RU2533305C1 - Цифровой преобразователь угла - Google Patents
Цифровой преобразователь угла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533305C1 RU2533305C1 RU2013129474/08A RU2013129474A RU2533305C1 RU 2533305 C1 RU2533305 C1 RU 2533305C1 RU 2013129474/08 A RU2013129474/08 A RU 2013129474/08A RU 2013129474 A RU2013129474 A RU 2013129474A RU 2533305 C1 RU2533305 C1 RU 2533305C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- digital
- angle sensor
- analog
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может найти применение как в цифровых системах наведения и управления огнем, так и в системах определения углового положения. Достигаемый технический результат - повышение точности преобразования углового положения ротора двухфазного индукционного датчика угла в цифровой код при значительном расширении рабочего температурного диапазона. Цифровой преобразователь угла содержит генератор напряжения возбуждения, выход которого соединен с обмоткой возбуждения двухфазного датчика угла типа СКВТ; СКВТ-приемник, преобразователь напряжение-частота, реверсивный счетчик, первый выпрямитель, второй выпрямитель, сумматор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и контроллер, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом реверсивного счетчика и выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход соединен с шиной выходного кода. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может найти применение как в цифровых системах наведения и управления огнем, так и в системах определения углового положения радаров, самолетов и различных системах народно-хозяйственного значения.
Известен цифровой преобразователь угла (ЦПУ) по патенту РФ №2259631, МПК H03M 1/48, опубликованному 27.08.2005 г. Устройство содержит двухфазный индукционный датчик угла, первый и второй функциональные цифроаналоговые преобразователи, первый, второй, третий, четвертый и пятый суммирующие усилители, первый и второй вычитающие усилители, первый, второй и третий коммутаторы, первый и второй блоки цифровых инверторов, первый, второй и третий цифровые инверторы, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, формирователь управляющих сигналов реверсивного счетчика, корректирующее звено, первый, второй, третий и четвертый демодуляторы, первое, второе и третье интегрирующие звенья, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой управляемые аналоговые инверторы, первый и второй усилители-формирователи, перепрограммируемое запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь, амплитудно-частотный нормализатор. Однако коррекция сигнала углового положения в данном устройстве выполняется в аналоговом виде, что ведет к необходимости введения в схему аналого-цифрового преобразователя, перепрограммируемого запоминающего устройства и цифроаналогового преобразователя и, соответственно, росту аппаратных затрат и энергопотребления.
Наиболее близким по техническим характеристикам является цифровой преобразователь угла, предложенный в патенте РФ №2365032, МПК H03M 1/00 опубликованном 20.08.2009 г. Преобразователь обеспечивает следящее преобразование углового положения ротора двухфазного индукционного датчика угла в выходной двоичный код для широкого диапазона частот напряжения возбуждения и содержит двухфазный датчик угла типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) с угловым положением ротора α и с выходными напряжениями Us и Uc переменного тока; генератор напряжения возбуждения двухфазного индукционного датчика угла; электронный аналог СКВТ-приемника, фазовый детектор с выходным фильтром низких частот; цепи коррекции, содержащие два аналоговых инвертора, аналоговый сумматор, детектор с фильтром низких частот, три компаратора и два D-триггера; преобразователь напряжения в частоту; двоичный реверсивный счетчик с текущим значением кода N-выходным кодом цифрового преобразователя угла; шину выходного кода N. Но данное устройство в процессе следящего преобразования не учитывает изменение коэффициента трансформации двухфазного индукционного датчика угла при изменении температуры окружающей среды, а также эффекты саморазогрева обмоток датчика в процессе работы.
Задачей изобретения является создание цифрового преобразователя угла (ЦПУ) с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - повышение точности преобразования углового положения ротора двухфазного индукционного датчика угла в цифровой код при значительном расширении рабочего температурного диапазона: от минус 60 до плюс 80°C.
Это достигается тем, что в цифровой преобразователь угла, содержащий генератор напряжения возбуждения, выход которого соединен с обмоткой возбуждения двухфазного индукционного датчика угла типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ); СКВТ-приемник, опорный вход которого соединен с выходом генератора напряжения возбуждения, синусный и косинусный входы соединены соответственно с синусным и косинусным выходами двухфазного индукционного датчика угла, а выход соединен с преобразователем напряжение-частота; реверсивный счетчик, вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение-частота, а выход с цифровым входом СКВТ-приемника, дополнительно введены первый выпрямитель, вход которого соединен с выходом генератора напряжения возбуждения; второй выпрямитель, вход которого соединен с косинусным выходом двухфазного индукционного датчика угла; сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго выпрямителей, а выход соединен с усилителем; аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого соединен с выходом усилителя, а опорный вход соединен с выходом первого выпрямителя; контроллер, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами реверсивного счетчика и выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход соединен с шиной выходного кода N.
Причем в цифровом преобразователе угла СКВТ-приемник состоит из электронного аналога, первого, второго и третьего компараторов, первого и второго D-триггеров, детектора с выходным фильтром низких частот, первого и второго аналоговых инверторов и аналогового сумматора. При этом выход генератора напряжения возбуждения подключен к первому входу третьего компаратора, а также второму входу третьего компаратора через детектор с выходным фильтром низких частот; синусный выход двухфазного индукционного датчика угла соединен с первым входом электронного аналога, аналоговым входом первого аналогового инвертора и первым входом первого компаратора, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала; косинусный выход двухфазного индукционного датчика угла соединен со вторым входом электронного аналога, аналоговым входом второго аналогового инвертора и вторым входом второго компаратора, первый вход которого подключен к шине нулевого потенциала; выход первого компаратора соединен с информационным входом первого D-триггера, тактовый вход которого подключен к выходу третьего компаратора, а выход к управляющему входу первого аналогового инвертора; выход второго компаратора соединен с информационным входом второго D-триггера, тактовый вход которого подключен к выходу третьего компаратора, а выход к управляющему входу второго аналогового инвертора; выходы первого и второго аналогового инвертора через аналоговый сумматор подключены ко второму входу фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом электронного аналога, а выход через преобразователь напряжение-частота соединен с управляющим входом двоичного реверсивного счетчика, поразрядные выходы которого подключены к соответствующим цифровым входам электронного аналога.
На чертеже представлена блок-схема цифрового преобразователя угла, содержащего генератор напряжения возбуждения 1, напряжение с выхода которого поступает на обмотку возбуждения двухфазного индукционного датчика угла 2 с угловым положением ротора α и выходными напряжениями переменного тока, с амплитудами, пропорциональными синусу и косинусу углового положения ротора; СКВТ-приемник 3, на опорный вход которого поступает напряжение возбуждения с генератора напряжения возбуждения 1, а на синусный и косинусный входы напряжения с соответственно синусного и косинусного выходов двухфазного индукционного датчика угла 2, формирующий выходное напряжение, пропорциональное разности между угловым положением ротора двухфазного индукционного датчика угла 2 α и текущим кодом углового положения, поступающим с реверсивного счетчика 4 на цифровой вход СКВТ-приемника 3; преобразователь напряжение-частота 5, выполняющий преобразование напряжения с выхода СКВТ-приемника 3 в сигнал управления реверсивным счетчиком 4; первый выпрямитель 6, выполняющий вычисление амплитуды напряжения на выходе генератора напряжения возбуждения 1; второй выпрямитель 7, выполняющий вычисление амплитуды напряжения, на косинусном выходе двухфазного индукционного датчика угла 2; усилитель 8, выполняющий усиление разности амплитуд напряжений на выходах первого 6 и второго 7 выпрямителей, связанных соответственно с первым и вторым входами сумматора 9; аналого-цифровой преобразователь 10, преобразующий поступающий на информационный вход выходной сигнал с усилителя 8 в цифровой код с использованием сигнала с выхода первого выпрямителя 6 в качестве опорного; контроллер 11, выполняющий коррекцию кода углового положения, поступающего на первый вход с реверсивного счетчика 4 на основе значения, поступаемого с аналого-цифрового преобразователя 10 на второй вход, и формирующий выходной код ЦПУ N.
При работе данной схемы в следящем режиме на выходе реверсивного счетчика 4 будет устанавливаться значение кода N, при котором выполняется условие тождественного равенства значений α и N, однако для этого необходимо обеспечивать постоянность амплитуд напряжений на выходах двухфазного индукционного датчика угла 2 при неизменном угловом положении ротора α. При изменении температуры окружающей среды изменяется сопротивление обмоток двухфазного индукционного датчика угла 2, при этом изменяется коэффициент трансформации и изменяются амплитуды напряжений на его выходах, что ведет к ошибке определения углового положения ротора. Указанная проблема решается путем определения текущего коэффициента трансформации двухфазного индукционного датчика угла 2 и последующей компенсации двоичного кода, получаемого с реверсивного счетчика 4.
Коэффициент трансформации Кт двухфазного индукционного датчика угла определяется как отношение амплитуд напряжений на обмотке возбуждения Uв и косинусной обмотке Uc при нулевом положении ротора α:
Кт=Uс/Uв
Определение амплитуд напряжений на обмотках двухфазного индукционного датчика угла происходит с использованием выпрямителей, коэффициенты усиления которых подбираются таким образом, что в нормальных климатических условиях Кт=1.
Для повышения точности определения коэффициента трансформации двухфазного индукционного датчика угла и снижения аппаратных затрат (использование только одного аналого-цифрового преобразователя) выполняется преобразование усиленной разности К*(Uв-Uc) в цифровой код с использованием амплитуды напряжения Uв в качестве опорного.
При выполнении данного преобразования получаемый на выходе аналого-цифрового преобразователя двоичный код вычисляется как
N'=K*(Uв-Uс)/Uв
Полученный двоичный код поступает на вход контроллера, выполняющего вычисление текущего значения коэффициента трансформации двухфазного индукционного датчика угла в соответствии со следующей формулой:
Кт=Uc/Uв=1-N'/K
Поскольку в нормальных климатических условиях коэффициент трансформации двухфазного индукционного датчика угла равен 1, отклонение коэффициента трансформации при изменении температуры окружающей среды определяется как
ΔKт(T)=N'/K
Полученное отклонение коэффициента трансформации от номинального значения в дальнейшем используется контроллером для коррекции получаемого с реверсивного счетчика двоичного кода и формирования выходного кода ЦПУ.
Таким образом, введение первого и второго выпрямителей для получения текущего значения амплитуд напряжений на обмотке возбуждения и косинусной обмотке двухфазного индукционного датчика угла; сумматора, обеспечивающего вычисление разности амплитуд напряжений на обмотке возбуждения и косинусной обмотке двухфазного индукционного датчика угла; аналого-цифрового преобразователя, обеспечивающего вычисление коэффициента трансформации и преобразования его в цифровой код; контроллера, выполняющего коррекцию цифрового кода угла в зависимости от текущего значения коэффициента трансформации, позволило снизить погрешность определения углового положения для двухфазных индукционных датчиков угла на примере СКТ-265П с 10 до 1 угловой минуты при работе в диапазоне температур от минус 60 до плюс 80°C.
Claims (1)
- Цифровой преобразователь угла, содержащий генератор напряжения возбуждения, выход которого соединен с обмоткой возбуждения двухфазного датчика угла типа СКВТ; СКВТ-приемник, опорный вход которого соединен с выходом генератора напряжения возбуждения, а синусный и косинусный входы соединены соответственно с синусным и косинусным выходами двухфазного датчика угла, а выход соединен с преобразователем напряжение-частота; реверсивный счетчик, вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение-частота, а выход с цифровым входом СКВТ-приемника, отличающийся тем, что цифровой преобразователь угла снабжен первым выпрямителем, вход которого соединен с выходом генератора напряжения возбуждения; вторым выпрямителем, вход которого соединен с косинусным выходом двухфазного датчика угла; сумматором, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго выпрямителя, а выход соединен с усилителем; аналого-цифровым преобразователем, информационный вход которого соединен с выходом усилителя, а опорный вход соединен с выходом первого выпрямителя; контроллером, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами реверсивного счетчика и выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход соединен с шиной выходного кода N.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013129474/08A RU2533305C1 (ru) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Цифровой преобразователь угла |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013129474/08A RU2533305C1 (ru) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Цифровой преобразователь угла |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2533305C1 true RU2533305C1 (ru) | 2014-11-20 |
Family
ID=53382657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013129474/08A RU2533305C1 (ru) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Цифровой преобразователь угла |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2533305C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649033C1 (ru) * | 2016-11-21 | 2018-03-29 | Акционерное общество "Конструкторское бюро точного машиностроения имени А.Э. Нудельмана" | Преобразователь "Угол-Код" индукционного датчика угла |
RU195981U1 (ru) * | 2019-08-29 | 2020-02-12 | Акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | Цифровой преобразователь угла с самоконтролем |
RU211413U1 (ru) * | 2021-10-12 | 2022-06-03 | Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт приборостроения" | Цифровой аналог синусно-косинусного вращающегося трансформатора |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4156234A (en) * | 1978-05-05 | 1979-05-22 | Hellige Gmbh | Digital angle to resolver/synchro converter |
RU2007027C1 (ru) * | 1991-03-27 | 1994-01-30 | Научно-исследовательский институт прикладной механики им.акад.В.И.Кузнецова | Преобразователь перемещения в код |
RU2259631C2 (ru) * | 2003-07-16 | 2005-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" | Цифровой преобразователь угла |
RU2365032C1 (ru) * | 2008-02-06 | 2009-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" | Цифровой преобразователь угла |
-
2013
- 2013-06-28 RU RU2013129474/08A patent/RU2533305C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4156234A (en) * | 1978-05-05 | 1979-05-22 | Hellige Gmbh | Digital angle to resolver/synchro converter |
RU2007027C1 (ru) * | 1991-03-27 | 1994-01-30 | Научно-исследовательский институт прикладной механики им.акад.В.И.Кузнецова | Преобразователь перемещения в код |
RU2259631C2 (ru) * | 2003-07-16 | 2005-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" | Цифровой преобразователь угла |
RU2365032C1 (ru) * | 2008-02-06 | 2009-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" | Цифровой преобразователь угла |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649033C1 (ru) * | 2016-11-21 | 2018-03-29 | Акционерное общество "Конструкторское бюро точного машиностроения имени А.Э. Нудельмана" | Преобразователь "Угол-Код" индукционного датчика угла |
RU195981U1 (ru) * | 2019-08-29 | 2020-02-12 | Акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | Цифровой преобразователь угла с самоконтролем |
RU211413U1 (ru) * | 2021-10-12 | 2022-06-03 | Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт приборостроения" | Цифровой аналог синусно-косинусного вращающегося трансформатора |
RU219793U1 (ru) * | 2023-07-06 | 2023-08-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Электронный преобразователь угла с автокоррекцией |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | A novel design method for resolver-to-digital conversion | |
KR101610473B1 (ko) | 레졸버 위치 오차를 보상하기 위한 장치 및 방법 | |
JP6372623B2 (ja) | スイッチング電源装置及び誤差補正方法 | |
US20110090104A1 (en) | Digital converter for processing resolver signal | |
RU2533305C1 (ru) | Цифровой преобразователь угла | |
KR101834526B1 (ko) | 마그네틱 엔코더의 출력 신호를 보상하는 장치 | |
US9194897B2 (en) | Electronic watt-hour meter and electronic watt-hour measuring method | |
JP5733250B2 (ja) | 位置検出装置 | |
KR101012740B1 (ko) | 레졸버 디지털 변환장치 및 이를 이용한 위치 측정 장치 | |
JP5733251B2 (ja) | 位置検出装置 | |
WO2016006468A1 (ja) | 無線センサ装置 | |
Karabeyli et al. | Enhancing the accuracy for the open-loop resolver to digital converters | |
JP6454965B2 (ja) | 回転角検出装置及び回転角検出装置の異常を検出する方法 | |
JP2013198229A (ja) | Δς変調型a/d変換器およびそれを備えたモータ制御装置 | |
US9647590B2 (en) | Apparatus for compensating phase error in inverter output voltage | |
Hwang et al. | Signal compensation for analog rotor position errors due to nonideal sinusoidal encoder signals | |
US20170016942A1 (en) | Electric power measuring system | |
RU2365032C1 (ru) | Цифровой преобразователь угла | |
JP2015105928A (ja) | インピーダンス測定装置及びインピーダンス測定方法 | |
JP5255930B2 (ja) | 位相検出器 | |
JP2016090244A (ja) | レゾルバの角度位置検出装置 | |
GB2447901A (en) | Means for determining an utilizing an open loop arrangement | |
US10250275B2 (en) | Digital voltage sampling | |
Sivappagari et al. | High accuracy resolver to digital converter based on modified angle tracking observer method | |
RU2598309C1 (ru) | Способ определения угла поворота ротора датчика угла типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20210430 |