Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Опубликовано 151080. Бюллетень Ио 38

Дата опубликования описания 15.1080 (51)М. Кл.з

G 08 С 9/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 328 (088,8) (72) Авторы изобретения

A.С.Буданов, А.A.Гаврилов, B П.Максимов и Е.Ф.Тупиков (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

В КОД

Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может использоваться н различных автоматических измерительных комплексах для преобразования угловых коорди- 5 нат в цифровой код, а также как автономный измерительный прибор с цитвровым отсчетом.

tIo основному авт.сн. Р 669374 из- 10 вестен преобразователь угол-код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, два выхода которого через формирователи синусоидального напряжения соединены с выходами первого дешифратора, задающий генератор, выход которого подключен к входам двух делителей частоты, выходы первого делителя частоты соединены со входом первого дешифратора и первым вхо- 2Q дом формирователя импульса ввода кода, выход которого подключен к первому входу блока ввода кода, второй вход которого соединен с первым выходом реверсивного счетчика, а выход соеди- 2з нен со вторым нходом второго делителя частоты, выход которого подключен ко входу второго дешифратора, первый выход второго дешифратора соединен со нходом третьего формирователя сину;3ц сондального сигнала, второй выход через четвертый формирователь синусоидального сигнала соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого преобразователя код-напряжение, первый вход которого подключен ко второму выходу реверсивного счетчика, выход первого сумматора соединен с первым входом управляемого делителя напряжения, второй вход которого подключен к выходу интегратора, вы.ход избирательного усилителя соединен с первыми входами двух синхрон,ных детекторов, вторые входы которых подключены соответственно к третьему и четвертому выходам второго дешифратора, выход первого синхронного детектора соединен со входами порогового блока и преобразователя напряжение-частота, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, выход второго синхронного детектора соединен со входом интегратора. Кроме того, преобразователь узла поворота нала в код содержит второй преобразователь код-напряжение, два масштабных уси771115 лителя, фазосдвигающий блок и четы ре сумматора, второй выход реверсивного счетчика соединен с первым входом второго преобразователя код-напряжение, выходы третьего и четвертого формирователей синусоидального сигнала соединены соответственно через первый и второй масштабные усилители со вторыми входами первого и второго преобразователей код-напряжение, выходы третьего формирователя синусои;дального напряжения и второго преобразователя код-напряжение подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, первый и второй выходы синусно-косинусного вращающегося трансформатора подключены соответственно к первым входам третьего и четвертого сумматора, вторые выходы которых соединены соответственно с выходами второго сумматора и управляемого делителя напряжения, выход третьего сумматора непосредственно, а выход четвертого сумматора через фазосдвигающий блок подключены соответственно к первому и второму входам пятого сумматора, выход которого соединен со входом избирательного усилителя, выход задающего генератора подключен ко второму входу формирователя импульса ввода кода, второй выход блока управления соединен со вторым и третьим входами реверсивного счетчика j1J .

К недостаткам известного преобразователя следует отнести большую динамическую погрешность иэ-за наличия фильтра в Фазовом детекторе с относительно большой постоянной, которая ограничивает быстродействие преобразователя.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя уголкод.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угол-код введены формирователи временных интервалов, синхронизатор, счетчик, блок памяти и шестой сумматор, третий выход делителя частоты через формирователь временных интервалов соединен с первыми входами синхронизатора и счетчика, выход преобразователя напряжение-частота соединен со вторым входйм синхронизатора, выход которого соединен со вторым входом счетчика, выход счетчика через блок памяти соединен с первым входом шестого сумматора, второй вход которого соединен со вторым выходом реверсивного счетчика, выход шестого сумматора соединен с выходом преобразователя.

На фиг, 1 приведена блок-схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — диаграмма, поясняющая его работу.

Преобразователь угла ловорота вала в код содержит синусо-косинусный вращающийся трансформатор 1 (СКБТ), фаэосдвигающий блок 2, пер-вый, второй и третий сумматоры 3,4,5, избирательный усилитель 6, синхронные детекторы 7,8, пороговый блок

9, преобразователь напряжение-частота 10, блок управления 11, реверсивный счетчик 12, младшие разряды 13 реверсивного счетчика, старшие разряды 14 реверсивного счетчика, задающий генератор 15, формирователь им10 пульса ввода кода 16, блок ввода кода 17, делители частоты 18 и 19, формирователи синусоидального напряжения 20, 21,22,23, дешифраторы 24, 25, масштабные усилители 26, 27, npef5 образователи код-напряжение 28,29, четвертый и пятый сумматоры 30, 31, интегратор 32, управляющий делитель напряжения 33, формирователь временных интервалов 34, синхронизатор

2О 35, счетчик 36, блок памяти 37, шестой сумматор 38, формирователь 39 питающих напряжений (ФПН) и Формирователь 40 компенсирующих напряжений (ФКН).

Преобразователь работает следующим образом.

Стабильные по частоте импульсы с задающего генератора 15 поступают на формирователь 39 питающих напряжений (ФПН) и на формирователь 40 компенсирующих напряжений (ФКИ); ФПН 39 вырабатывает два ортогональных синусоидальных напряжения для питания СКВТ.

По информации с трех старших разрядов делителя 18 дешифратор 24 формирует шестнадцать разных по длительности временных участков, которые управляют работой ключей в формирователях синусоидальных напряжений 20 и 21.

Формирователи 20 и 21 работают на

40 принципе заряда и разряда конденсатора втекающими и вытекающими токами, коммутацию которых осуществляют ключи. В сумматоры 3 и 4 с роторных обмоток СКВТ поступают два ортого45 нальных напряжения, фазовый сдвиг которых равен углу разворота ротора относительно статора. ФКН 40 по импульсам от задающего генератора 15 и импульсу от формирователя импульса ввода кода 16 вырабатывает два компенсирующих ортогональных напряже.ния той же частоты, что и напряжения питания СКВТ 1, но их фазовый сдвиг относительно напряжений питания определяется числом К, записанным в двоичном коде в реверсивном счетчике

12. Баланс в отсчетной части преобразователя угла поворота вала в код наступает при условии, если фазы компенсирующих напряжений равны,180 +

Щ +йфН ) > т.е. они должны быть строго противофазны сигналам с роторных обмоток СКВТ (hg- дискретность изменения фазы компенсирующих напряжений).

Отработка разбаланса ведется как

g5 по фаэовому каналу, так и по ампли771115 тудному. Сигналы разбаланса с сумматоров 3 и 4 фазируются при помощи фаэосдвигающего блока 2, который сдвигает на +90О или -90 сигнал с сумматора 3. Знак определяется начальной фазировкой питающих напряжений и схемой включения обмоток СКВТ

1. После фаэирования сигналы суммируются сумматором 5, усиливаются избирательным усилителем 6, который освобождает тракт от высших гармоник.

Синхронные детекторы 8 (амплитудный) и 7 (фазовый) вырабатывают сигналы, пропорциональные неравенству амплитуд и разности фаз сравниваемых напряжений. Режим — амплитудный или фазовый — определяется выбором опор- 15 ных сигналов с дешифратора 25. Сигнал, пропорциональный неравенству амплитуд, через интегратор 32 воздействует на управляющий вход управляющего делителя напряжения 33 так, что- ;щ бы составляющая, пропорциональная неравенству амплитуд, становилась минимальной в выходном напряжении с избирательного усилителя 6. Напряжение, пропорциональное разности 25 фаз, между сигнальными напряжениями с СКВТ 1 и компенсирующими с ФКН 40 поступает на пороговый блок 9 и преобразователь напряжение-частота 10. Блок управления 11 реверсивным счетчиком по сигналам с блока 9 и преобразователя 10 определяет режим работы реверсивного счетчика 12, т.е. суммирование, вычитание или запрещение прохождения импульсов с преобразователя напряжение-частота

10. Это происходит, когда сигнал рассогласования по Фазе становится ниже уровня порогов чувствительности в блоке 9, а число и, записанное в двоичном коде в реверсивном счет- 40 чике 12 является числовым эквивалентом угла поворота ротора СКБТ 1.

ФормироватеЛь компенсирующего напряжения 40 (ФКН) включается и осуществляет преобразование числа N в фазу 45 компенсирующих напряжений.Преобразование ведется по двум каналам. Первый канал преобразует старшие разряды

14 реверсивного счетчика 12, а втоpoA — младшие разряды 13. Преобразование старших разрядов 14 осуществляется временной задержкой кодовых комбинаций в делителе 19 относительно аналогичных кодовых комбинаций делителя 18 эа счет периодического ввода числа из реверсивного счетчика 12 через блок ввода кода 17 в делитель 19 один раэ эа период формируемого напряжения. Второй канал преобразования использует принцип изменения фазы ре- щ зультирующего напряжения, получаемого за счет суммирования двух,. находящихся в квадратуре напряжений, одно иэ которых модулировано по амплитуде. Максимальная величина амплитуды модулированного напряжения определяется максимальным значением фазы доворота компенсирующего напряжения вторым каналом. Дешифратор

25 совместно с формирователями синусоидальных напряжений 22 и 23 вырабатывают два ортогональных напряжения. Масштабные усилители 26 и

27 осуществляют требуемый коэффициент деления сформированных напряжений и фаэирование напряжений доворота. Преобразователи код-напряжение

28 и 29 в функции кода младших разрядов реверсивного счетчика 12 выбирают требуемую амплитуду напряжений доворота. Результирующие напряжения с сумматоров 30 и 31 близки .по амплитудам к величинам основных напряжений с формирователей 22 и 23, а их фазовый сдвиг определяется числом и, записанным в реверсивном счетчике 12 °

Формирователь временных интервалов

32 задает эталонный временной интервал, за который счетчик 36 через синхронизатор 35 заполняется импульсами от преобразователя напряжение-частота

10. Число в .счетчике 36 будет пропорционально скоростной погрешности преобразователя, так как интервал времени постоянен и стабилен. С частотой задания временных интервалов число иэ счетчика 36 записывается в блок памяти 37 и хранится в нем до завершения следующего цикла измерения частоты преобразователя напряжение-частота

10. В сумматоре 38 суммируются код угла, поступающий от реверсивного счетчика 12, с кодом из блока памяти

37, который пропорционален скоростной погрешности. Уменьшая временной интервал, можно получить требуемую величину скоростной погрешности. На фиг. 2 дано графическое пояснение осуществляемым операциям. Заштриховано поле-скоростная погрешность.

В момент времени » рассогласование по фазе между фазой напряжения с СКВТ 1, что эквивалентно изменению угла и фазой компенсационного напряжения, вырабатываемой ФКН 40 по ходу реверсивного счетчика 12, будет ñîñтавлять Ь . Если изменение угла ч прекратить, то входной вал СКВТ 1 остановится, рассогласование Ьч че-! рез некоторое время t, „ уменьшйтся до нуля. На фиг. 2 это показано изломом прямой OA в точке A. Преобразователь напряжение-частота 10 при рассогласовании будет вырабатывать частоту заполнения реверсивного счетчика 12 равной . В момент времени аналогично получим рассогласование Ьч и частоту f . Предлагаее мый преобразователь угла поворота вала в код за временные интервалы, вырабатываемые формирователем 34, фиксирует счетчиком 36 череэ синхронизатор 35 частоту преобразователя

771115

Формула изобретения напряжение-частота 10. В момент начала второго временного интервала код из счетчика 35 по команде „формирователя 34 записывается в блок памяти 37. До окончания второго интервала выходной код угла равен сумме кода реверсивного счетчика 12 и числа,записанного в блоке памяти 37 эа первый временной интервал.На фиг.2 выходной код показан ломанной кривой

ABCDEF,Óìåíüøàÿ временные интервалы можно значительно уменьшить динамическую погрешность, т.е. повысить точность преобразователя.

Преобразователь угла поворота вала в код по авт.св. 9 669374, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены формирователи временных интервалов, синхронизатор, счетчик, блок памяти и шестой сумматор, третий выход делителя частоты через формирователь временных интервалов соединен с первыми входами синхронизатора и счетчика, выход преобразователя напряжение-частота соединен со вторым входом синхронизатора, выход которого соединен со вторым входом счетчика, выход счетчика через блок памяти соединен с первым входом шестого сумматора, второй вход которого соединен со вторым выходом реверсивного счетчика, выход шестого сумматора соединен с выходом преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 669374, кл. G 08 С 9/00, 1977 (прототип).

771115 ают)

Составитель Н. Вочарова

Редактор Н. Каменская Техред.X. Кастелевнч Корректор . И. Иуска

Закаэ 7395/34 Тирам 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, Я-35, Рауаская наб., д. 4/5

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