Преобразователь угла поворота вала в код

Преобразователь угла поворота вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Социалистических

Рес убпи

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ;980112 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 11.06.81 (21) 3297536/18-24 с присоединением заявки РЙ(23) Приоритет—

Опубликовано 07.12.82. Бюллетень №45

Дата опубликования описания 07. 12. 82 (51)М. Кл.

G 08 С 9/ОО

3Ъаударствеииый комитет

СССР

I (53) УДК 681.325 (088.8) аа делам изобретеиий и аткрытий (72) Авторы изобретения

В.Д.Аксененко, С.Я.Барменков, В.Н.Василь и А.Н.Дорофеев (71) Заявитель

1 ф

1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к. автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный датчик угла (СКДУ) подключенный к переключателю октантов, выходы которого через синхронные детекторы подключены к одним входам модуляторов, объединенные выходы модуляторов через фильтр подключены к нуль-органу, выход нульоргана подключен к формирователю временных интервалов, выходы которого подключены к другим входам модуляторов и к блоку преобразования временного интервала в код (1 ).

Недостатком таких преобразователей является низкая точность, вызванная погрешностями СКДУ.

Другой известный преобразователь содержит генератор импульсов, под2 ключенный через первый и второй делители частоты к первому и второму формирователям двухфазного напряже". ния, выходы которых подключены к од.ному двухфазному модулятору, выходы

5 первого формирователя двухфазного напряжения через фазовращатель а второго формирователя непосредственно поДключены к первому двухфазному модулятору, выходы одного и другого двухфазных модуляторов через соответствующие фильтры и компараторы подключены к измерителю временных интервалов, третий вход которого соединен с генератором импульсов P 2).

Недостатком известного преобразователя является его сложность.

Наиболее близким техническим ре-. зо шением к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий СКДУ, один вход которого подключен к генератору, а первый и второй выходы - к одним

3 9801 входам первого и второго модуляторов соответственно, выходы модуляторов подключены к первому сумматору, синхронный детектор, один вход которого соединен с генератором, выход .блока преобразования напряжения в частоту подключен к реверсивному счетчику, выходы разрядов которого через блоки преобразования угла в код синуса и код косинуса угла под- 10 ключены к другим входам первого и втрого модуляторов соответственно.

Выход сумматора подключен к другому входу синхронного детектора, выход которого подключен к блоку преобразо- t5 вания напряжения в частоту j 3 ), Недостатком известного преобразователя является невысокая. точность, вызванная погрешностями СКДУ.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла повоРота вала в код, содержащий синусн9- 25 косинусный датчик угла, один вход которого подключен к генератору, а первый и второй выходы — к одним входам первого и второго модуляторов соответственно, выходы модуляторов подключены к первому сумматору, синхронный детектор, один вход которого соединен с генератором, выход блока преобразования напряжения в частоту подключен к реверсивному

35 счетчику, выходы разрядов которого через блоки преобразования кода угла в код синуса и код косинуса угла подключены к другим входам первого и второго модуляторов соответственно, введены делитель частоты, третий и четвертый модуляторы, второй и третий сумматоры, второй синхронный детектор и два полосовых фильтра, выход первого сумматора через один полосо45 вой фильтр поДключен к другому входу первого синхронного детектора, первый и второй выходы синусно-косинусного датчика угла подключены к одним входам третьего и четвертого модуля50 торов, другие входы которых соединены с выходами блоков преобразования кода угла в код косинуса и код синуса угла соответственно, а выходы подключены к второму сумматору, выход втоv

- 55 рого сумматора через другои полосовои фильтр подключен к одному входу второго синхоонного детектора, выходы первого и второго синхронных детек12 4 торов подключены к третьему сумматору, выход которого подключен к блоку преобразования напряжения в частоту, а выход генератора через делитель частоты подключен к другим входам синусно-косинусного датчика угла и второго синхронного детектора.

На чертеже представлена блок-схема преобразователя.

Преобразователь содержит генератор

1, выход которого соединен с первым входом синусно-косинусного датчика

2 угла (СКДУ непосредственно, а с вторым входом - через делитель 3 частоты, выходы датчика 2 через модуляторы 4 и 5 подключены к входам сумматора. 6, а через модуляторы 7 и

8 - к входам сумматора 9, выходы сумматоров 6 и 9 через полосовые фильтры 10 и 11 подключены к одним входам синхронных детекторов 12 и 13, соответственно, другие входы которых соединены с выходами генератора 1 и делителя 3 частоты, а выходы через сумматор 14 подключены к блоку

15 преобразования напряжения в частоту, выходы блока 15 подключены к реверсивному счетчику 16, выход которого является выходом преобразователя. Выходы реверсивного счетчика 16 через блок 17 преобразования кода угла в код синуса подключены к входам модуляторов 4 и 8, а через блок 18. преобразования кода угла в код косинуса †. к входам модуляторов 5 и 7.

Преобразователь работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает переменное напряжение U возбуждения первого

1 входа датчика 2 с частотой f< . На второй вход датчика 2 поступает напряжение U с .выхода делителя 3, частота которого f в четное .число раз (2") меньше частоты Ф1 генератора 1. Выходные напряжения СКДУ равны

U. =U

Он-0„61иА+О Собю, .3. где oL- угол поворота вала СКДУ 2.

Выходные напряжения СКДУ 2 через модуляторы 4 и 5 поступают на входы сумматора 6, а через модуляторы 7 и 8 на входы сумматора 9. Иодуляторы

4 и 8 осуществляют перемножение напряжений U и U+ на величину, пропорциональную коду ы пО; посту80112

5 9 лающему с выхода блока 17, а модуляторы 5 и 7 перемножают напряжения U> и 0 на величину, пропорциональную выходному коду сов | блока

18. 0 является выходным кодом реверсивного счетчика 16. На выходе сумматоров 6 и 9 напряжения 0 и 06 описываются следующими выражениями:

0 =U„s n (d.- u).)» u cos (А- О ), 6 u„cos(U(-O) -0 5 1 (Ф-" ) . (М

Полосовой фильтр 10 пропускает составляющую U с частотой f< и подавляет составляющую с частотои

Полосовой фильтр 11 пропускает составляющую U< с частотой f< и не пропускает составляющую с частотой f

Синхронные детекторы 12 и 13 осуществляют фазочувствительное выпрямление выходных напряжений полосовых фильтров 10 и 11. Напряжение на выходе сумматора 14, пропорцио". нальное 2 sin,oL - О.), управляет частотой блока 15 преобразования напряжения в частоту. Выходные импульсы блока 15 изменяют код реверсивного счетчика 16 и его числовой эквивалент ЧУ так, чтобы сделать входное напряжение блока 15 равным нулю.

Выходные напряжения U и U синхронных детекторов 12 и 13 с учетом неравенства коэффициента передачи

Д К, и неортогональности обмоток b.

СКДУ 2 определяются следующими выражениями:

0 =О„К„ 61И (А-l9 )» соь (g»lp)—

М

-т51И (а» v) т C05(-О)) (3)

4 К ., «сВ Ì

U<=U

- -5)и (с(: »1У) » — —,, С06 (Ф -О)1 (д) бЪ a% где К и К, — коэффициенты передачи основного и дополнительного каналов преобразования, включающих датчик 2, модуляторы, сумматоры и синхронные детекторы.

Выходное напряжение сумматора 14 определяется разностью U и U

)) =<,-U

- )+(u, К„- U,К ) (pubic (d+Э)—

- -""sin(are)

В установившемся состоянии О = u и импульсы на выходе блока 15 отсутствуют. Установившееся состояние достигается при + = 6 д У., где с точностью до величин второго порядка малости ошибка дОпреобразователя составит

:дО =19 -UL= " (co5210,)К +0 Кд - — 61и Ы) (g)

Дк

Из выражения 6) видно, что ошиб) а преобразования угла в код, обуслов15 ленная неравенством коэффициентов передачи d K и пространственной неортогональностью дк обмоток датчика 2 у рассмотренного преобразо вателя в (U< KÄ +(0K ) / (0,1К,, - 0 К) )

zo раз меньше, чем у прототипа.

В результате введения дополнительных элементов и их соответствующего включения компенсируется ошибка преобразователя, обусловленная неравенством коэффициентов передачи и неортогональностъю обмоток СКДУ.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, один вход которого

35 подключен K генератору, а первый и второй выходы — к. одним входам первого и второго модуляторов соответственно, выходы модуляторов подключены к. первому сумматору, синхронный детектор, один вход которого соединен с генератором, выход блока преобразования,напряжейия в частоту подключен к реверсивному счетчику, выходы разрядов которого через блоки преобразования кода угла в код синуса и код косинуса угла подключени к другим входам первого и второго модуляторов соответственно, о т л и. ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью

50 повышения точности преобразователя, в него введены делитель частоты, третий и четвертый модуляторы, второй и третий сумматоры, второй синхронный детектор и два полосовь1х фильтра, выход первого сумматора через один полосовой фильтр подключен к другому входу первого синхронного детектора, первый и второй выходы синусно-косинусного датчика угла

Составитель А Смирнов

Редактор E.Папп Техред.И.Гергель Корректор О.Билак

Заказ 9363/39 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Ьпиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 9801 подключены к одним входам третьего и четвертого модулятора, другие входы которых соединены с выходами блоков преобразования кода угла в код косинуса и код синуса угла соответственно, а выходы подключены к второму сумматору, выход второго сумматора через другой полосовой фильтр подключен к одному входу второго синхронного детектора, выходы первого и второго синхронных детекторов подключены к третьему. сумматору, выход которого подключен к блоку преобразования напряжения в частоту, а выход генератора через делитель частоты подключен к другим входам синусно-косинусного датчика угла и второго синхронного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 557400, кл. 6 08 С 9/04, 1975.

2. Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией. Под ред. А.А.Ахметжанова.

M., "Энергия", 1978, с.144-147, рис. 4.24, 4.25.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 691909, кл. G 08 С 9/00, 1977 (прототип).