ 15 и 16 на одни входы элементов И 17 и 18, пропускающих счетные импульсы генератора 24 на входы счетчиков 25 и 26 при наличии разрешающего потенциала с единичного выхода триггера 22, который формируется в начале цикла измерения аналогично рассмотренному выше. Таким образом в обоих случаях сначала кодируется меньшее напряжение, а потом большее. В счетчи-ке 25 формируется код синуса угла, а в счетчике 26 — код косинуса угла.

7 74

Таким образом, в предложенном преобразователе в формировании кода синуса и косинуса угла участвует только один компаратор, что уменьшает погрешность от неидентичности характеристик двух компараторов.

Экономический эффект от использования такого преобразователя определяется его техническим преимуществом.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, входная обмотка которого подключена к источнику напряжения питания, а выходные синусная и косинусная обмотки через фильтры — к сигнальным входам демодуляторов, опорные входы которых подключены к источнику напряжения питания, блок формирования опорното напряжения, входы которого соединены свыходами фильтров,,а выход — со входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к одному из входов компаратора, генератор импульсов, под ключенный через первый и второй элементы

И к двум счетчикам, селектор октантов, входы которого соединены с входом и выходами синусно-косинусного вращающегося трансформатора, отличающийся . тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены коммутатор, два триггера, четыре элемента ИЛИ и четыре дополнительных элемента И, одни входы первого и четвертого дополнительных элементов И подключены

8480 8 к одному выходу селектора октантов, а второго и третьего — к другому выходу селектора октантов, другие входы второго и четвертого дополнительных элементов И подключены к эдному выходу первого триггера, а первого третьего — к другому выходу первого триггера, счетный вход которого соединен с выходом компаратора, выходы демодуляторов подключены к коммутатору, один управляю16 щий вход которого через первый элемент ИЛИ соединен с выходами первого и второго дополнительных элементов И, другой управляющий вход через второй элемент ИЛИ соединен с выходами третьего и четвертого дополнительных

15 элементов И, а выход коммутатора подключен к другому входу компаратора, выходы первого, второго и третьего дополнительных элементов И через третий элемент ИЛИ подключены ко второму входу первого элемента И, 20 выходы первого, третьего и четвертого дополнительных элементов И через четвертый элемент

ИЛИ подключены.ко второму входу второго элемента И, один вход второго триггера соединен с источником команды "ПУСК", друтой

25 вход — с одним выходом первого триггера, один выход подключен к третьим входам первого и второго элемента И и к одному управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, а другой выход подключен к другому управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 506890, З5 кл, G 08 С 9 00, 1974

2, Патент CIIIA N 3918044, кл. 340 — 347, опублик. 1973.

748480

Составитель И. Назаркина

Техред М. Петко

Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Кузнецова

Тираж 682 Подлисное

UHHHIIH Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

:1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4244/39

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4