RU142368U1 - TWO-CHANNEL SHAFT ANGLE CONVERTER TO A TWO-COUNT SKT WITH AN ARBITRARY NUMBER OF ELECTRIC REDUCTION - Google Patents

TWO-CHANNEL SHAFT ANGLE CONVERTER TO A TWO-COUNT SKT WITH AN ARBITRARY NUMBER OF ELECTRIC REDUCTION Download PDF

Info

Publication number
RU142368U1
RU142368U1 RU2014101829/08U RU2014101829U RU142368U1 RU 142368 U1 RU142368 U1 RU 142368U1 RU 2014101829/08 U RU2014101829/08 U RU 2014101829/08U RU 2014101829 U RU2014101829 U RU 2014101829U RU 142368 U1 RU142368 U1 RU 142368U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
angle
channel
converter
channels
analog
Prior art date
Application number
RU2014101829/08U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Евгеньевич Гавриш
Юрий Ефимович Муравяткин
Владимир Петрович Лянзбург
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс"
Priority to RU2014101829/08U priority Critical patent/RU142368U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU142368U1 publication Critical patent/RU142368U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Двухканальный преобразователь угла поворота вала в код двухотсчетного синусно-косинусного трансформатора с произвольным числом электрической редукции, отличающийся тем, что для повышения точности измерения используется двухканальный датчик угла с любым существующим числом электрической редукции, содержащий генератор опорного напряжения, выходы которого подключены к входам аналого-цифрового преобразователя угла первого и второго канала, обмоткам возбуждения грубого и точного отсчетов датчика угла, выходы которого подключены к входам масштабного усилителя первого и второго канала соответственно, выходы которых подключены к входам аналого-цифрового преобразователя угла первого и второго канала соответственно, для сведения двух каналов и вычисления итогового кода угла поворота вала используется микроконтроллер, на входные порты которого подаются шины данных выходного кода аналого-цифрового преобразователя угла первого и второго канала.A two-channel converter of the angle of rotation of the shaft into a code of a two-counted sine-cosine transformer with an arbitrary number of electric reduction, characterized in that to increase the accuracy of the measurement, a two-channel angle sensor with any existing number of electric reduction is used, containing a reference voltage generator, the outputs of which are connected to the analog-to-digital inputs the angle converter of the first and second channel, the field windings of coarse and accurate readings of the angle sensor, the outputs of which are connected to the input I will give a large-scale amplifier of the first and second channels, respectively, whose outputs are connected to the inputs of an analog-to-digital converter of the angle of the first and second channels, respectively, to reduce the two channels and calculate the final code of the angle of rotation of the shaft, a microcontroller is used, the input ports of which send data lines of the output code of the analog- digital angle converter of the first and second channel.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в прецизионных системах измерения утла на основе двухотсчетных индуктивных датчиков синусно-косинусных трансформаторов (СКТ) грубого и точного каналов с произвольным числом электрической редукции.The utility model relates to measuring technique and can be used in precision systems for measuring the angle based on two-count inductive sensors of sine-cosine transformers (SKT) of coarse and accurate channels with an arbitrary number of electric reduction.

Известны одноканальные преобразователи сигналов датчика в цифровой код [Патент №2286012 МПК H03M 1/64 РФ «Преобразователь угла поворота вала в код»; Чернышев Д.А.], также преобразователи реализованные в виде микросхем, например AD2S83, AD2S1210 и др.Known single-channel converters of the sensor signals into a digital code [Patent No. 2286012 IPC H03M 1/64 of the Russian Federation "Converter shaft rotation angle into code"; Chernyshev D.A.], also converters implemented in the form of microcircuits, for example, AD2S83, AD2S1210, etc.

Известны также двухканальные преобразователи угла двухотсчетных СКТ, число электрической редукции грубого отсчета которых не превышает 1 [Схемотехника цифровых преобразователей перемещений: Справочное пособие/ В.Г. Домрачев, В.Р. Матвеевский, Ю.С. Смирнов. - М.: Энерго-атомоиздат, 1987. - 392 с.: ил.]. Недостатком таких преобразователей является отсутствие возможности использования датчика угла с числом электрической редукции грубого отсчета большим, чем единица.Two-channel angle converters of double-counted SKTs are also known, the number of rough reduction of which does not exceed 1 [Circuit design of digital displacement transducers: Reference manual / V.G. Domrachev, V.R. Matveevsky, Yu.S. Smirnov. - M .: Energo-atomoizdat, 1987. - 392 p.: Ill.]. The disadvantage of such converters is the inability to use the angle sensor with the number of electrical reduction of the coarse reference greater than one.

Для повышения точности и разрешающей способности в технике применяются также датчики угла с числом электрической редукции грубого отсчета, отличным от 1 (например 3:16, 3:32, 3:64 и др.). Каждый канал такого датчика не имеет однозначной связи его сигналов с угловым положением вала φ, поэтому для определения последнего необходимо применять специальный алгоритм вычисления.To increase accuracy and resolution in the technique, angle sensors are also used with a number of electrical reduction of coarse readings other than 1 (for example, 3:16, 3:32, 3:64, etc.). Each channel of such a sensor does not have an unambiguous relationship between its signals and the angular position of the shaft φ, therefore, to determine the latter, it is necessary to use a special calculation algorithm.

Техническим результатом настоящей полезной модели является увеличение точности преобразования угла поворота вала в код.The technical result of this utility model is to increase the accuracy of converting the angle of rotation of the shaft into a code.

Устройство, реализующее ангалого-цифровое преобразование угла представлена на фиг. 1. Оно содержит двухотсчетный датчик СКТ с грубым и точным каналами 1, 2, масштабные усилители 3, 5, генератор опорного напряжения 4, аналого-цифровые преобразователи угла 6, 7, микроконтроллер 8, который вычисляет код углового положения вала датчика Nφ.A device that implements angular-digital angle conversion is shown in FIG. 1. It contains a dual-count SKT sensor with coarse and accurate channels 1, 2, scale amplifiers 3, 5, a reference voltage generator 4, analog-to-digital angle converters 6, 7, and a microcontroller 8, which calculates the angular position code of the sensor shaft Nφ.

Двухканальный преобразователь угла поворота вала в код двухотсчетного синусно-косинусного трансформатора с произвольным числом электрической редукции, содержащий генератор опорного напряжения 4, выходы которого подключены к входам аналого-цифрового преобразователя утла первого и второго канала 6, 7, обмоткам возбуждения грубого и точного отсчетов датчика угла 1, 2, выходы которого подключены к входам масштабного усилителя первого и второго канала 3, 5 соответственно, выходы которых подключены к входам аналого-цифрового преобразователя угла первого и второго канала 6, 7 соответственно, для сведения двух каналов и вычисления итогового кода угла поворота вала используется микроконтроллер 8, на входные порты которого подаются шины данных выходного кода аналого-цифрового преобразователя угла первого и второго канала 6, 7.A two-channel converter of the angle of rotation of the shaft into a two-counted sine-cosine transformer code with an arbitrary number of electric reduction, containing a reference voltage generator 4, the outputs of which are connected to the inputs of the analog-to-digital converter of the corner of the first and second channel 6, 7, the excitation windings of rough and accurate readings of the angle sensor 1, 2, the outputs of which are connected to the inputs of a large-scale amplifier of the first and second channels 3, 5, respectively, whose outputs are connected to the inputs of an analog-to-digital converter SFA first and second channel 6, 7 respectively, for the information of two channels, and calculating the final code of the shaft rotation angle used by the microcontroller 8 to the input ports of which are supplied the output code of the data bus D-converter of the angle of the first and second channel 6, 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для работы датчика угла на его обмотки возбуждения грубого и точного каналов 1, 2 подается с выхода генератора опорного напряжения 4 напряжение равноеFor the angle sensor to work on its field windings of coarse and fine channels 1, 2, an equal voltage is supplied from the output of the reference voltage generator 4

UОП=U0·Sinω0t,U OD = U 0 Sinω 0 t,

где ω0 - частота возбуждения датчика;where ω 0 is the excitation frequency of the sensor;

U0 - амплитуда опорного напряжения.U 0 is the amplitude of the reference voltage.

Грубый и точный каналы датчика угла 1, 2 вырабатывают модулированные синусоидальные сигналы, U1, U2, U3, U4, которые доводятся до необходимой амплитуды с помощью масштабных усилителей 3, 5 U5, U6, U7, U8.The rough and accurate channels of the angle sensor 1, 2 produce modulated sinusoidal signals, U 1 , U 2 , U 3 , U 4 , which are brought to the required amplitude using scale amplifiers 3, 5 U 5 , U 6 , U 7 , U 8 .

Далее аналоговые сигналы соответственно поступают на аналого-цифровые преобразователи угла 6, 7, преобразующие их в цифровые параллельные коды углов грубого NГ и точного NТ каналов. Синхронизация работы аналого-цифровых преобразователей угла 6, 7 и двух каналов датчика угла 1, 2 происходит по сигналу Uоп. Цифровые коды NГ и NТ приходят на микроконтроллер 8, который, в свою очередь, по специальному алгоритму (фиг. 2) высчитывает код угла Nφ поворота вала. Для изменения числа электрической редукции микроконтроллер может быть перепрограммирован с помощью программатора 9.Further, the analog signals are respectively fed to analog-to-digital angle converters 6, 7, converting them into digital parallel codes of the angles of coarse N Г and exact N T channels. The synchronization of the work of analog-to-digital converters of the angle 6, 7 and two channels of the angle sensor 1, 2 occurs according to the signal U op . Digital codes N G and N T come to the microcontroller 8, which, in turn, by a special algorithm (Fig. 2) calculates the code of the angle of rotation Nφ of the shaft. To change the number of electric reduction, the microcontroller can be reprogrammed using programmer 9.

Вычислять угловое положение вала φ предлагается с помощью формулыIt is proposed to calculate the angular position of the shaft φ using the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где φГ, φТ - угол грубого и точного отсчета;where φ G , φ T - the angle of the rough and accurate reference;

kГ, kT - число электрической редукции грубого и точного отсчета датчика;k G , k T is the number of electrical reduction of the coarse and accurate reading of the sensor;

Δφ - угол расхождения между грубым и точным каналами.Δφ is the angle of difference between the coarse and fine channels.

Вычисление начинается с проверки условия формулы (1) при значениях i и n, равных единице. Затем оно проверяется при последовательном увеличении n на единицу до n=kТ. Если условие не выполняется, то последовательно на единицу увеличивается значение i до i=kГ-1 и процедура перебора n повторяется.The calculation begins by checking the conditions of formula (1) for i and n equal to one. Then it is checked with a sequential increase in n by one to n = k T. If the condition is not met, then the value of i increases sequentially by unity to i = k G -1 and the procedure of enumeration n is repeated.

При выполнении условия формулы 1 процесс вычисления прекращается и на выход подается код углового положения вала датчика

Figure 00000003
,When the conditions of formula 1 are satisfied, the calculation process stops and the output code is the angular position of the sensor shaft
Figure 00000003
,

где φD0φ - угол соответствующий единице младшего разряда кода угла поворота вала.where φ D0φ is the angle corresponding to the unit of the least significant bit of the shaft rotation angle code.

Графически алгоритм вычисления представлен на фиг. 2.Graphically, the calculation algorithm is shown in FIG. 2.

Согласно реализуемому микроконтроллером 8 алгоритму, в первый момент времени происходит инициализация портов данных микроконтроллера A, B, C (1), которая заключается в установлении направленности портов (порты A и B на ввод данных, порт C на вывод). Следующий этап (2) - присвоение переменным φD0Г, φD0Т, φD0φ, Δφ, kГ, kТ значения постоянных величин, где φD0Г - угол соответствующий единице младшего разряда кода угла NГ грубого канала датчика угла, φD0T - угол соответствующий единице младшего разряда кода угла NТ точного канала датчика утла, φD0φ - угол соответствующий единице младшего разряда кода угла Nφ поворота вала, Δφ - угол расхождения между грубым и точным каналами, kГ - число электрической редукции грубого канала, kГ - число электрической редукции точного канала. Далее происходит считывание кодов NГ и NТ (3) с портов приема данных, полученных с аналого-цифровых преобразователей углов 6, 7 и преобразование (4) в соответствующие значения углов грубого φГ и точного φТ каналов в градусах. Затем обнуляются счетчики i и n (5). Следующим этапом (6) проверяется истинность условия равенства значений углов грубого и точного каналов с поправкой на угол расхождения между ними. Если условие ложно, то происходит инкремент n (8), где 0<n<kТ (7). По достижению n=kТ происходит обнуление n и инкремент i (10), где 0<i<kГ (9). Подбором n и i достигается определение количества периодов n точного канала для определения угла поворота вала φ. По достижению i=kГ происходит возврат к считыванию кодов NГ и NТ (3) с портов приема данных. Если условие (6) истинно, переменной φ (11) присваивается значение угла точного канала с учетом количества периодов n и поправкой на число электрической редукции точного канала kТ. Затем найденный угол поворота вала φ преобразуется в код угла Nφ (12) и выводится на порт C микроконтроллера (13).According to the algorithm implemented by microcontroller 8, at the first moment of time, the data ports of the microcontroller A, B, C (1) are initialized, which consists in establishing the direction of the ports (ports A and B for data input, port C for output). The next step (2) is to assign the variables φ D0Г , φ D0Т , φ D0φ , Δφ, k Г , k Т to the values of constant values, where φ D0Г is the angle corresponding to the lowest -order unit of the angle code N Г of the rough channel of the angle sensor, φ D0T is the angle corresponding to the unit of the least significant digit of the code of the angle N T of the exact channel of the angle sensor, φ D0φ is the angle corresponding to the unit of the lowest digit of the code of the angle Nφ of the shaft rotation, Δφ is the angle of difference between the coarse and exact channels, k G is the number of electric reduction of the rough channel, k G is the number electrical reduction of the precise channel. Next, the codes N G and N T (3) are read from the data reception ports received from analog-to-digital angle converters 6, 7 and converted (4) into the corresponding values of the coarse φ G angles and the exact φ T channels in degrees. Then the counters i and n are reset to zero (5). The next step (6) verifies the truth of the equality of the values of the angles of the coarse and accurate channels, adjusted for the angle of difference between them. If the condition is false, then the increment n (8) occurs, where 0 <n <k T (7). Upon reaching n = k T , n is reset and the increment i (10), where 0 <i <k Г (9). The selection of n and i determines the number of periods n of the exact channel to determine the angle of rotation of the shaft φ. Upon reaching i = k G , the codes N G and N T (3) are returned to reading from the data receiving ports. If condition (6) is true, the variable φ (11) is assigned the value of the angle of the exact channel, taking into account the number of periods n and adjusted for the number of electrical reduction of the exact channel k T. Then, the found angle of rotation of the shaft φ is converted into the angle code Nφ (12) and output to port C of the microcontroller (13).

Преимуществом представленного преобразователя угла является то, что в устройстве можно использовать датчик с любым существующим числом электрической редукции грубого и точного каналов, достаточно установить соответствующий kГ и kТ.The advantage of the angle converter is that the device can use a sensor with any existing number of electrical reduction of the coarse and accurate channels, it is enough to establish the corresponding k G and k T.

Claims (1)

Двухканальный преобразователь угла поворота вала в код двухотсчетного синусно-косинусного трансформатора с произвольным числом электрической редукции, отличающийся тем, что для повышения точности измерения используется двухканальный датчик угла с любым существующим числом электрической редукции, содержащий генератор опорного напряжения, выходы которого подключены к входам аналого-цифрового преобразователя угла первого и второго канала, обмоткам возбуждения грубого и точного отсчетов датчика угла, выходы которого подключены к входам масштабного усилителя первого и второго канала соответственно, выходы которых подключены к входам аналого-цифрового преобразователя угла первого и второго канала соответственно, для сведения двух каналов и вычисления итогового кода угла поворота вала используется микроконтроллер, на входные порты которого подаются шины данных выходного кода аналого-цифрового преобразователя угла первого и второго канала.
Figure 00000001
A two-channel converter of the angle of rotation of the shaft into a two-counted sine-cosine transformer code with an arbitrary number of electric reduction, characterized in that to increase the measurement accuracy, a two-channel angle sensor with any existing number of electric reduction is used, containing a reference voltage generator, the outputs of which are connected to the analog-digital inputs the angle converter of the first and second channel, the field windings of coarse and accurate readings of the angle sensor, the outputs of which are connected to the input I will give a large-scale amplifier of the first and second channels, respectively, whose outputs are connected to the inputs of an analog-to-digital angle converter of the first and second channel, respectively, to reduce the two channels and calculate the final code of the angle of rotation of the shaft, a microcontroller is used, on the input ports of which the data buses of the output code of the analog- digital angle converter of the first and second channel.
Figure 00000001
RU2014101829/08U 2014-01-21 2014-01-21 TWO-CHANNEL SHAFT ANGLE CONVERTER TO A TWO-COUNT SKT WITH AN ARBITRARY NUMBER OF ELECTRIC REDUCTION RU142368U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014101829/08U RU142368U1 (en) 2014-01-21 2014-01-21 TWO-CHANNEL SHAFT ANGLE CONVERTER TO A TWO-COUNT SKT WITH AN ARBITRARY NUMBER OF ELECTRIC REDUCTION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014101829/08U RU142368U1 (en) 2014-01-21 2014-01-21 TWO-CHANNEL SHAFT ANGLE CONVERTER TO A TWO-COUNT SKT WITH AN ARBITRARY NUMBER OF ELECTRIC REDUCTION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU142368U1 true RU142368U1 (en) 2014-06-27

Family

ID=51219298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014101829/08U RU142368U1 (en) 2014-01-21 2014-01-21 TWO-CHANNEL SHAFT ANGLE CONVERTER TO A TWO-COUNT SKT WITH AN ARBITRARY NUMBER OF ELECTRIC REDUCTION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU142368U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110553573A (en) * 2019-08-29 2019-12-10 贵州航天控制技术有限公司 Double-channel position detection circuit of space active sun wing spreading mechanism

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110553573A (en) * 2019-08-29 2019-12-10 贵州航天控制技术有限公司 Double-channel position detection circuit of space active sun wing spreading mechanism

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101610473B1 (en) Apparatus and method for compensating for position error of resolver
CN103983290B (en) Compound absolute value encoder
EP0009339A1 (en) Apparatus for digital position measurements
CN101521480A (en) Resolution method and resolver for signals of rotating transformer
CN102680728B (en) Motor rotation speed measuring method used in precise electromechanical equipment
JPH0575041B2 (en)
WO2013120451A1 (en) Planar motor rotor displacement measuring device and its measuring method
KR101540176B1 (en) Apparatus for detecting speed of moror
RU142368U1 (en) TWO-CHANNEL SHAFT ANGLE CONVERTER TO A TWO-COUNT SKT WITH AN ARBITRARY NUMBER OF ELECTRIC REDUCTION
KR101203041B1 (en) Method of measuring an amplitude of a sinusoidal wave using a phase difference and apparatus thereof
WO1990004754A1 (en) System for processing position signals
CN104515496B (en) A kind of new angular measurement sensor
RU2714591C1 (en) Hybrid method of measuring angular position
JP7018094B2 (en) How to get the effective peak of the resolver sensor and the device for it
US20130173198A1 (en) Circuit arrangement and method for monitoring a dsp in the context of a safety-critical application
Babalola et al. Real-time measurement of frequency using affordable rotary encoder and LabVIEW
RU2727345C1 (en) Hybrid angular position measurement sensor
Tian et al. Design and implementation of ISA card for rotary inductosyn signal processing based on AD2S1210 and CPLD
CN216558736U (en) Miniaturized angle measurement system
RU147588U1 (en) ACTIVE RESISTANCE DEVICE
Han et al. Resolver-to-digital converter based on tangent algorithm
CN112268501B (en) Detection method applicable to linear displacement or corner position of object
SU849101A1 (en) Complex value comparison device
RU2247936C1 (en) Device for measuring linear displacements and deformations of object
CN116222361A (en) Implementation method, structure and working method of absolute type linear displacement sensor