SU1043704A1 - Функциональный преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусные датчики, подключенные через коммутатор каналов к входам первого и второго усилителей , выхода которых подключены к одним входам третьего и .четвертого усилителей соответственно, первый, блок цифро-аналогового преобразовани , п тый усилитель, выход которого подключен к первому входу первого блока аналого-цифрового преобразовани , один выход которого подключен к одному входу первого регистра, один синхрониэируютдай блок, выход которого через последовательно соединенные делитель тактовых сигналов и .распределительный блок подключен к второму входу первого блока аналогоцифрового преобразовани , первый и второй коммутаторы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  преобразовател , в него введены второй блок аналого-цифрового преобразовани , второй блок цифроаналогового преобразовани , второй регистр,, другойсинхронизирующий блок, первый и второй компараторы,, входы которых соединеныс выходами первого и второго усилителей соответственно, выход первого компаратора подключен к управл ющимвходам первого коммутатора и первого регистра, выход второго компаратора подключен к управл ющим входам второго коммутатора и второго регистра, одни входы пер,вого и второго коммутаторов соединены с выходами первого и второго усилителей соответственно, другие входы соединены с общей шиной, а выходы подключены к другим входам третьего и четвертого усилителей соответственно , выходы третьего и четвертого усилителей подключены к одним входам первого и второго блоков цифроаналогового преобразовани  со ответственно и к, третьим входам первого и второго блоков аналого-цифро (Л вого преобразовани  соответственно, первый вход второго блока аналогоцифрового преобразовани  соединен с выходом п того усилител , второй вход соединен с выходом распределительного блока, а один выход подключен к одному входу второго регистра, другие выходы первого и второго блочков аналого-цифрового преобразо . вани  подключены к другим входам 00 первого и второго блоков цифроаналогового преобразовани  соответ к1 1ственно, а выходы первого и второго блоков цифроаналогового преобразовани  подключены к входу п тогоусилител , входы другого синхронизирующего блока соединены с выхода:ми первого и второго усилителей, выход подключен к управл ющему входу, делител  тактовых {сигналов, а другой. одного синхронизирующего блока подключен к управл ющему входу коммутатора каналов.

Description

Изобретение относитс  к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано дл  св зи аналого вых источников информации с цифровы вычислительным устройством. Известны преобразователи у1ла в код, выполн ющие кодирование информации , поступающей от синусно-косинусных датчиков 1. Такие устройства на основе приближенных зависимостей обеспечивает непосредственное кодирование угла поворота или его синусной (косинусной ) функции с методической погрешностью , ограничивающей точность пре образовани  . Известен также функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные датчики,, соединенные через коммутатор каналов с входами первых двух усилителей, соединенные между собой коммутаторы, выходы которых соответственно череЗ третий и четвертый усилители соединены.с входа .ми блока цифроаналогового преобразо вани , выход четвертого усилител  через блок сравнени  подключен к пе вому входупервого-регистра управле ни  , второй вход которого соединен с одним выходом распределительного блока, один выход первого регистра управлени  подключен к первому вход регистра хранени  кода, другие выходы соединены с входами блока дифроаналогового преобразовани , последовательно соединенные синхронизирующий блок и делитель.тактовых сигналов подключены к входу распределительного блока 2. Недостатком преобразовател   вл етс  ограниченна  точность. Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синус но-косинусные датчики, подключенные через коммутатор каналов к входам первого и второго усилителей, выходы которых подключены к входам третьего и четвертого усилителей соответственно , первый блок цифроаналог вого преобразовани  п тый усилител выход которого подключен к первому входу первого блока аналого-цифрово го преобразовани , один выход кото рого подключен к одному входу первого регистра, один синхронизирующий блок, выход которого через последовательно соединенные делитель тактовых сигналов и распределительный блок подключен к второму входу первого блока аналого-цифрового пре образовани , первый и вторюй коммутаторы , выход первого усилител  под ключен к одному входу первого блока цифроаналогового преобразовани , вы хвдм первого блока цифроаналогового преобразовани  через шестой и седьмой усилители подключены .к первому и второму входам первого коммутатора , третий и четвертый входы которого соединены с выходами второго и четвертого усилителей, а выход первого , коммутатора подключен к входу п того усилител , выходы первого, второго, третьего и четвертого усилителей подключены к входам второго коммутатора, выход которого через восьмой усилитель подключен к. третьему входу nepBoi o блока аналогоцифрового преобразовани , другой выход которого через первый регистр управлени  подключен к другим входам первого блока цифроангшогового преобразовани ., выход распределительного блока через второй региртр управлени  подключен к управл ющему входу первого регистра, а другой выход второго регистра управлени  подключен к управл ющим входам первого и второго коммутаторов Гз. . . Недостатком известного преобразо:вател   вл етс  невысокое быстродействие , поскольку процесс одного преобразовани  состоит из трех циклов. . Целью изобретени   вл етс  повышен5ие .быстродействи  преобразовател  . - . , -. . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в функциональный преобразователь угла поворота вала в. код,содержащий синусно-косинусные датчики , подключенные через коммутатор каналов к входам первого и второго усилителей, вЫхоДал которых подключены к одним входам третьего и четвертого усилителей соответственно, первый блок цифроаналогового преобразовани , п тый- усилитель, выход которого подключен к первому входу первого блока аналого-цифрового преобразовани , .один выход которого подключен к одному входу первого регист .ра, один синхронизирующий блок, выход которого через последовательно соединенные делитель тактовых сигналов и распределительный блок подключен к второму входу первого блока аналого-цифрового преобразовани , первый .и второй коммутаторы, введены второй блок аналого-цифрового преобразовани , второй блок цифроаналогового преобразовани , второй ре гистр, другой синхронизирующий блок, первый и второй компараторы, входы которых соединены с выходами первого и второго усилителей соответствен но, выход первого компаратора подключен к управл ющим входам, первого коммутатора ипервого регистра, вы- . ход второго компаратора подключен к управл ющим входам второго коишутатора и второго регистра, одни входы первого и второго коммутаторой

соединены с выходами первого и втот рого усилителей соответственно, другие входы соединены с общей шиной , а выходы подключены к другим входам третьего и четвертого усилителей соответственно,.выходы третьегр и четвертого усилителей подключены к одним входам .первого и второго блоков цифроаналогового преобразовани  соответственно и к -третьим входам первого и второго блоков аналого-цифрового преобразовани  соответственно, первый вход второго блока аналого-цифрового преобразовани  соединение в выходом п того усилител , второй вход соединен с выходом распределительного блока, а один выход подключен к одному входу второго регистра, другие выходы первого и второго блоков -аналогоцифрового преобразовани  подключены к другим входам первого и второго блоков цифроаналогового преобра .зовани  соответственно, а выходы . перврго и второго блоков цифроаналолового преобразовани  подключены к входу п того усилител , входы другого синхронизирующего блока соедийены с выходами первого и второго усилителей, выход подключен к управл ющему входу делител  тактовых сигналов, а другой выход одного синхронизирующего блока подключен к управл ющему входу коммутатора каналов.

На чертеже показана структурна  схема преобразовател , ,

Преобразователь содержит синусно-косинусные датчики 1, которые соединены с многоканальным коммутатором 2 каналов, (синусного и косинусного напр жени  ), подключенным К двум усилител м 3 и 4. Эти усилители соединены соответственно с двум  компараторами 5 и 6, с двум , усилител ми 7 и 8 и двум  коммутаторами 9 и 10. Управл ющие входы коммутаторов 9 и 10 соединены с компараторами 5 и 6, а их-выходы подключены к другим входам усилителей 7 и 8. В зависимости от положени  .коммутаторов 9 и 10 определ етс  пр ма  или .инверсна  передача напр жени . Дл  коэффициента передачи 1 в оботх положени х переключател  резисторы, вход щие в состав усилителей 7, 8 и коммутаторов 9,10, равны R. На компараторах 5 и б вырабатываетс  логический сит-нал, указывающий фазу синусного (косинусного) напр жени , определ емую по знаку полупериодного значени . Усилитель 7 подключен к первому блоку 1Г цифроаналогового преобразовани  и к пр мому входу первого блока 12 аналого-цифрового преобразовани  (отношени  напр жени в код). Усилитель 8 подключен к BTQрому блоку 13 цифроа-налогового преобразовани  н к пр мому входу, второго -блока 14 аналого-цифрового преобраэоБани  (отношени  напр жени  в Ko;i . Компенсационные входы , блоков 12 и 14 аналого-цифрового преобразовани  соединены с выходом усилител  15, входы которого св заны с выходами по ток-у блоков 11 . и 13. Выход синхронизирующего блока 16 через последовательно соединенные делитель 17 тактовых сигналов и распределительный блок 18 подключен к управл ющим входам блоков 12 и 14 аналого-цифрового преобразовани . Выходы блоков 12 и- 14 и выходы KONmapaTopOB 5 и 6 подключены к регистрам 19 и 20. Блоки 12 и 14 идентичны по построению и состо т ,из цифроаналогового преобразовател  21, регистра 22 и сравниваквде1 о усилител  23. Выходы регистра 22 блока 12 подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразовател  21 этого блока и цифровым входом блока 11,. а выходы регистра 22 блока 14 подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразовател  21 этого блока и цифровым входам блока 13.

Блоки 11, 13 и 21 одинаковы по построению и состо т из делителей R-2R и разр дных переключателей, выходы которых .подключаютс  к входу операционного усилител . Значение тока через .разр дные двухпозиционные переключатели пропорционально произведению входного напр жени  на управл квдий код от регистров 22 блоков 12 и 14 соответственно. По мере переключени  разр дов регистров 22 происходит уравновешивание токов на входе сравнивающих уислителей 23, в результате чего обеспечиваетс  формиров.аниз кода, пропорционального отношению входного напр жени  к компенсационному.

Синхронизаци  преобразовател  выполн етс  от сети общей с источни,ком питани  датчиков 1 с помощью блока 16. Синхронизирующий сигнал обеспечивает запуск делител  17 тактовых сигналов, представл ющих последовательность импульсов дл  выработки поразр дных сигналов на распределительном блоке 18. Усилители 3 и 4 подключены к другому бло ку 24 синхронизации, выход которого подключен к управл ющему входу делител  17 тактовых сигналов, состо щего из формировател  25 запуска, делйтел 26 частоты и генератора 27 импульсов.-Коммутатор 2 каналов содержит последовательно соединенные счетчик 28, дешифратор 29 и ключи 30. Блок 24 формирует импульс перехода через О сумьвл по модулю синусного и косинусного напр жений. который включает функциональный преобразователь на один цикл работы Блок 18 формирует поразр дно времен ную последовательность импульсов дл последовательного переключени  разр дов на регистрах 22 последователь него приблих ени  блоков 12 и J4. Построение функционального преобразовател  основано на использовании компенсационного напр жени , пропорционального сумме квадрато;в синусной и косинусной функций. Отно сите ьно этого компенсационного напр жени , выражающего константу, вы полн етс  преобразование синусного и косинусного напр жений одновремен но. на двух блоках 12 и 14- аналогоцифров .ого преобразовани  отношени  в код.. В результате преобразовани  формируетс  V: (1 s n2ci+cos2oi s sinT ci +cos oi. Ъ Поскольку возведениев квадрат выполн етс  в блоках 11 и 13, в которых код и рпорное напр жение пропорциональны синусу или косинусу, то зависимости (I .) могут быть выражены как lilLSL-- / si п oCV + cosctV(-. 5 s i n ci Vg + cos oi Vj., где„ s i no., coscC - значени  функций, пропорциональные входным напр жени м Vg,V{.. - значени  функций slncf-H coscL, выраженные в пропорционалы шх кодах. Устройство работает следующим образом. Синусно-косинусные напр жени  от датчиков 1 поступают через коммутатор 2 каналов на усилители 3 и 4. На компараторах 5 и б фиксируетс  относительно корпуса полупериодные знач.ени  синусного и косинусного напр жений соответственно, что обеспечи вает формирование знаков (фаз этих напр жений по мере изменени  угла поворота вала синусно-косинус ных датчиков. От тех же усилителей 3 и 4 напр жени  поступают соответственно на усилители 7 и 8 и коммутаторы 9 и 10, которые управл ютс  до знаку функций, вы вленному на комп.араторих 5 и 6. Тем самым, в усилител х 7 и 8 обеспечиваетс  пр  ма  или инверсна  передача. От усилител  7 синусное напр жение поступает на вход блока 11 цифроаналогов го преобразовани  и на вход блока, .1,2 аналого-цифрового преобразовани  Поразр дное уравновешивание этого напр жени  в блоке 12 выполн етс  цифроаналоговым преобразователем 21 этого блока на входе сравниваю адего усилител  23, управл ющего работой регистра 22 последовательного приближени . Точно также функционирует косинусна  цепь. От ус.илител  8 кос.инусное напр жение поступает на вход блока 13 цифроаналоговоГо преобразовани  и на вход блока 14. Поразр дное уравновешивание выполн етс  цифроаналоговым преобразователем 21 этого блока на входе сравнивающего усилител  23, управл ющего работой регистра 22 последовгательного приближени . Поскольку в блок 11 подано синусное напр жение, а в блок. 13 - косинусное, то по мере поразр дного уравновешивани  на выходе суммирующего усилител  15 формируетс  напр жение, пропорциональное сумме квадратов синусной и косинусИой функций. Это напр жение  вл етс  общим опорным напр жением блоков 12 и 14 аналого-цифрового преобразовани , и поступает на цифроаналоговый преобразователь 21 этих блоков. Так как сумма квадратов синусной и косинусной функций обеспечивает формирование опорного напр жени  посто нной амплитуды, то в .результате преобразовани  на регистрах 22 устанавливаютс  коды, пропорциональные синусу и косинусу угла. В блоке 24 формируетс  импульс дл  запуска формировател  25. Импульс запуска формируетс  только при наличии сигнала от блока 16, чем обеспечиваетс  однократное за период включение преобразовател  и, тем самым, устранение неоднозначности отсчета, котора  может возникнуть при пр мой и обратной последовательности чередовани  полупериодов по мере изменени  угла поворота . Сигнал синхронизации, поступает на счетчик 28 (адресов ), который через дешифратор 29 обеспечивает последовательность переключени  каналов коммутатора 2. Импульс формировател  25 запуска включает делитель 26 частоты, который начинает формирование импульсов поразр дного переключени  через интервал времени, достаточный дл  нарастани  напр жени  после перехода через ноль. Эти импульсы поступают на распределительный блок 18, который обеспечивает их параллельное распрёделение по разр дам регистров 22 блоков 12 и 14. От регистров 22 результат преобразовани  переноситс  в регистрл 19 и 20, откуда коды V и V nocryпают на вычислительное устройство. Функциональный преобразователь угла поворота вала-в двоичный код

Обеспечивает одновременное преобразование напр жений, пропорциональных синусу и косинусу угла.

По сравнению с известным такой преобразователь обеспечивает втрое большее.быстродействие, так как преобразование выполн етс  за один

цикл кодировани , в то врем  к.ак дл  того же преобразовани  в известном используетс  три последовательных цикла,

. Экономический эффект от использовани  преобразовател  определ етс  его техническим преимуществом;

Claims (1)

1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусные датчики, подключенные через коммутатор каналов к входам первого и второго усилителей, выхода которых подключены к одним входам третьего и .четвертого усилителей соответственно, первый, блок цифро-аналогового преобразования, пятый усилитель, выход которого подключен к первому входу первого блока аналого-цифрового преобразования, один выход которого подключен к одному входу первого регистра, один синхронизирующий блок, выход которого через последовательно соединенные делитель тактовых сигналов и распределительный блок подключен к второму входу первого блока аналогоцифрового преобразования, первый и второй коммутаторы, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены второй' блок аналого-цифрового преобразования, второй блок цифроаналогового преобразования, второй регистр,, другой' синхронизирующий блок, первый и второй компараторы,, входы которых соединены’с выходами первого и второ го усилителей соответственно, выход первого компаратора подключен к управляющим входам первого коммутатора и первого регистра, выход второго компаратора подключен к управляющим входам второго коммутатора и второго регистра, одни входа перового и второго коммутаторов соединены с выходами первого и второго усилителей соответственно, другие входы соединены с общей шиной, а выходы подключены к другим входам третьего и четвертого усилителей соответственно, выходы третьего и четвертого усилителей подключены к одним входам первого и второго блоков цифроаналогового преобразования со' ответственно и к третьим входам первого и второго блоков аналого-цифрового преобразования соответственно, первый вход второго блока аналогоцифрового преобразования соединен с выходом пятого усилителя, второй вход соединен с выходом распределительного блока, а один выход подключен к одному входу второго регистра, другие выходы первого и второго блоков аналого-цифрового преобразования подключены к другим входам первого и второго блоков цифроаналогового преобразования соответ1ственно, а выхода первого и второго блоков цифроаналогового преобразования подключены к входу пятого· усилителя, входа другого синхронизирующего блока соединены с выходами первого и второго усилителей, выход подключен к управляющему входу, делителя тактовых (сигналов, а другой. г выход одного синхронизирующего блока подключен к управляющему входу коммутатора каналов.

   „..SU „„1043704 и может аналогоцифровым yina в