RU2270519C1 - Transformer of shaft rotation angle to code - Google Patents
Transformer of shaft rotation angle to code Download PDFInfo
- Publication number
- RU2270519C1 RU2270519C1 RU2004125532/09A RU2004125532A RU2270519C1 RU 2270519 C1 RU2270519 C1 RU 2270519C1 RU 2004125532/09 A RU2004125532/09 A RU 2004125532/09A RU 2004125532 A RU2004125532 A RU 2004125532A RU 2270519 C1 RU2270519 C1 RU 2270519C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- inputs
- outputs
- converter
- Prior art date
Links
Abstract
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 multiplying devices, a summing unit, 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, низкое быстродействие и отсутствие автономного контроля в процессе работы.The disadvantage of the converter is its complexity, low speed and lack of autonomous control during operation.
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 №691909, кл. G 08 C 9/00, 1977 г.) синусно-косинусный датчик угла, первый и второй выходы которого подключены соответственно к аналоговым входам первого и второго блоков умножения, цифровые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока синусно-косинусного преобразования кода, а выходы - подключены к входам блока вычитания, выход которого подключен к входу блока преобразования амплитуды напряжения в последовательный код и к одному из входов компаратора, другой вход которого подключен к шине нулевого потенциала преобразователя, а выход - подключен к одному из входов реверсивного счетчика, другой вход которого подключен к выходу блока преобразования амплитуды напряжения в последовательный код, а выходы - подключены к входам блока синусно-косинусного преобразования кода и одновременно являются информационными 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. 691909, class G 08 C 9/00, 1977) sine-cosine an angle sensor, the first and second outputs of which are connected respectively to the analog inputs of the first and second multiplication units, the digital inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the sine-cosine code conversion unit, and the outputs are connected to the inputs of the subtraction unit, the output of which is connected It is connected to the input of the voltage amplitude conversion unit to a serial code and to one of the comparator inputs, the other input of which is connected to the zero potential bus of the converter, and the output is connected to one of the inputs of the reverse counter, the other input of which is connected to the output of the voltage amplitude conversion into serial code, and the outputs are connected to the inputs of the block of the sine-cosine code conversion and at the same time are information outputs of the converter.
Недостатком известного преобразователя является низкое быстродействие, обусловленное необходимостью проведения нескольких циклов преобразования, а также отсутствие автономного контроля в процессе работы.A disadvantage of the known converter is the low speed due to the need for several conversion cycles, as well as the lack of autonomous control during operation.
Цель изобретения - повышение быстродействия и глубины контроля преобразователя в процессе работы.The purpose of the invention is to increase the speed and depth of control of the Converter in the process.
Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, первый и второй выходы которого подключены соответственно к аналоговым входам первого и второго блоков умножения, цифровые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока синусно-косинусного преобразования кода, а выходы - подключены к входам блока вычитания, выход которого подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого подключен к шине нулевого потенциала преобразователя, введены генератор тактовых импульсов, регистр последовательных приближений, второй и третий компараторы, источник порогового напряжения, элемент И, D-триггер и пороговый блок, вход которого является входом задания переменного опорного напряжения преобразователя, а выход - подключен к входу запуска регистра последовательных приближений, синхровход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, информационный вход - подключен к выходу первого компаратора, выход "конец преобразования" - подключен к входу записи D-триггера, а информационные выходы - подключены к входам блока синусно-косинусного преобразования кода и одновременно являются информационными выходами преобразователя, парафазные входы второго и третьего компараторов объединены и подключены соответственно к выходу блока вычитания и к выходу источника порогового напряжения, а выходы - подключены к входам элемента И, выход которого подключен к информационному входу D-триггера, выход которого является выходом исправности преобразователя.This goal is achieved by the fact that the shaft angle converter into a code containing a sine-cosine angle sensor, the first and second outputs of which are connected respectively to the analog inputs of the first and second multiplication units, the digital inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the sine-block cosine code conversion, and the outputs are connected to the inputs of the subtraction unit, the output of which is connected to one of the inputs of the comparator, the other input of which is connected to the zero potential bus For, a clock pulse generator, a register of successive approximations, a second and third comparators, a threshold voltage source, an I element, a D-trigger and a threshold block are introduced, the input of which is the input of the AC reference voltage setting of the converter, and the output is connected to the start input of the sequential approximation register the sync input of which is connected to the output of the clock generator, the information input is connected to the output of the first comparator, the output "end of conversion" is connected to the recording input of the D-trigger, information outputs - connected to the inputs of the sine-cosine code conversion unit and at the same time are the information outputs of the converter, the paraphase inputs of the second and third comparators are combined and connected respectively to the output of the subtraction unit and to the output of the threshold voltage source, and the outputs are connected to the inputs of the element And, the output which is connected to the information input of the D-flip-flop, the output of which is the operability output of the converter.
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-косинусный датчик угла 1, первый 2 и второй 3 блоки умножения, блок 4 вычитания, первый 5, второй 9 и третий 10 компараторы, блок 6 синусно-косинусного преобразования кода, генератор 7 тактовых импульсов, регистр 8 последовательных приближений, источник 11 порогового напряжения, элемент И 12, D-триггер 13 и пороговый блок 14.The converter of the angle of rotation of the shaft into the code contains a sine-cosine angle sensor 1, the first 2 and second 3 blocks of multiplication, block 4 subtraction, the first 5, second 9 and third 10 comparators, block 6 sine-cosine code conversion, generator 7 clock pulses, register 8 successive approximations, a threshold voltage source 11, an And 12 element, a D-trigger 13, and a threshold block 14.
Первый и второй выходы синусно-косинусного датчика угла 1 соединены соответственно с аналоговыми входами первого 2 и второго 3 блоков умножения, выходы первого 2 и второго 3 блоков умножения соединены с входами блока 4 вычитания, выход блока 4 вычитания соединен с первыми входами первого 5 и второго 9 компараторов и вторым входом третьего 10 компаратора, второй вход первого 5 компаратора соединен с шиной нулевого потенциала преобразователя, выход первого 5 компаратора соединен с информационным входом регистра 8 последовательных приближений, выход генератора 7 тактовых импульсов соединен с синхровходом регистра 8 последовательных приближений, вход порогового блока 14 является входом задания переменного опорного напряжения преобразователя, выход порогового блока 14 соединен с входом запуска регистра 8 последовательных приближений, выход "конец преобразования" регистра 8 последовательных приближений соединен с входом записи D-триггера 13, информационные выходы регистра 8 последовательных приближений соединены с входами блока 6 синусно-косинусного преобразования кода и одновременно являются информационными выходами преобразователя, первый и второй выходы блока 6 синусно-косинусного преобразования кода соединены соответственно с цифровыми входами первого 2 и второго 3 блоков умножения, выход источника 11 порогового напряжения соединен с вторым входом второго 9 компаратора и первым входом третьего 10 компаратора, выходы первого 9 и третьего 10 компаратора соединены с входами элемента И 12, выход элемента И 12 соединен с информационным входом D-триггера 13, выход D-триггера 13 является выходом исправности преобразователя.The first and second outputs of the sine-cosine angle sensor 1 are connected respectively to the analog inputs of the first 2 and second 3 multiplication units, the outputs of the first 2 and second 3 multiplication units are connected to the inputs of the subtraction unit 4, the output of the subtraction unit 4 is connected to the first inputs of the first 5 and second 9 comparators and the second input of the third 10 comparators, the second input of the first 5 comparator is connected to the zero potential bus of the converter, the output of the first 5 comparator is connected to the information input of the register 8 consecutive approximations, the stroke of the clock generator 7 is connected to the sync input of the register 8 consecutive approximations, the input of the threshold block 14 is the input of the variable reference voltage of the converter, the output of the threshold block 14 is connected to the input of the register 8 sequential approximation, the output "conversion end" of the register 8 sequential approximations is connected to the input records of the D-trigger 13, the information outputs of the register of 8 successive approximations are connected to the inputs of the block 6 of the sine-cosine code conversion and simultaneously These are the information outputs of the converter, the first and second outputs of the block 6 of the sine-cosine code conversion are connected respectively to the digital inputs of the first 2 and second 3 multiplication blocks, the output of the threshold voltage source 11 is connected to the second input of the second 9 comparator and the first input of the third 10 comparator, the outputs the first 9 and third 10 of the comparator are connected to the inputs of the element And 12, the output of the element And 12 is connected to the information input of the D-trigger 13, the output of the D-trigger 13 is the health output 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.
При повороте вала синусно-косинусного датчика угла 1 на некоторый угол αi в его выходных обмотках вырабатываются напряжения, амплитуда которых пропорциональна sinαi и cosαi угла поворота вала. По сигналу переменного опорного напряжения ~Uоп пороговый блок 14 вырабатывает последовательность импульсов длительностью, равной его полупериоду, которые являются сигналом запуска регистра 8 последовательных приближений, на синхровход которого поступают тактовые импульсы от генератора 7 тактовых импульсов. Преобразование выполняется путем поразрядного уравновешивания при последовательном переключении разрядов регистра 8 последовательных приближений, начиная со старшего разряда, информационные выходы которого подключены к входам блока 6 синусно-косинусного преобразования кода, который в каждом такте преобразования вырабатывает на первом и втором выходах цифровые коды, соответствующие косинусу (N1=cosN) и синусу (N2=sinN) угла. Первый 2 и второй 3 блоки умножения осуществляют операцию умножения соответствующих напряжений, пропорциональных Usinαi и Ucosαi, приложенных к их аналоговым входам, на коды N1=cosN и N2=sinN соответственно, приложенных к их цифровым входам. Напряжения с выходов первого 2 и второго 3 блоков умножения поступают на блок 4 вычитания, на выходе которого получаем:When the shaft of the sine-cosine angle sensor 1 is rotated by a certain angle αi, voltages are generated in its output windings, the amplitude of which is proportional to sinαi and cosαi of the angle of rotation of the shaft. According to the signal of the alternating reference voltage ~ U op, the threshold unit 14 generates a sequence of pulses with a duration equal to its half-cycle, which are the start signal of the register 8 of successive approximations, to the clock input of which clock pulses from the generator 7 clock pulses. The conversion is performed by bitwise balancing during sequential switching of the bits of the register of 8 consecutive approximations, starting with the highest bit, the information outputs of which are connected to the inputs of the block 6 of the sine-cosine code conversion, which generates digital codes corresponding to the cosine at the first and second outputs ( N 1 = cosN) and the sine (N 2 = sinN) of the angle. The first 2 and second 3 multiplication blocks perform the operation of multiplying the corresponding voltages proportional to Usinαi and Ucosαi applied to their analog inputs by codes N 1 = cosN and N 2 = sinN, respectively, applied to their digital inputs. The voltages from the outputs of the first 2 and second 3 blocks of multiplication are supplied to the subtraction block 4, at the output of which we obtain:
Usinαi×N1-Ucosαi×N2=ΔU (1)U sinαi × N 1 -U cosαi × N 2 = ΔU (1)
где: N1 и N2 - выходные коды блока 6 синусно-косинусного преобразования кода, причем N1=cosN и N2=sinN, где N - код регистра 8 последовательных приближений в каждом такте преобразования.where: N 1 and N 2 are the output codes of block 6 of the sine-cosine code conversion, with N 1 = cosN and N 2 = sinN, where N is the code of the register of 8 consecutive approximations in each conversion cycle.
Напряжение с выхода блока 4 вычитания поступает на первый вход первого компаратора 5, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала преобразователя. Результат сравнения с выхода первого 5 компаратора в каждом такте преобразования поступает на информационный вход регистра 8 последовательных приближений, на выходе которого в последнем такте преобразования каждого из циклов будет сформирован код, пропорциональный углу поворота вала синусно-косинусного датчика угла 1.The voltage from the output of the subtraction unit 4 is supplied to the first input of the first comparator 5, the second input of which is connected to the zero potential bus of the converter. The result of the comparison from the output of the first 5 comparator in each conversion step is fed to the information input of the 8 consecutive approximation register, the output of which in the last conversion step of each of the cycles will generate a code proportional to the angle of rotation of the shaft of the sine-cosine angle sensor 1.
Одновременно напряжение с выхода блока 4 вычитания поступает на инвертирующий вход второго 9 компаратора и неинвертирующий вход третьего 10 компаратора, на другие входы которых поступает пороговое напряжение Uпор от источника 11 порогового напряжения, причем его величина выбирается из необходимых требований контролирования точности работы преобразователя. Таким образом, если напряжение ΔU на выходе блока 4 вычитания в последнем такте преобразования меньше значения порогового напряжения Uпор с выхода источника 11 порогового напряжения, т.е.:At the same time, the voltage from the output of the subtraction unit 4 is supplied to the inverting input of the second 9 comparator and the non-inverting input of the third 10 comparator, the other inputs of which receive the threshold voltage U then from the source 11 of the threshold voltage, and its value is selected from the necessary requirements for monitoring the accuracy of the converter. Thus, if the voltage ΔU at the output of the subtraction unit 4 in the last conversion step is less than the threshold voltage value U then from the output of the threshold voltage source 11, i.e.:
ΔU</Uпор/ (2),ΔU </ U then / (2),
на выходах второго 9 и третьего 10 компараторов, а соответственно, и на выходе элемента И 12 будет присутствовать напряжение, соответствующее уровню "лог.0", которое по сигналу "конец преобразования" регистра 8 последовательных приближений, записывается в D-триггер 13 и свидетельствует об исправной работе преобразователя.the outputs of the second 9 and third 10 comparators, and accordingly, the output of the And 12 element, there will be a voltage corresponding to the level of "log.0", which, according to the signal "end of conversion" of the register of 8 successive approximations, is recorded in the D-trigger 13 and indicates about the correct operation of the converter.
А если напряжение ΔU на выходе блока 4 вычитания в последнем такте преобразования больше значения порогового напряжения Uпор с выхода источника 11 порогового напряжения, т.е.:And if the voltage ΔU at the output of the subtraction unit 4 in the last conversion step is greater than the threshold voltage U then from the output of the threshold voltage source 11, i.e.:
ΔU>/Uпор/, (3)ΔU> / U then /, (3)
что может быть вызвано отказами элементов или их завышенными смещениями нулевого уровня и дрейфов в трактах преобразования, на выходах второго 9 и третьего 10 компараторов, а соответственно, и на выходе элемента И 12 будет присутствовать напряжение, соответствующее уровню "лог.1", которое по сигналу "конец преобразования" регистра 8 последовательных приближений записывается в D-триггер 13 и свидетельствует об неисправной работе/отказе преобразователя.which can be caused by failure of the elements or their overestimated displacements of the zero level and drifts in the conversion paths, at the outputs of the second 9 and third 10 comparators, and accordingly, the output of the And 12 element will contain a voltage corresponding to the level of "log.1", which the signal "end of conversion" register 8 consecutive approximations is recorded in the D-trigger 13 and indicates a malfunction / failure of the Converter.
Таким образом, введение в преобразователь угла поворота вала в код генератора тактовых импульсов, регистра последовательных приближений, источника порогового напряжения, второго и третьего компараторов, элемента И, D-триггера и порогового блока позволяет повысить быстродействие преобразователя и глубину его контроля в рабочем режиме.Thus, the introduction of a clock pulse generator, a register of successive approximations, a threshold voltage source, a second and third comparators, an I element, a D-trigger, and a threshold block into the converter of the shaft rotation angle into the code allows to increase the speed of the converter and the depth of its control in the operating mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004125532/09A RU2270519C1 (en) | 2004-08-24 | 2004-08-24 | Transformer of shaft rotation angle to code |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004125532/09A RU2270519C1 (en) | 2004-08-24 | 2004-08-24 | Transformer of shaft rotation angle to code |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2270519C1 true RU2270519C1 (en) | 2006-02-20 |
Family
ID=36051120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004125532/09A RU2270519C1 (en) | 2004-08-24 | 2004-08-24 | Transformer of shaft rotation angle to code |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2270519C1 (en) |
-
2004
- 2004-08-24 RU RU2004125532/09A patent/RU2270519C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2270519C1 (en) | Transformer of shaft rotation angle to code | |
| RU58825U1 (en) | ANALOG-DIGITAL CONVERTER | |
| RU2310984C1 (en) | Transformer of shaft rotation angle to code | |
| RU2286012C1 (en) | Transformer of shaft rotation angle to code | |
| US7477174B2 (en) | Method for digital sampling and corresponding implementation device | |
| RU2250561C2 (en) | Shaft angle-of-turn-to-code converter | |
| RU2282938C1 (en) | Transformer of shaft rotation angle to code | |
| RU2240650C1 (en) | Shaft angle-of-turn to code converter | |
| RU2246175C2 (en) | Angle-code-to-sine/cosine-voltage functional converter | |
| RU2355106C1 (en) | Converter of shaft rotation angle into code | |
| RU2254672C2 (en) | Shaft angle-of-turn-to-code converter | |
| RU2240651C1 (en) | Shaft angle-of-turn to code converter | |
| RU2310985C1 (en) | Transformer of code to shaft rotation angle | |
| RU2549114C2 (en) | Functional analogue-to-digital converter | |
| SU1105920A1 (en) | Shaft turn angle encoder | |
| RU2265954C1 (en) | Transformer of shaft rotation angle to code | |
| RU2107390C1 (en) | Method for measuring shaft rotation angle | |
| RU2138826C1 (en) | Integral converter | |
| RU2260906C2 (en) | Shaft angle-of-turn-to-code converter | |
| SU947895A1 (en) | Multichannel shaft angular position-to-code converter | |
| CN114755945A (en) | Frequency multiplication processing system and frequency multiplication processing method for magnetic encoder | |
| SU857982A1 (en) | Square rooting device | |
| SU877592A1 (en) | Multi-channel angle-to-code converter | |
| SU1113830A2 (en) | Shaft turn angle encoder | |
| SU1096674A2 (en) | Shaft turn angle encoder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170825 |