Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик о»964688 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(31) М. Кп. (22) Заявлено 16.03. 81 (21) 3260479/18-24

G 08 С 9/04 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.1082. Бюллетень ¹ 37 (53) УДК 681.325 (088. 8) Дата опубликования описания07. 10.82

I (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРЛА ПОВОРОТА ВАЛА

В КОД

Изобретение относится к автоматы .. > ке и вычислительной технике и может быть использовано в комплектном глубокорегулируемом электроприводе с программным управлением.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор, синусно-косинусный датчик угла (СКЦУ), интегратор, первый и второй компараторы, триггер, преобразо-. ватель разности фаэ в код, фильтр, сумматор, вычитатель (1).

Недостаток этого преобразователя заклюяается в недостаточной точности, обусловленной отклонениями постоянной интегрирования (коэффициента передачи) интегратора от расчетных значений.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор СКДУ, инвертирующий и неинвертирующий интеграторы, триггер, первый и второй компараторы, преобра-. зователь разности фаз в код (устройство управления, счетчик, ключи выдачи кода и вентиль), кроме того, преобразователь содержит аналоговые ключи, включенные на входах и в це пи отрицательной обратной Связи ин- теграторов и на входе синусно-косинусного датчика угла (2).

Недостаток известного преобразователя заключается в низкой точности,,обусловленной тем, что s запоминающие элементы интеграторов через аналого вые ключи в моменты их коммутации вносится дополнительный заряд, иска1О жающий частоту генерации, а также тем, что иэ-за существенной разности во .времени переключения аналоговых ключей и триггера начало счета импульсов и.измерения смещены во времени. Кроме того, масштаб преобразова15 ния (соотношеийе между .частотами генерации и счетных тактовых) импульсов зависит от точности задания постоянных интегрирования и их временной нестабильности.

Целью изобретения является повыае; ние точности преобразователя угла поворота вала в код.

Поставленная цель достигается тем, 2, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, компараторы,, неинвертирующий и инвертирующий ин: теграторы, причем выход. последнего соединен с входом первого компарато;

964688 ра, генератор, первый выход которого соединен с преобразователем разности фаз в код, триггер, введены блок коррекции, управляемая проводимость и блок управления проводимостью, выход которого через управляемую проводи- . 5 мэсть соединен с первым входом блока коррекции соединен с первым входом инвертирующего интегратора, выход которого соединен с первым входом синусно-косинусного датчика угла и )Q входом неинвЬртирующего интегратора, выход неинвертирующего интегратора соединен с вторыми входами блока коррекции и синусно-косинусного датчика угла, выход которого через второй компаратор соединен с вторым входом преобразователя разности фаз,в код, второй выход генератора соединен с управляющим входом триггера, выход триггера подключен к входу блока управления проводимостью, третий выход генератора соединен с вторым входом инвертирующего интегратора, а выход первого компаратора — с информационным входом триггера.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит генератор

1, инвертирующий интегратор 2, компаратор 3, триггер 4, неинвертирующий интегратор 5, блок 6 коррекции, блок 30

7 управления проводимостью, управляющую проводимость 8, преобразователь

9 -разности фаз в код, синусно-косинусный датчик 10 угла, компаратор 11.

Преобразователь работает следующим З5 образом.

Выходной сигнал от генератора 1 опорных частот, поданный на первый вход инвертирующего интегратора 2, вызывает на выходах интеграторов 2 и

5 синусоидальные колебания, частота которых определяется частотой входного сигнала,а амплитуда зависит от настройки коэффициентов передачи элементов,образующих кольцо:инвертирующий интегратор 2,неинвертирующий интегратор 5,блок 6 коррекций.В этом кольце интеграторы 5 и 6 эквивалентны индук-; тивности L, величина которой зависит от значения уцравляемой проводимости

8 и может изменяться на aL где bL- эО изменение индуктивности. О величине индуктивности, необходимой для настройки кольца на резонансную частоту, судят по разности фаз между сигналами на первом и втором входах тригге- 55 ра 4. На резонансной частоте эти сигналы должны совпадать по фазе, коэффициент передачи первой гармоники сигнала со входа инвертирующего ин" тегратора 2 на его выход будет при <0 ???????? ????????????????????, ?? ???? ???????????? ???????????????????????????????? ?????????????????????? 5 ?????????????? ???????? ????????????, ???????????? ???? ?????????????????? ????????????????, ???? ???????????????????????? ???????? ??>

Выходные сигналы интеграторов 2 и 5 образуют, таким образом, систему квадратурных напряжений, с помощью которой в СКДУ 10, например в синус- косинусном вращающемся трансформаторе или индуктосине, реализуется режим фазовращателя.

Выходной сигнал датчика 10 угла, фаза которого в этом режиме линейно зависит от углового перемещения вала oC„ а амплитуда постоянна, подается через второй компаратор 11 на вход преобразователя 9 разности фаз и таким образом угловое перемещение оС преобразуется в его кодовой эквивалент на выходе преобразователя 9. Триггер

4 выполняет роль фазного компаратора и имеет гистерезисную характеристику, зона неоднозначности которой близка к доли времени переключения триггера в периоде сравниваемых сигналов. Такая высокая чувствительность на изменение состояния фаз (опережение или отставание фронта сигнала на информационном входе относительно фронта сигнала на управляющем входе} позволяют в каждом периоде вводить корректирующее воздействие на значение эквивалентной индуктивности и через нее компенсировать изменения параметров других элементов в кольце из интеграторов 2 и 5 и блока 6 коррекции.

Блок 7 управления проводимостью сглаживает колебания уровня напряжения на выходе триггера 4 при его переключениях и формирует. сигнал на управляющем входе управляемой проводимости

8 с малым уровнем пульсаций. Путем изменения проводимости 8,на второй вход инвертирующего интегратора 2 подаются составляющая тока индуктивного характера такой величины, чтобы в отрицательной обратной связи усилителя инвертирующего интегратора 2 возникал резонанс токов для первой гармоники его входного сигнала. Таким образом,в кольце из интеграторов

2 и 5 и блока б коррекции существуют только колебания с частотой первой гармоники входного сигнала, фаза сигнала на выходе инвертирующего интегратора 2 с высокой точностью соответствует фазе опорного сигнала.

Блок б коррекции может быть выполнен с помощью резисторов, включенных в звезду или треугольник. Причем в его ветви, подключаемые к управляемой проводимости 11, передается не более 10Ъ тока с выхода интегратора

5 на второй вход интегратора 2. Управляемая проводимость 8 может быть

Реализована с помощью оптрона или полевого транзистора, блок 7 управления проводимостью реализуется с помощью переключателей тока с интегрирующей емкостью на выходе.

Таким образом, в предлагаемом

5 преобразователе инвертирующий и не964688

Формула изобретения инвертирующий интеграторы и блок коррекции образуют непрерывно замкнутую цепь, в которой в процессе настройки ее коэффициента на первую гармонику сигнала на первом входе ин,вертирующего интегратора не вносятся дополнительные заряды в накапливающие элементы интеграторов со стороны регулирующих элементов (первого компаратора, триггера, блока управления проводимостью и управляемой проводимости), следовательно, исключаются предпосылки для частотных искажений, имеющих место в известном устройстве.

В отличие от известного устройства в каждом цикле регуляторы лишь корректируют отклонения, вызванные .неидеальностью компаратора фаз (триггера) как чувствительного элемента системы настройки коэффициента на ре" зонансную частоту, выбором вида передаточной функции блока управления проводимостью эти отклонения сводятся до величины меньшей дискретности преобразования. В процессе настройки на резонансную частоту поддерживается совпадение фаз сигналов на входе и выходе инвертирующего интегратора, при этом компенсируются неточности начального задания и временные изменения постоянных интегрирования.

Поэтому предлагаемый преобразователь перемещения в код обладает более вы« сокой точностью по сравнению с известными техническими решениями. Иаксимально возможная дискретность преобразования фазы в код составляет 13 двоичных разрядов.

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, компараторы, неинвертирующий и инвертирующий интеграторы, причем выход последнего соединен с входом первого компаратора, генератор, первый выход которЬго

5 соединен с преобразователем разности фаз в код, триггер, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыае,ния точности, в преобразователь введены блок коррекции, управляемая

10 проводимость и блок управления проводимостью, выход которого через управляемую проводимость соединен с первым входом блока коррекции, выход блока коррекции соединен с первым вхо(5 дом инвертирующего интегратора, Выход которого соединен с первым входом синусно-косинусного датчика, угла и входом неинвертирующего интегратора, выход неинвертирующего интегратора о соединен с вторыми входами блока коррекции и синусно-косинусного датчика угла,- выход которого через второй компаратор соединен е вторым входом преобразователя разности фаз в код, второй выход генератора соединен с управляющим входом триггера, выход триггера подключен к входу блока управления проводимостью, третий выход генератора соединен с вторым входом инвертирующего интеграто3О ра, а выход первого компаратора - с информационным входом триггера.

Источники информации, 35 принятые во внимание при экспертизе

1. A.Е. Зверев и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л., Энергия, 1974, с. 154.

46 2. Авторское свидетельство СССР

Р 417823, кл. G 08 С 9/00, 1972 (прототип) .

964688

Составитель Б. Барбараш .

Редактор О. Половка Техред,М. Гергель Корректор Л. Бокшан

Заказ 7637/32 тираж 642 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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