SU1088045A1

SU1088045A1 - Shaft turn angle encoder

Info

Publication number: SU1088045A1
Application number: SU833553836A
Authority: SU
Inventors: Евгений Ефимович Худыш; Владимир Николаевич Волнянский; Валерий Николаевич Погорецкий; Лев Николаевич Сафонов
Original assignee: Предприятие П/Я В-8618
Priority date: 1983-02-15
Filing date: 1983-02-15
Publication date: 1984-04-23

Abstract

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ЪАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусные датчики грубого и точного отсчетов, выходы первого и второго демодул торов точного отсчета подключены к аналоговому сумматору , выход блока выбора каналов подключен к входу блока преобразовани напр жени в частоту, выходы которого подключены к входам сложени и Нз1читани реверсивного счетчика , выходы первого блока функциональ-. ного преобразовани кодов подключены к одним входам первого и второго дв модул торов точного отсчета, демодул тор грубого отсчета, второй блок функционального преобразовани кодов,. источник опорнйх сигналов, о т л и чающийс тем, что, с целью повышени точности преобразовател , в него введены первый и второй цифровые сумматоры и первый и второй :блоки преобразовани кода в ток, входы которых соединены с выходом второго блока функционального преобразовани кодов, а выхода подключены соответственно к первому и второму входам синусно-1сосинусных датчиков грубого и точного отсчетов, первый и второй выходы синусно-ко синусного да тчика точного отсчета подключены к другим входам первого и второго демодул торов тачного отсчета, выход синусно-косинусного датчика грубого отсчета подключен к одному входу демодул тора грубого отсчета, клход источника опорных сигналов подключен к входу йторого блока функционального преобразовани кодов и к одним входам О) первого и второго цифровых сумматоров , другие входы которых соединены с вьЬсодами младших и старших разр дов реверсивного счетчика, выход S е первого цифрового сумматора подключен к входу первого блока функционального преобразовани кодов, а выход второго цифрового сумматора - к дру00 гому входу, демодул тора грубого отс счета, выход которого и выход аналогового сумматора подключены к вхоДШ4 блока выбора каналов( 4 сл 2. Преобразователь по п. 1, о тлича ю цийс тем, что источник опорных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных генератора импульсов и делител частоты . 1. TURNER ANGLE CONVERTER TO CODE, containing coarse and accurate sine-cosine sensors, the outputs of the first and second precision demodulators are connected to an analog adder, the output of the channel selector unit is connected to the input of the voltage-to-frequency converter, the outputs of which are connected to the inputs of the addition and reading of the reversible counter, the outputs of the first block of the function-. The main code conversion is connected to one input of the first and second two modules of the exact count, the coarse demodulator, the second block of the functional code conversion ,. the source of reference signals, which is based on the fact that, in order to improve the accuracy of the converter, the first and second digital adders and the first and second are entered into it: code-to-current conversion blocks, whose inputs are connected to the output of the second functional conversion unit, and the outputs are connected respectively to the first and second inputs of sine-1 sine-sinus sensors of coarse and accurate readings, the first and second outputs of a sine-co sine sensor of exact counting are connected to other inputs of the first and second demodulators of the touch The first sample, the output of the sine-cosine coarse-reference sensor is connected to one input of the coarse-sample demodulator, the input source of reference signals is connected to the input of the second functional conversion unit and to the single inputs O) of the first and second digital adders, the other inputs of which are connected to the lower and the higher bits of the reversible counter, the output S e of the first digital adder is connected to the input of the first functional conversion unit, and the output of the second digital adder to the other one dou, demodulator for coarse ots of counting, the output of which and the output of the analog adder are connected to the inlet DSH4 of the channel selection unit (4 CL2. The converter according to claim 1, which is different from the fact that the source of reference signals is in the form of series-connected pulse generator and divider frequencies.

Description

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл св зи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. 5The invention relates to automation and computing and can be used to connect analog information sources with a digital computing device. five

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный датчик угла (CKflyJ, выход которого через блок преобразовани напр жени в частоту О подключен к входам реверсивного счетчика , генератор импульсов, подключенный к счетчику, выходы которого и выходы реверсивного счетчика подключены к формирователю синусно-ко- 15 синусных сигналов, а шходы формировател через усилители мопщости подключены к входам СКДУ С 3.Converters of shaft rotation angle into a code are known that contain a sine-cosine angle sensor (CKflyJ, the output of which is connected to the inputs of the reversible counter through the voltage-frequency conversion unit O, a pulse generator connected to the counter, whose outputs and outputs of the reversible counter are connected to the driver sine - about 15 sinus signals, and the driver shaper is connected to the inputs of the SKDU С 3 through the amplifiers of the train.

Недостатком преобразовател вл етс низка точность.20The disadvantage of the converter is low accuracy.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий СКДУ, выходы которого через умножители подключены к аналоговому сумматору , выход аналогового сумматора 5 через блок преобразовани напр жени в частоту подключен к реверсивному счетчику, выхода разр дов которого через блок функционального преобразовани кодов подключены к другим 30 входам умножителей С23.The known converter of the shaft rotation angle into the code containing the SKDU, the outputs of which are connected to an analog adder via multipliers, the output of analog adder 5 is connected to a reversible counter via a function conversion unit through 30 other inputs via a voltage-to-frequency conversion unit multipliers C23.

Недостатком такого преобразовател вл етс низка точность.The disadvantage of such a converter is low accuracy.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс пре- 35 образователь угла поворота вала в код, содержащий СКДУ грубого и точного отсчетов, выходы первого и второго демодул торов точного отсчета подключены к аналоговому сумма- 40 тору, выход блока выбора каналов подключены к входу блока преобразовани напр жени з частоту, клходы которого подключены к входам сложени и вычитани реверсивного счетчика, 45 выходы первого блока функционального преобразовани кодов подключены к одним входам первого и второго демодул торов точного отсчета, демодул тор грубого отсчета, второй блок jo функционального преобразовани кодов , источник опорных сигналов, подключенный к вхо; СКДУ, выходы СКДУ точного отсчета через селектор квадранта подключены к другим вхо- S5 дам первого и второго демодул торов точного отсчета, выход аналогового сумматора через первый фильтр подключен к блоку выбора каналов, выход | разр дов реверсивного счетчика подключены к первому и второму блокам функционального преобразовани кодов , выход СКДУ грубого отсчета через последовательно включенные .селектор квадрантов грубого отсчета, первый и второй демодул торы грубого отсчета, второй аналоговый сумматор и второй фильтр подключены к другому входу блока выбора каналов, а выходы второго блока функционального преобразовани кодов подкдючены к. другим входам демодул торов грубого отсчета 3.The closest to the technical essence of the invention is a converter of shaft angle of rotation into a code containing a coarse and accurate sampling SD, the outputs of the first and second precision demodulators are connected to an analog sum-40 torus, the output of the channel selection block is connected to the input of the block converting voltage with frequency, clogs of which are connected to the inputs of addition and subtraction of a reversible counter, 45 outputs of the first function conversion code block are connected to one inputs of the first and second demodulators t LfTetanus reference demodulator coarse frame, the second functional block jo conversion codes, a source of reference signals coupled to WMOs; The SDKD, the outputs of the SDKD of the exact reference through the quadrant selector are connected to other inputs S5 of the first and second demodulators of the exact reference; the output of the analog adder through the first filter is connected to the channel selector unit, the output | the bits of the reversible counter are connected to the first and second blocks of functional code conversion, the output of the SDCS coarse count through sequentially connected. quad selectors of the rough count, the first and second coarse demodulators, the second analog adder and the second filter are connected to another input of the channel selection block, and the outputs of the second block of functional conversion codes are connected to other inputs of the coarse count demodulators 3.

Недостатком известного преобразовател вл етс низка точность, вызванна погрешност ми СКДУ тлчноГо отсчета.A disadvantage of the known converter is the low accuracy caused by the inaccuracies of the CCD of a single reference.

Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовател .The aim of the invention is to improve the accuracy of the converter.

Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные датчики грубого и точного отсчетов, выходы первого и второго демодул торов точного отсчета подключены к аналоговому сумматору, выход блока выбора каналов подключен к входу блока преобразовани напр жений в частоту, выходы которого подключены к входам сложени и вычитани реверсивного счетчика, выходы первого блока функционального преобразовани кодов подключены к одним входам первого и второго демодул торов точного отсчета, демодул тор грубого отсчета, второй блок функционального преобразовани кодов, источник опорных сигналов, введены первый и второй цифровые сз мматоры и первый и второй блоки преобразовани кода в ток, входы которых соединены с выходом второго блока функционального преобразоваш{ кодов, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам синусно-косинусных датчиков грубого и точйого отсчетов, первьй и второй выходы синусно-ко синусного датчика точного отсчета подключены к другим входам первого и второго демодул торов точ-. ного отсчета, выход синусно-косинусного датчика грубого отсчета подключен к одному входу демодул тора грубого отсчета, выход источника опорных сигналов подключен к входу второго блока функционального преобразовани кодов и к одним входам первого и второго цифровых сумматоров, другие входы которых соединены с выходами младших и старших разр дов реверсивного счетчика , выход первого цифрового сумматора подключен к входу первого блока функционального преобразова ни кодов, а выход второго цифровог сумматора - к другому входу демодул тора грубого отсчета, выход которог и выход аналогового сумматора подключены к входам блока выбора каналов . При этом источник опорных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных генератора импульсов и делител частоты. На чертеже представлена структур на схема преобразовател . Преобразователь содержит синусно-косинусные датчики грубого (ГО) и точного (ТО) отсчетов 1 и 2, демодул торы 3-5, аналоговый сумматор 6, первый и второй блоки 7 и 8 преобразовани кода в ток, блок 9 выбора, каналов, блок 10 преобразова ни напр жени в частоту, первый и второй блоки 11 и 12 функциональ- . ного преобразовани кодов, реверсивньп счетчик 13, цифровые сумматори 14 и 15, источник 16 опорных сигналов. При этом источник 16 состоит из последовательно соединенных задающего генератора импульсов и счетчика. - делител частоты. Преобразователь работает следующ образом. Выходные напр жени источника 16 подключены к блоку 12, который вырабатывает коды sin ш t и cos Out. Эти коды преобразуютс в токи первичных обмоток датчиков 1 и 2 с помощью блоков 7 и 8, что устран ет вли ние температурных погрешностей датчиков. При необходимости в состав блоков 7 и 8 могут быть включены фильтры нижних частот, подавл ющ высшие гармоники в спектре выходных напр жений блоков 7 и 8. Синуснокосинусные датчики 1 и 2 используют в режиме фазовращателей с полем. На вторичных обмотках датчик ТО 2 навод тс напр жени (u)t + pe), -E2COS(u)). 54 В демодул торах 3 и 4 эти напр жени умножаютс на выходные сигналы блока 11 cos(u)t+ф,); 81п(аЛ:+Ф), где Ф-, - начальна фаза, определ ема m младшими разр дами кода, записанного в реверсивном счетчике 13. В результате на выходе демодул торов 4 и 5 получаем U E Sin{uJt+p9) cOs(u)i-K() у-51п( (2aJtfpe -t); со5{ю +ре)31п(и)) (pв-)(2wt -pe+Ф). После суммировани по вл етс сигнал , Е.-Е.. U +U5 -l sm{p9-«|,) + x() . Поскольку , напр жение второй гармони1Ш невелико. Это напр жение подавл етс тьтром нижних частот , вход щим в состав аналогового сумматора 6 или демодул торов 4 и 5. Тогда на выходе аналогового сумматора 6 сформируетс напр жение и Ь± sin (рв--Ф1). В установившемс состо нии , что возможно только при . В результате асимметри вторичных обмо- . ток фазовращател , неравенство коэффициентов передачи демодул торов не приводит к по влению ошиб1си. В преобразователе отсутствует требование к подавлению синфазного сигнала, поскольку напр жени U и Ug суммируютс и в установившемс состо нии равны кулю. Поскольку опорные нах жени демо .Еот торов измен ютс по гармоническому закону, обеспечиваетс их абсолютна частотна избирательность, т.е. составл ющие входного напр жени демодул торов с частотами отличными от частоты сигнала, подавл ютс . Напр жение на вторичной обмотке датчика 1 грубого отсчета имеет вид -EgCos(u)t+0). Поскольку канал ГО необходим дл исключени неоднозначности отсчетов, то к нему не предъ вл етс особыхThe goal is achieved by the fact that in the converter of the angle of rotation of the shaft into a code containing sine-cosine sensors of coarse and precise readings, the outputs of the first and second demodulators of the exact readout are connected to an analog adder, the output of the channel selector unit to the frequency The outputs of which are connected to the inputs of the addition and subtraction of a reversible counter, the outputs of the first functional conversion code block are connected to one input of the first and second demodulators of exact information bills, coarse demodulator, the second block of functional code conversion, the source of reference signals, the first and second digital cms matrices and the first and second code-to-current blocks, the inputs of which are connected to the output of the second functional block {codes, and the outputs are connected, are entered to the first and second inputs of the sine-cosine coarse and exact counting sensors, the first and second outputs of the sine-co sine precision sensor are connected to the other inputs of the first and second demodulator ov to- A sample of the coarse count sensor is connected to one coarse demodulator input, the reference signal source output is connected to the input of the second function conversion unit, and to the same inputs of the first and second digital adders, the other inputs of which are connected to the low and high outputs the bits of the reversible counter, the output of the first digital adder is connected to the input of the first functional conversion unit or codes, and the output of the second digital adder is connected to another input of the demodulator Coarse readout, the output of which and the output of the analog adder are connected to the inputs of the channel selection unit. The source of the reference signals is made in the form of a series-connected pulse generator and a frequency divider. The drawing shows the structures on the converter circuit. The converter contains sine-cosine coarse (GO) and exact (TO) samples 1 and 2, demodulators 3-5, analog adder 6, first and second blocks 7 and 8 of code-to-current conversion, block 9, channels, block 10 converting voltage to frequency, first and second blocks 11 and 12 are functional. conversion code, reversible counter 13, digital totalizer 14 and 15, the source 16 reference signals. The source 16 consists of series-connected master pulse generator and a counter. - frequency divider. The converter works as follows. The output voltages of source 16 are connected to block 12, which generates the codes sinw t and cos out. These codes are converted to the currents of the primary windings of sensors 1 and 2 using blocks 7 and 8, which eliminates the effect of temperature errors of the sensors. If necessary, low-pass filters can be included in blocks 7 and 8, suppressing higher harmonics in the spectrum of output voltages of blocks 7 and 8. Sine-sinus sensors 1 and 2 are used in the mode of phase shifters with a field. On the secondary windings, the TO 2 sensor induces voltages (u) t + pe), -E2COS (u)). 54 In demodulators 3 and 4, these voltages are multiplied by the output signals of the block 11 cos (u) t + f,); 81p (aL: + F), where F-, is the initial phase, determined by m lower bits of the code recorded in the reversing counter 13. As a result, at the output of demodulators 4 and 5, we get UE Sin {uJt + p9) cOs (u ) iK () y-51p ((2aJtfpe -t); co5 {u + pe) 31p (i)) (pb -) (2wt -pe + F). After summation, a signal, E.E., U + U5 -l sm {p9- > |,) + x (), appears. Since, the voltage of the second harmonic is small. This voltage is suppressed by three or more low frequencies, which are part of analog adder 6 or demodulators 4 and 5. Then, at the output of analog adder 6, a voltage and b ± sin (pv - F1) are formed. In the steady state, which is possible only with. As a result, the asymmetry of the secondary мо the current of the phase shifter, the inequality of the transfer coefficients of demodulators does not lead to the appearance of an error. In the converter, there is no requirement to suppress the common mode signal, since the voltages U and Ug are summed up and in the steady state they are equal to kul. Since the reference points of the demo demo. Toriors vary according to the harmonic law, their absolute frequency selectivity is ensured, i.e. components of the input voltage of demodulators with frequencies other than the frequency of the signal are suppressed. The voltage on the secondary winding of coarse sensor 1 has the form -EgCos (u) t + 0). Since the GO channel is necessary to eliminate the ambiguity of samples, there are no special

требований по точности. В канале ГО использован один демодул тор 3 в режиме релейного синхронного детектировани . Опорное напр жение дл демодул тора 3 вида sign sin(iuiA+ l) 5 вырабатываетс в сумматоре 14. Начальна фаза 2 опорного напр жени в канале ГО должна быть меньше начальной фазы, соответствующей коду в счетчике 13, в р раз. Дл О получени нужного соотношени между и -1 при общем количестве разр дов счетчика (n+m), причем trfm, к сумматору 14 подключены п старших разр дов, к сумматору 15 - m мпадших tS разр дов. Тем обеспечиваетс f 2 поскольку . Отбрасывание п старших раз р де в в канале ТО ограничивает изменение Ф пределаг-ш 04360 (соответствует изменению 0 20 , 360° accuracy requirements. The GO channel uses one demodulator 3 in the synchronous relay detection mode. The reference voltage for demodulator 3 of the form sign sin (iuiA + l) 5 is generated in the adder 14. The initial phase 2 of the reference voltage in the GO channel must be less than the initial phase corresponding to the code in the counter 13, p times. To obtain the required ratio between and -1 with the total number of counter bits (n + m), with trfm, n high-order bits are connected to the adder 14, and 15 m-tsd bits to the adder 15. That provides f 2 since. Dropping n higher times in the TO channel limits the change in F predalag-sh 04360 (corresponds to a change in 0 to 20, 360 °

),),

в диапазоне О Рin the range of O P

Выходное напр жение демодул тора 3 после фильтрации с помощью вход щего в состав демодул тора 4ильтра нижних частот будет иметь видThe output voltage of the demodulator 3 after filtering with the help of the 4 low-pass filter included in the demodulator will be

u3-|i sin (в-Ф2)u3- | i sin (in-Ф2)

и.and.

Напр жени U и U поступают на вход блока 9 выбора каналов. Переключение на ГО осуществл етс , когда уровень Uj I превышает величину, соответствующую значениюThe voltages U and U are fed to the input of the channel selection unit 9. Switching to GO occurs when the level Uj I exceeds the value corresponding to

Ре +эо.Re + eo.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе уменьшаютс погрешности фазовращател и демодул торов точного отсчета, что приводит к повышению точности преобразовател вр целом ,Thus, in the proposed converter, the errors of the phase shifter and the demodulators of the exact reading are reduced, which leads to an increase in the accuracy of the converter, overall,

Экономический эффект от использоваш1 преобразовател определ етс его техническим преимуществом.The economic effect of using a converter is determined by its technical advantage.

Claims

1. SHAFT ANGLE CONVERTER TO CODE, containing sine-cosine sensors of coarse and accurate readings, the outputs of the first and second accurate readout demodulators are connected to an analog adder, the output of the channel selection unit is connected to the input of the voltage-to-frequency conversion unit, the outputs of which are connected to the addition inputs and subtracting the reversible counter, the outputs of the first block are functional. code conversion are connected to one input of the first and second de ’exact modulators, coarse demodulator, the second block of functional codes conversion. a reference signal source, characterized in that, in order to increase the accuracy of the converter, the first and second digital adders and the first and second blocks of code-to-current conversion are inserted into it, the inputs of which are connected to the output of the second block of functional code conversion, and the outputs are connected, respectively, ic to the first and second inputs * of the sine-1 “sine sensor” of the coarse and accurate samples, the first and second outputs of the sine-cosine sensor of the accurate sample are connected to other inputs of the first and second demodulators about the reference, the output of the sine-cosine coarse reference sensor is connected to one input of the coarse demodulator, the output of the reference signal source is connected to the input of the Second block of functional code conversion and to one input of the first and second digital adders, the other inputs of which are connected to the outputs of the least significant and highest bits a reverse counter, the output of the first digital adder is connected to the input of the first block of functional code conversion, and the output of the second digital adder is connected to another input of the demodulator gross from the account, the output of which and the output of the analog adder are connected to the inputs of the channel selection block

2. A converter according to π, 1, о τη, and moreover, the fact that the source of reference signals is made in the form of a pulse generator and a frequency divider connected in series. ~