RU2250561C2

RU2250561C2 - Shaft angle-of-turn-to-code converter

Info

Publication number: RU2250561C2
Application number: RU2003111935/09A
Authority: RU
Inventors: В.М. Бражник (RU); В.М. Бражник; Г.И. Герасимов (RU); Г.И. Герасимов; Г.И. Джанджгава (RU); Г.И. Джанджгава; Д.А. Чернышев (RU); Д.А. Чернышев
Original assignee: Открытое акционерное общество Раменское приборостроительное конструкторское бюро
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2005-04-20

Abstract

FIELD: computer engineering; data processing devices.

SUBSTANCE: proposed angle-of-turn-to-code converter has synchro resolver sensors, switching unit, inverter, two adding amplifiers, two integrators, functional voltage-to-code converter, threshold elements, 4NAND gate, integrator triggering and stopping unit, and counter.

EFFECT: enhanced precision characteristics of converter.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к преобразователям угла поворота вала в код, и может быть использовано в системах обработки данных.The invention relates to the field of computer technology, in particular to converters of the angle of rotation of the shaft into a code, and can be used in data processing systems.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный трансформаторный датчик, селектор октантов, суммирующие масштабные усилители, линейные множительные устройства, суммирующий блок, масштабные устройства, компаратор, регистр и блок управления (см. а.с. СССР №416717, Кл. G 08 C 9/00, 1972 г.).A known converter of the angle of rotation of the shaft into a code containing a sine-cosine transformer sensor, an octant selector, summing scale amplifiers, linear multipliers, a summing block, scale devices, a comparator, a register and a control unit (see AS USSR No. 416717, Cl G 08 C 9/00, 1972).

Недостатком преобразователя является его сложность и невысокая точность.The disadvantage of the converter is its complexity and low accuracy.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь угла поворота вала в код, принятый за прототип и содержащий (см. а.с. СССР №481929, Кл. G 08 C 9/04, 1975 г.) синусно-косинусные трансформаторные датчики, выходы которых подключены ко входам коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко входам первого и второго интеграторов непосредственно и через попарно соединенные пороговые элементы - ко входам элемента 4И-НЕ, выход которого подключен ко входу блока запуска и остановки интеграторов, выход которого подключен к управляющему входу функционального преобразователя отношения напряжений в код и к управляющим входам первого и второго интеграторов, выходы которых подключены ко входам функционального преобразователя отношения напряжений в код, выходы которого являются выходами преобразователя.Closest to the invention in terms of technical nature and the achieved result is a shaft rotation angle converter into a code adopted as a prototype and containing (see AS USSR No. 481929, Cl. G 08 C 9/04, 1975) sine-cosine transformer sensors, the outputs of which are connected to the inputs of the switch, the first and second outputs of which are connected respectively to the inputs of the first and second integrators directly and through pairwise connected threshold elements to the inputs of the 4I-NOT element, the output of which is connected to the input of the start and stop unit ovki integrator whose output is connected to the control input of the voltage converter functional relationship to the code and to the control inputs of the first and second integrators, whose outputs are connected to inputs of converter functional relationship of stresses in the code, the outputs of which are the outputs of the converter.

Недостатком известного преобразователя является низкая точность, обусловленная погрешностью за счет падения напряжения на проводах в случаях длинных связей между синусно-косинусными трансформаторными датчиками и непосредственно преобразователем.A disadvantage of the known converter is the low accuracy due to the error due to the voltage drop across the wires in cases of long connections between the sine-cosine transformer sensors and the converter itself.

Цель изобретения - повышение точностных характеристик преобразователя.The purpose of the invention is to increase the accuracy characteristics of the Converter.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные трансформаторные датчики, выходы которых подключены ко входам коммутатора, первый и второй выходы которого через попарно соединенные пороговые элементы подключены ко входам элемента 4И-НЕ, выход которого подключен ко входу блока запуска и остановки интеграторов, выход которого подключен к управляющему входу функционального преобразователя отношения напряжений в код и к управляющим входам первого и второго интеграторов, выходы которых подключены ко входам функционального преобразователя отношения напряжений в код, выходы которого являются выходами преобразователя, введены инвертор, первый и второй суммирующие усилители и счетчик, вход которого подключен к выходу блока запуска и остановки интеграторов, а выход подключен к управляющему входу коммутатора, первые входы первого и второго суммирующих усилителей подключены соответственно к первому и второму выходам коммутатора, вторые входы объединены и через инвертор подключены к общей шине синусно-косинусных трансформаторных датчиков, а выходы первого и второго суммирующих усилителей подключены соответственно ко входам первого и второго интеграторов.This goal is achieved by the fact that the shaft angle converter into a code containing sine-cosine transformer sensors, the outputs of which are connected to the inputs of the switch, the first and second outputs of which are connected through pairwise connected threshold elements to the inputs of the 4I-NOT element, the output of which is connected to the input of the unit for starting and stopping integrators, the output of which is connected to the control input of the functional converter of the voltage-to-code ratio and to the control inputs of the first and second integrators, whose odes are connected to the inputs of the functional converter of the voltage ratio into the code, the outputs of which are the outputs of the converter, an inverter, first and second summing amplifiers, and a counter are introduced, the input of which is connected to the output of the start and stop unit of the integrators, and the output is connected to the control input of the switch, the first inputs the first and second summing amplifiers are connected respectively to the first and second outputs of the switch, the second inputs are combined and through the inverter are connected to a common sine-cosine bus transformer sensors, and the outputs of the first and second summing amplifiers are connected respectively to the inputs of the first and second integrators.

Структурная схема преобразователя угла поворота вала в код приведена на чертеже.The block diagram of the Converter angle of rotation of the shaft in the code shown in the drawing.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит синусно-косинусные трансформаторные датчики 1, коммутатор 2, инвертор 3, первый 4 и второй 5 суммирующие усилители, первый 6 и второй 7 интеграторы, функциональный преобразователь 8 отношения напряжений в код, пороговые элементы 9 и 10, элемент 4И-НЕ 11, блок 12 запуска и остановки интеграторов и счетчик 13.The converter of the angle of rotation of the shaft into a code contains sine-cosine transformer sensors 1, a switch 2, an inverter 3, the first 4 and second 5 summing amplifiers, the first 6 and second 7 integrators, a functional converter 8 of the voltage-to-code ratio, threshold elements 9 and 10, an element 4I-NOT 11, block 12 start and stop integrators and counter 13.

Выходы синусно-косинусных трансформаторных датчиков 1 соединены со входами коммутатора 2, первый и второй выходы коммутатора 2 соединены соответственно с первыми входами первого 4 и второго 5 суммирующих усилителей непосредственно и через попарно соединенные пороговые элементы 9 и 10 со входами элемента 4И-НЕ 11, выход элемента 4И-НЕ 11 соединен со входом блока 12 запуска и остановки интеграторов, выход блока 12 запуска и остановки интеграторов соединен с управляющим входом функционального преобразователя 8 отношения напряжений в код, с управляющими входами первого 6 и второго 7 интеграторов и со входом счетчика 13, выход счетчика 13 соединен с управляющим входом коммутатора 2, вторые входы первого 4 и второго 5 суммирующих усилителей объединены и через инвертор 3 соединены с общей шиной синусно-косинусных трансформаторных датчиков 1, выходы первого 4 и второго 5 суммирующих усилителей соединены соответственно со входами первого 6 и второго 7 интеграторов, выходы первого 6 и второго 7 интеграторов соединены со входами функционального преобразователя 8 отношения напряжений в код, выходы функционального преобразователя 8 отношения напряжений в код являются выходами преобразователя.The outputs of the sine-cosine transformer sensors 1 are connected to the inputs of the switch 2, the first and second outputs of the switch 2 are connected respectively to the first inputs of the first 4 and second 5 summing amplifiers directly and through pairwise connected threshold elements 9 and 10 with the inputs of the element 4I-NOT 11, the output element 4I-NOT 11 is connected to the input of the unit 12 start and stop integrators, the output of the unit 12 start and stop integrators is connected to the control input of the functional Converter 8 of the voltage-to-code ratio, with control the input inputs of the first 6 and second 7 integrators and with the input of the counter 13, the output of the counter 13 is connected to the control input of the switch 2, the second inputs of the first 4 and second 5 summing amplifiers are combined and connected through a inverter 3 to a common bus sine-cosine transformer sensors 1, the outputs the first 4 and second 5 summing amplifiers are connected respectively to the inputs of the first 6 and second 7 integrators, the outputs of the first 6 and second 7 integrators are connected to the inputs of the functional converter 8 of the voltage to code ratio, the outputs functional converter 8, the voltage-to-code ratios are the outputs of the converter.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.The Converter angle of rotation of the shaft in the code works as follows.

Напряжения с выходов синусно-косинусных трансформаторных датчиков 1, пропорциональные sin αi и cos αi, через коммутатор 2, согласно выбранному счетчиком 13 адресу, соответствующему определенному входному параметру, последовательно во времени поступают на первые входы первого 4 и второго 5 суммирующих усилителей, на вторые входы которых через инвертор 3, с коэффициентом передачи, равным единице, поступает инверсное значение напряжения ΔU, равное по величине, но противоположное по фазе падению напряжения на длинных проводах между синусно-косинусными трансформаторными датчиками 1 и непосредственно преобразователем. Первый 4 и второй 5 суммирующие усилители суммируют напряжения, поступающие на их входы, причем если на их первых входах присутствует напряжение, соответствующее положительной полуволне сигнальных напряжений, - ΔU прибавляется к величине сигнальных напряжений, а если на их первых входах присутствует напряжение, соответствующее отрицательной полуволне сигнальных напряжений, - ΔU вычитается из величины сигнальных напряжений. Напряжения с выходов первого 4 и второго 5 суммирующих усилителей поступают соответственно на входы первого 6 и второго 7 интеграторов, которые интегрируют входные напряжения в течение половины периода сигнальных напряжений, что обеспечивается пороговыми элементами 9 и 10, настроенными попарно на положительные и отрицательные пороговые напряжения, элементом 4И-НЕ 11 и блоком 12 запуска и остановки интеграторов и тем самым позволяет исключить ошибку от квадратурной составляющей и высших гармоник, кратных двум. Напряжения с выходов первого 6 и второго 7 интеграторов, пропорциональные sin αi и cos αi, поступают на соответствующие входы функционального преобразователя 8 отношения напряжений в код, который преобразует их в код угла Nαi.The voltages from the outputs of the sine-cosine transformer sensors 1, proportional to sin αi and cos αi, through the switch 2, according to the address selected by the counter 13, corresponding to a specific input parameter, sequentially in time go to the first inputs of the first 4 and second 5 summing amplifiers, to the second inputs which through the inverter 3, with a transmission coefficient equal to one, the inverse value of the voltage ΔU is supplied, which is equal in magnitude but opposite in phase to the voltage drop across the long wires between the sine-cosine transformer sensors 1 and directly the converter. The first 4 and second 5 summing amplifiers summarize the voltages supplied to their inputs, and if the voltage corresponding to the positive half-wave of signal voltages is present at their first inputs, ΔU is added to the value of the signal voltages, and if the voltage corresponding to the negative half-wave is present at their first inputs signal voltage, - ΔU is subtracted from the value of the signal voltage. The voltages from the outputs of the first 4 and second 5 summing amplifiers are respectively supplied to the inputs of the first 6 and second 7 integrators, which integrate the input voltages for half the period of the signal voltages, which is provided by threshold elements 9 and 10, configured in pairs for positive and negative threshold voltages, by the element 4I-NOT 11 and the block 12 start and stop integrators and thereby eliminates the error from the quadrature component and higher harmonics that are multiples of two. The voltages from the outputs of the first 6 and second 7 integrators, proportional to sin αi and cos αi, are applied to the corresponding inputs of the functional transformer 8 of the voltage ratio into a code that converts them into the angle code Nαi.

Таким образом, введение в преобразователь угла поворота вала в код инвертора, первого и второго суммирующих усилителей и счетчика позволяет скомпенсировать погрешность, обусловленную падением напряжения на проводах в случаях длинных связей между синусно-косинусными трансформаторными датчиками и непосредственно преобразователем и тем самым повысить точностные характеристики преобразователя.Thus, the introduction of the first and second summing amplifiers and the counter into the inverter code of the shaft of the inverter, the first and second summing amplifiers and counter can compensate for the error caused by the voltage drop in the wires in cases of long connections between the sine-cosine transformer sensors and the converter itself, and thereby increase the accuracy of the converter.

Claims

The converter of the angle of rotation of the shaft into a code containing sine-cosine transformer sensors, the outputs of which are connected to the inputs of the switch, the first and second outputs of which are connected through pairwise connected threshold elements to the inputs of the 4I-NOT element, the output of which is connected to the input of the start and stop unit of the integrators, the output of which is connected to the control input of the functional converter of the voltage-to-code ratio and to the control inputs of the first and second integrators, the outputs of which are connected to the inputs of the function a common voltage-to-code converter, the outputs of which are the outputs of the converter, characterized in that an inverter, first and second summing amplifiers and a counter are inserted into it, the input of which is connected to the output of the start and stop unit of the integrators, and the output is connected to the control input of the switch, the first the inputs of the first and second summing amplifiers are connected respectively to the first and second outputs of the switch, the second inputs are combined and through the inverter are connected to a common sine-cosine transformer bus mother sensors, and the outputs of the first and second summing amplifiers are connected respectively to the inputs of the first and second integrators.