RU2020752C1 - Shaft angle-of-turn-to-code converter - Google Patents
Shaft angle-of-turn-to-code converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2020752C1 RU2020752C1 SU4950601A RU2020752C1 RU 2020752 C1 RU2020752 C1 RU 2020752C1 SU 4950601 A SU4950601 A SU 4950601A RU 2020752 C1 RU2020752 C1 RU 2020752C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- output
- input
- cosine
- sine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и автоматике и может использоваться для преобразования сигналов с датчиков типа СКТ и им подобных в цифровой двоичный код. The invention relates to electrical engineering and automation and can be used to convert signals from sensors such as SKT and the like into digital binary code.
Известен цифровой преобразователь перемещений, реализующий развертывающее преобразование угол-амплитуда-временной интервал-код [1]. Known digital displacement transducer that implements the deployment of the conversion of the angle-amplitude-time interval code [1].
Источниками погрешности преобразования амплитуды сигнала во временной интервал в нем являются аналоговые демодуляторы, дифференциальный усилитель, перемножающие ЦАП и формирователь кодов синуса и косинуса на основе ПЗУ с синусной прошивкой. Sources of error in converting the signal amplitude to the time interval in it are analog demodulators, a differential amplifier, multiplying the DACs and a sine and cosine code generator based on ROM with sine firmware.
Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код с промежуточным преобразованием амплитуды во временной интервал, содержащий генератор импульсов высокой частоты, блок питания синусно-косинусного датчика угла (СКДУ), состоящий из последовательно включенных делителя частоты и фильтра, коммутатор октантов, фазосдвигающий элемент, двухполупериодные выпрямители, компаратор, измеритель временных интервалов [2] . Closest to the proposed one is a converter of the angle of rotation of the shaft into a code with an intermediate conversion of the amplitude to the time interval, containing a high-frequency pulse generator, a power supply unit for a sine-cosine angle sensor (SKDU), consisting of a frequency divider and a filter connected in series, an octant switch, a phase-shifting element , half-wave rectifiers, comparator, time interval meter [2].
Источником погрешности в прототипе являются двухполупериодные выпрямители, искажающие как величину, так и форму выпрямляемых сигналов. The source of error in the prototype are two-half-wave rectifiers that distort both the magnitude and shape of the rectified signals.
Целью изобретения является повышение точности преобразования при сохранении высокого быстродействия. The aim of the invention is to improve the accuracy of conversion while maintaining high performance.
Для достижения цели при наличии типичных для датчиков типа СКТ преобразуемых сигналов
Us = Um sinθsin ωt;
Uc = Um cosθsinωt;
= -Umcosθsinωt,, (1) где Um - амплитуда сигнала;
θ - угол поворота оси датчика;
ω - несущая частота, предлагается первый из сигналов линейно преобразовать в вид
Us * = Um sinθ cosωt (2) (например, с помощью инвертирующего интегратора), сравнить на двух компараторах с двумя оставшимися входными сигналами и по результатам сравнения с помощью элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ выделить временной интервал, пропорциональный углу θ.To achieve the goal in the presence of converting signals typical for sensors of type SKT
U s = U m sinθsin ωt;
U c = U m cosθsinωt;
= -U m cosθsinωt ,, (1) where U m is the signal amplitude;
θ is the angle of rotation of the axis of the sensor;
ω is the carrier frequency, it is proposed to linearly convert the first of the signals into a form
U s * = U m sinθ cosωt (2) (for example, using an inverting integrator), compare on two comparators with the two remaining input signals and, using the EXCLUSIVE OR element, select a time interval proportional to the angle θ from the results of the comparison.
Для этой цели в известный преобразователь, содержащий формирователь старших разрядов, например формирователь квадрантов, ключ, компаратор, интегратор и генератор импульсов, введены второй компаратор, два логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инвертор, счетчик, блок электронного нониуса,а также новые связи. For this purpose, a second comparator, two EXCLUSIVE OR logic elements, an counter, an electronic nonius block, and also new connections are introduced into a known converter containing a high-order driver, for example a quadrant driver, a key, a comparator, an integrator and a pulse generator.
На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя угла поворота вала в код; на фиг.2 - схема блока определения квадранта; на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие работу блока определения квадранта. Figure 1 shows the structural diagram of the Converter angle of rotation of the shaft in the code; figure 2 is a block diagram for determining the quadrant; figure 3 is a timing diagram explaining the operation of the unit for determining the quadrant.
Преобразователь содержит формирователь старших разрядов, выполненный в виде блока 1 определения квадранта, ключ 2, счетчик 3 импульсов, интегратор 4. компараторы 5 и 6, элементы ИСКЛЮЧАЮЩИЕ ИЛИ 7 и 8, инвертор 9, генератор 10 импульсов, блок 11 электронного нониуса и СКДУ 12. The converter contains a high-level driver, made in the form of a quadrant definition block 1, a
Блок 1 определения квадранта содержит компараторы 13, 14 и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15. Block 1 of the definition of the quadrant contains the comparators 13, 14 and the element EXCLUSIVE OR 15.
Для увеличения быстродействия преобразователя в качестве формирователя старших разрядов может быть использован наряду с блоком 1 определения квадрантов и селектор октантов. In order to increase the speed of the converter, a quadrant selector and an octant selector can be used along with block 1 for determining quadrants as a shaper of higher digits.
Введение в преобразователь генератора 10 позволяет увеличить точность преобразования. Введение в преобразователь блока 11 электронного нониуса с дополнительным счетчиком позволяет увеличить разрядность преобразователя без повышения тактовой частоты. Introduction to the transducer of the
Блок 1 формирует два старших разряда кода угла, соответствующие углам 180 и 90о.Block 1 generates two senior bits of the angle code, corresponding to angles 180 and 90 about .
В качестве синхронизированного генератора 10 может быть использована микросхема 564ГГ1. As a synchronized
Преобразователь работает следующим образом. The converter operates as follows.
С помощью инвертирующего интегратора 4 сигнал
Us=Umsinθsinωt преобразуется в сигнал
Us * = Um sinθ cosωt (фиг.3а).Using the inverting integrator 4 signal
U s = U m sinθsinωt is converted into a signal
U s * = U m sinθ cosωt (Fig. 3a).
Компараторы 5, 6 сравнивают сигналы Uc, и Us * и выделяют на входе ключа временные интервалы
tи= . (3)
Временные интервалы заполняются частотой fт (фиг.3б, в,г) и на счетчике 3 импульсов образуется код всех остальных младших разрядов.Comparators 5, 6 compare signals U c , and U s * and allocate time intervals at the key input
t and = . (3)
The time intervals are filled with a frequency f t (fig.3b, c, d) and on the
Полное время одного цикла преобразования не превышает половины периода несущей частоты и может быть еще уменьшено при использовании в качестве формирователя 1 не формирователя квадрантов, а селектора октантов. The total time of one conversion cycle does not exceed half the period of the carrier frequency and can be further reduced when using not a quadrant shaper but an octant selector as shaper 1.
Из формулы (3) следует, что в преобразователе отсутствуют все главнейшие методические погрешности, включая дифференциальную нелинейность, и основной погрешностью является стабильность несущей частоты, которая при стабилизации кварцем может достигать величины порядка 10-6-10-7. Но и эта погрешность может быть уменьшена при синхронизации несущей и тактовой частот, так как код угла
Nθ= .From formula (3) it follows that the converter does not have all the most important methodological errors, including differential nonlinearity, and the main error is the stability of the carrier frequency, which, when stabilized by quartz, can reach values of the order of 10 -6 -10 -7 . But this error can also be reduced by synchronizing the carrier and clock frequencies, since the angle code
N θ = .
Как уже упоминалось выше, разрядность преобразования может быть увеличена без повышения тактовой частоты и времени преобразования с помощью использования электронного нониуса. As mentioned above, the conversion bit can be increased without increasing the clock frequency and conversion time using electronic nonius.
Инструментальная погрешность определяется в основном погрешностями интегратора и компараторов, что при современной элементной базе позволяет достигать величин порядка 10-5-10-6, т.е. точного преобразования 18-20 двоичных разрядов.The instrumental error is determined mainly by the errors of the integrator and comparators, which, with the modern element base, allows reaching values of the order of 10 -5 -10 -6 , i.e. accurate conversion of 18-20 binary digits.
Лучшие современные измерительные приборы и цифровые вольтметры переменного тока имеют точность не более 0,01%. The best modern measuring instruments and digital AC voltmeters have an accuracy of not more than 0.01%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4950601 RU2020752C1 (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Shaft angle-of-turn-to-code converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4950601 RU2020752C1 (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Shaft angle-of-turn-to-code converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020752C1 true RU2020752C1 (en) | 1994-09-30 |
Family
ID=21581979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4950601 RU2020752C1 (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Shaft angle-of-turn-to-code converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2020752C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534971C1 (en) * | 2013-07-03 | 2014-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Shaft positioner transducer |
-
1991
- 1991-06-27 RU SU4950601 patent/RU2020752C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Домрачев В.Г. и др. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.277, 278. * |
2. Ахметжанов А.А. и др. Высокоточные преобразователи угловых перемещений. М.: Энергоатомиздат, 1986, с.114, 115, рис.9.5. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534971C1 (en) * | 2013-07-03 | 2014-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Shaft positioner transducer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4318617A (en) | DC Shift error correction for electro-optical measuring system | |
EP0009339B1 (en) | Apparatus for digital position measurements | |
CA1238388A (en) | Angular position detector | |
EP0394206B1 (en) | A method and an arrangement for accurate digital determination of the time or phase position of a signal pulse train | |
JPH0368812A (en) | Method of interpolation of position measuring signal | |
RU2161773C2 (en) | Angle determination device | |
RU2020752C1 (en) | Shaft angle-of-turn-to-code converter | |
Woolvet | Digital transducers | |
SU752423A1 (en) | Shaft angular position- to-code converter | |
SU1272271A1 (en) | Digital spectrum analyzer | |
SU920410A1 (en) | Method and device for measuring torcue | |
JP2764722B2 (en) | Interpolation method of encoder read signal | |
JPS61120920A (en) | Encoder type angle and length measuring circuit | |
SU1309311A1 (en) | Displacement-to-digital converter | |
SU619941A1 (en) | Shaft turn angle-to-code converter | |
SU903929A1 (en) | Shaft angular position-to-code converter | |
SU526932A1 (en) | Dual Angle Motion Digitizer | |
JPS61182579A (en) | Resolver speed detection system | |
SU767964A1 (en) | Device for analog-digital converter | |
RU2193794C2 (en) | Parameter-to-code converter | |
SU830246A1 (en) | Rotational speed sensor | |
SU734773A1 (en) | Method of converting displacement into code | |
SU942101A1 (en) | Shaft angular position-to-code converter | |
SU760151A1 (en) | Compensation-type shaft angular position-to-code converter | |
SU1091202A1 (en) | Shaft turn angle encoder |