SU1116446A1 - Shaft turn angle servo encoder - Google Patents

Shaft turn angle servo encoder Download PDF

Info

Publication number
SU1116446A1
SU1116446A1 SU833586164A SU3586164A SU1116446A1 SU 1116446 A1 SU1116446 A1 SU 1116446A1 SU 833586164 A SU833586164 A SU 833586164A SU 3586164 A SU3586164 A SU 3586164A SU 1116446 A1 SU1116446 A1 SU 1116446A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
inputs
outputs
converter
Prior art date
Application number
SU833586164A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Дмитриевич Богданов
Борис Александрович Кудряшов
Юрий Сергеевич Смирнов
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4421
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Г-4421 filed Critical Предприятие П/Я Г-4421
Priority to SU833586164A priority Critical patent/SU1116446A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1116446A1 publication Critical patent/SU1116446A1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

СЛЕДЯЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный вращающийс  трансформатор , выходы которого соединены с первым и вторым входами определител  октантов, цифроаналоговый преобразователь , выход которого соединен с первым входом усилител , выход которого соединен с первым входом фазочувствительного выпр мител , выход которого соединен через фильтр нижних частот с зшравл емым генератором, выходы которого соединены с соответствующими счетными входами реверсивного счетчика, шину питани , соединенную с синусно-косинусным вращающимс  трансформатором и вторым входом фазочувствительного выпр мител , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи  преобразовател ,/в него введены коммутатор, две шины опорного сигнала, три компаратора, генератор, элемент И-ИЛИ, одновибратор, инвертор , регистр последовательных приближений , элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, посто нное запоминакндее устройство, первый выхол коммутатора соединен с вторым входом усилител , выход которого соединен через первый компаратор с первым входом регистра последовательных приближений, выход фазочувствительного выпр мител  соединен с первыми входами второго и третьего компараторов, вторые входы которых соединены соответственно с первой и второй шинами питани  опорного сигнала , а выходы - с первьы и вторым входами элемента И-ШШ, вьрсод которого соединен через одновибратор с вторым входом регистра последовательных приближений, третий вход которого соединен с выходом генератора, а выходы - с третьим и четвертым входами реверсивного счетчика, один выход регистра последовательных приближеНИИ соединен через инвертор с третьим и четвертым входами элемента И-ШШ, выходы реверсивного счетчика  вл ютс  выходами след щего преобразовател  угла noBojpoTa вала в кбд и .соедиО ) нены с первой группой входов элемен4i 4 Од та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, втора  группа входов которого соединена с выходами, определител  октантов, ,а выходы ccieдинены через посто нное запоминайщее устройство с цифровыми входами цифроаналогового преобразовател , перва  шина питани  соединена с третьим входом определител  октантов, выход которого соединен с .управл ющим входом коммутатора, второй выход .которого соединен с аналоговым входом цифроангшогового преобразовател  выходы синусно-косинУсного вращающегос  трансформатора соединены с первым и вторым входами коммутатора.CONTINUOUS CONVERTER ANGLE SHAFT CODE containing sine-cosine rotating transformer, the outputs of which are connected to first and second inputs determiner octants analog converter whose output is connected to the first input, whose output is connected to a first input of a phase-sensitive rectifier, the output of which is connected through a low-pass filter with a generator generator, the outputs of which are connected to the corresponding counting inputs of the reversible counter, the power bus connected with a sine-cosine rotating transformer and a second input of a phase-sensitive rectifier, characterized in that, in order to improve the accuracy and speed of the converter, / a switch, two reference signal buses, three comparators, generator, AND-OR element, single-oscillator, inverter are introduced into it , the register of successive approximations, the EXCLUSIVE OR element, the permanent memory of the device, the first output of the switch is connected to the second input of the amplifier, the output of which is connected through the first comparator to the first input of the switch a sequential approximation hysteresis, the output of a phase-sensitive rectifier is connected to the first inputs of the second and third comparators, the second inputs of which are connected respectively to the first and second power buses of the reference signal, and the outputs to the first and second inputs of the I-ШШ element whose voltage is connected through a single-vibrator to the second input of the register of successive approximations, the third input of which is connected to the output of the generator, and the outputs to the third and fourth inputs of the reversible counter, one output of the register of the sequence Approximately connected through the inverter to the third and fourth inputs of the I-SHS element, the outputs of the reversible counter are the outputs of the following converter of the noBojpoTa shaft angle in kbd and .connected to the first group of inputs of the elements 4i 4 This EXCLUSIVE OR, the second group of inputs of which are connected with outputs, determinant of octants,, and outputs are connected through a permanent storage device with digital inputs of a digital-to-analog converter, the first power line is connected to the third input of the determinant of octants, the output of which It is connected to the control input of the switch, the second output of which is connected to the analog input of the digital-to-converter converter, the outputs of the sine-cosine rotary transformer are connected to the first and second inputs of the switch.

Description

1 Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано в цифровцв - системах автоматического управлени , изме рительной технике и робототехнике дл  преобразовани  быстромен ющихс  угловых величин в цифровой код угла и предназначено дл  работы с датчиками , выходные сигналы которых пропорциональны синусу и косинусу измер емого угла, например с синусно-косинусными вращающимис  трансформаторами (СКВТ). Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий СКВТ,ч выходы которого соединены через опре делитель октанта с первыми входами функциональных делителей напр жени  выходы которых соединены с входами блока вычитани , выход которого соединен через усилитель и фазочувствительный выпр митель с соответствующими первыми входами сумматора и бло ка вычитани , выходы которых соединены с входами реверсивного .счетчика выход которого соединен с вторыми входами-функциональных делителей час тоты, генератор . Недостатками известного преобразо вател  с функциональными делител ми напр жени   вл ютс  ограниченные точ ность и быстродействие. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  след щий преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийс  транс форматор, выходы которого соединены с первым и вторым входами определител  октантов, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), выходкоторого соединен с п-ервым входом усилител , выход которого соединен с первым входом фазочувствительного вы пр мител , выход которого соединен через фильтр нижних частот с управл  емым генератором, выходы которого соединены с соответствующими счетны ми входами реверсивного счетчика, шину питани , соединенную с синуснокосинусным вращающимс  трансформатором , вторым входом фазочувствительного выпр мител  и третьим входом оп ределител  октантов, блок синуснокосинусного преобразовани  кода 2 Недостатками известного преобразовател   вл ютс  низка  точность , ограниченна  погрешностью ДАЛ, кото рые должны иметь согласованные ха6 2 рактеристики, и низкое быстродействие из-за большого времени переходного процесса, что ограничивает его применение дл  преобразовани  быстромен ющ 1хс  входных воздействий. Цель изобретени  - повышение точности преобразовател  и его быстродействи  в переходньсс режимах. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в след щий преобразователь угла йоворота вала в ход, содержащий синусно-косинусный вращающийс  трансформатор , выходы которого соединены с первым и вторым входами определител  октантов, цифроаналоговый преобразователь , вьсход которого соединен с первым входом усилител , выход которого соединен с первьм входом фазочувствительного выпр мител , выход которого соединен через фильтр нижних частот с управл емым генератором , выходы которого соединены с соответс;твующими счетными входами реверсивного счетчика, первую шину питани ., соединенную с синусно-косинусным вращающимс  трансформатором, и вторым входом фазочувствительного вьтр мител , введены коммутатор, две шины опорного сигнала,три компаратора , генератор, элемент И-ИЛИ, одновибратор , инвертор, регистр последовательных приближений, элемент ИСКЛЮЧАЬЗЩЕЕ ИЛИ, посто нное запоминающее устройство, первый выход коммутатора соединен с вторым входом усилител , выход которого соединен через первый компаратор с первым входом регистра последовательных приближений , выход фазочувствительного выпр мител  соединен с первыьш входами второго и третьего компараторов, вторые входы которых соединены соответственно с первой и второй шинами питани  опорного сигнала, а выходь - с первым и вторым входами элемента И-ИЛИ, выход которого соединен через одновибратор с вторым входом регистра последовательных приближенийj третий вход которого соединен с выходом генератора, а выходы - с третьим и четвертым входами реверсивного счетчика, один выход регистра последовате ъных приближений соединен через инвертор с третьим и четвертым входами элемента И-ИЛИ, выходы реверсивного счетчика  вл ютс  выходами след щего преобразовател  угла поворота вала в код и соединены с первой 31 группой входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, втора  группа входов которого соединена с выходами определител  октантов, а выходы соединены через пог;то нное запоминающее устройство с цифровьми входами пифроаналогового преобразовател , перва  шина питани  соединена с третьим входом определител  октантов, выход которого соединен с управл ющим входом коммутатора второй выход которого соединен с ана логовым входом цифроаналогового преобразовател , выходы синусно-косинусного вращающегос  трансформатора соединены с первым и вторым входами коммутатора. На фиг. 1 приведена схема след ще го преобразовател  угла поворота вала в код; на фиг. 2 - схема коммутатора; на фиг. 3 - временные диаграммы , по сн ющие работу преобразовател  угла поворота вала в код; на фиг, 4 - временные диаграммы работы преобразовател  в режиме поразр дного преобразовани . Преобразователь угла поворота вал в код содержит СКВТ 1, определитель 2 октантов, ЦАП 3, коммутатор 4, уси литель 5, реверсивный счетчик 6, фазочувствительный выпр митель 7 ,, фильтр 8 нижних частот, управл емый генератор 9, блок 10 переключени  ре жимов, состо щий из регистра 11 последовательных приближений, компараторов 12, 13 и 14, генератора 15 импульсов, одновибратора 16, инверто ра 17, элемента И-ИЛИ 18 формирователь 19 кода тангенса-котангенса, состо щий из посто нного запоминающего устройства (ПЗУ) 20 и элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 21. Коммутатор 4 содержит усилители 22 и 23, резисторы 24-27, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 28-30, инверторы 31-34, переключатели 35-38. Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом Коммутатор 4 (фиг. 2) обеспечивает приведение выходных напр жении СКВТ 1 U и и в первый октанть. При этом на синусный вход преобразовател  (первый вкод дифференциального усилител  5) подаетс  напр жение, амплитуда которого измен етс  от О до 0,.7 и в нечетных октантах и от - Os7 и до ( в четных октантах, На косинусный вход преобразовател  (первый вход ЦАП 3) подаетс  напр же .6 ;:t;e; амплитуда которого т -змМЯет-; от и до 0,7 и в нечетных октантах и от - и до - 0,7 и в четных oKraiiтах . При этом напр жение считаетс  положительным, если оно совпадает по фазе с опорным U sinwt, Б противном напр жение отрицательно. На первый вход перек.пючател  35 по- даетс  напр жение (J с выхода СКВТ I , на второй вход - инвертированное напр жение tr| с вьсхода усилител  22. Соответственно, на первый вход переключател  36 подаетс  напр жение Ь, , на второй вход - инвертированное напр жение и с выхода уси-пител  23, Переключатели 35 и 36 управл ютс  парафазными сигналами с выходов элементов ИСКПЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 28 и 29, при этом переключатепи 35 и 36 замкнуты при сигнале управлени  и разомкну ИА ТЫ при сигнале управлени  О Формирователь 19 кода тангенса-котангенса использует ПЗУ 20, на адресные входы которого подаютс  разр дьс вьпх:ода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2 . ПЗУ 20 имеет прощивку, соответств то щую значени м кода тангенса угла в пределах О - л/4. При этом в нечетных октантах, когда третий разр д кода октанта равен О, на адресные входы ПЗУ 20 подаетс  код с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 1-ШИ 21, равный коду реверсивного счетчика 6 сзС ., измен ющемус  от О до J7/4, Б четных октантах, когда третий разр д кода октанта равен 1, на адресные входы ПЗУ 20 подаетс  код, равный коду дополнительного угла, U 77/4 -с- сцРабота коммутатора 4, определител  2 октантов, формировател  19 кода тангенса-котангенса по сн етс  табЬнцей . Все напр жени  в таблице вьгоажены через полные углы, при этом полные углы выражаютс  следующим образом: Чп-1) пр + (п-)Т где ,2,3,...,8, номер октанта; 8пр приведенный угол поворота ротора СКВТ 1; , приведенный выходной угол, равный коду на выходе реверсивного счетчика 6. Полный угол на выходе преобразовател  формируетс  кодом определител 1 The invention relates to automation and computing, can be used in digital control systems, measurement technology and robotics to convert fast-variable angular values into a digital angle code and is designed to work with sensors whose output signals are proportional to the sine and cosine of the measured angles, for example, with sine-cosine rotating transformers (CCMW). The known converter of the shaft rotation angle into a code containing SCRT, whose outputs are connected through an octant detector to the first inputs of functional voltage dividers whose outputs are connected to the inputs of the subtraction unit, the output of which is connected through an amplifier and a phase-sensitive rectifier to the corresponding first inputs of the adder and block subtraction, the outputs of which are connected to the inputs of the reversible counter, the output of which is connected to the second inputs of the functional frequency dividers, the generator. The disadvantages of the known transducer with functional voltage dividers are limited accuracy and speed. Closest to the present invention is a follower shaft angle converter into a code comprising a sine-cosine rotating transformer, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the octant determiner, the first digital-to-analog converter (DAC), the output of which is connected to the n-first amplifier input, the output of which is connected to the first input of the phase-sensitive solenoid, the output of which is connected through a low-pass filter to a controlled oscillator whose outputs are connected to the corresponding counting inputs and a reversible counter, a power bus connected to a sinus-sinus-rotating rotary transformer, a second input of a phase-sensitive rectifier and a third input of an octant determinant, a sine-sinus-sinus transform code 2. The disadvantages of the known converter are low accuracy, limited by the error of the DAL, and there are part of one of the other devices. , and low speed due to the long transient time, which limits its use for fast conversion of 1xC input impacts. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the converter and its speed in transition modes. The goal is achieved by the fact that in the next converter the angle of rotation of the shaft into a stroke contains a sine-cosine rotating transformer, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the octant determinant, a digital-analog converter, whose output is connected to the first input of the amplifier, the output of which is connected to the first the input of the phase-sensitive rectifier, the output of which is connected through a low-pass filter to a controlled generator, the outputs of which are connected to the corresponding rectifying counting inputs reversible counter, the first power bus. connected to the sine-cosine rotating transformer, and the second input of the phase-sensitive meter, introduced a switch, two buses of the reference signal, three comparators, a generator, an AND-OR element, a single-shot, an inverter, a serial approximation register, an element EXCLUSIVE OR, persistent storage device, the first output of the switch is connected to the second input of the amplifier, the output of which is connected through the first comparator to the first input of the register of successive approximations, the output of the phase a sensing rectifier is connected to the first inputs of the second and third comparators, the second inputs of which are connected respectively to the first and second power buses of the reference signal, and the output to the first and second inputs of the AND-OR element, the output of which is connected through the single-oscillator to the second input of the sequential approximation register j the third input of which is connected to the generator output, and the outputs to the third and fourth inputs of the reversible counter, one output of the register of successive approximations is connected via an inverter to the third and h The fourth inputs of the AND-OR element, the outputs of the reversible counter are the outputs of the following converter of the angle of rotation of the shaft into a code, and are connected to the first 31 groups of inputs of the EXCLUSIVE OR element, the second group of inputs of which are connected to the outputs of the octant determinant, and the outputs are connected via linear; a memory device with digital inputs of a python-analog converter; the first power bus is connected to the third input of the octant determinant, the output of which is connected to the control input of the switch, the second output of which is It is single with the analog input of the D / A converter; the outputs of the sine-cosine rotary transformer are connected to the first and second inputs of the switch. FIG. 1 shows a diagram of the following converter of the angle of rotation of the shaft into a code; in fig. 2 - switch diagram; in fig. 3 - timing diagrams explaining the operation of the shaft angle-to-code converter; FIG. 4 shows timing diagrams of converter operation in a one-bit conversion mode. The rotation angle of the shaft in the code contains SCVT 1, determinant 2 octants, D / A converter 3, switch 4, amplifier 5, reversible counter 6, phase-sensitive rectifier 7, low-pass filter 8, controlled oscillator 9, mode switch 10, consisting of a register of 11 successive approximations, comparators 12, 13 and 14, a pulse generator 15, a one-shot 16, an inverter 17, an AND-OR 18 element shaper 19 of the tangent-cotangent code, consisting of a permanent storage device (ROM) 20 and the item EXCLUSIVE OR 21. Switch 4 contains t amplifiers 22 and 23, resistors 24-27, elements EXCLUSIVE OR 28-30, inverters 31-34, switches 35-38. The converter of the angle of rotation of the shaft into the code works as follows. Switch 4 (Fig. 2) provides the output voltage of the ACS 1 U and and to the first octant. In this case, the sine input of the converter (the first code of the differential amplifier 5) is energized, the amplitude of which varies from 0 to 0, .7 and in odd octants and from - Os7 and to (in even octants, the cosine input of the converter (first input DAC 3) is supplied voltage .6;: t; e; the amplitude of which is t-MEMALE-; from and to 0.7 and in odd octants and from - and to - 0.7 and in even oKraiites. positive, if it coincides in phase with the reference U sinwt, otherwise the voltage is negative. (J from the output of the SCRT I, to the second input - the inverted voltage tr | from the riser of the amplifier 22. Accordingly, the first input of the switch 36 is supplied with the voltage b, and to the second input - the inverted voltage and The switches 35 and 36 are controlled by paraphase signals from the outputs of the STAKEHOLD or 28 and 29 elements, while the switches 35 and 36 are closed at the control signal and unlocked by the current signal at the control inputs of the Tangent-Cotangent code generator 19 is used Routine Top: The code of the item is EXCLUSIVE OR 2. ROM 20 has a patch that corresponds to the code values of the angle tangent within 0 - l / 4. At the same time, in odd octants, when the third digit of the octant code is O, the address inputs of ROM 20 are supplied with a code from the output of the EXCLUSIVE 1-SHI 21 element, equal to the code of the reversible counter 6 szS, changing from O to J7 / 4, B even octants, when the third bit of the octant code is 1, the address inputs of the ROM 20 are supplied with a code equal to the additional angle code, U 77/4-s-c. The operation of the switch 4, the determinant 2 octants, the former 19 of the tangent-cotangent code is indicated by a tab. All voltages in the table are through the full angles, with the total angles being expressed as follows: CHP-1) pr + (n-) T where, 2,3, ..., 8, is the octant number; 8prl the reduced angle of rotation of the rotor SKVT 1; , the reduced output angle equal to the code at the output of the reversible counter 6. The total angle at the output of the converter is formed by the determinant code

2 октантов и кодом реверсивного счеФчика 6 , равным углу ,2 octants and a reversible code of 6 equal to the angle,

Напр жение рассогласовани  Uj ычисл етс  относительно приведенных напр жений с учетом приведени  их. значений в первый октант., ЦАП 3 производит умножение выходного кода формировател  19 кода тангенса-котангенса на напр жение, полу чаемое на выходе коммутатора 4( , а усилитель 5 определ ет разность между напр жением;на выходе коммутатора 4U и полученным произведением формиру  тем самым напр жение рассог ласовани  . Напр жение рассогласовани  .lij рав . где - выходной код формировател  19. Работа коммутатора 4, реверсивного счетчика 6, формировател  19 по с н ютс  временными диаграммами на фиг. 3. На них показаны выходные напр жени  СКВТ 1 U и (J2 /коммутатора 4UJ и и , выходной код реверсивного счётчика 6 и формировател  19 кода тангенса-котангенса. Все напр жени  условно показаны в виде оги бающих, причем огибающа  напр жени  переменного тока считаетс  поло  тельной , если напр жение совпадает по фазе с опорным напр жением и sin tut, в противном случае она считаетс  отрицательной. Изменение кода на выходе реверсивного счетчика 6 и формировател  19 показано в виде непрерьшных величин, численно равных значению соответствующего кода. Блок 10 переключени  режимов пред назначен дл  перевода преобразовател  из след щего режима в режим пораз р дного взвешивани , если сигнал рас согласовани  превышает некоторый уровень, заданный опорными напр жени ми Ug , и на входах компараторов 13 и 14. В зависимости от уровн  сигнала а реверсивный счетчик 6 работает в различных режимах. При разрешающем сигнале разр ды реверсивного счетчика 6 повтор ют соответствующие разр  ды регистра 11, а при запрещающем измен ютс  по сигналам управл емого генератора 9. Это позвол ет-измен ть режим работы преобразовател  при выходе напр жени  рассогласовани  UThe error of the error Uj is calculated relative to the reduced voltages, taking into account their reduction. values in the first octant. The D / A converter multiplies the output code of the tangent-cotangent code generator 19 by the voltage at the output of switch 4 (and amplifier 5 determines the difference between the voltage; the output of switch 4U and the resulting product dissipation voltage. The mismatch voltage .lij equal to where is the output code of the former 19. The operation of the switch 4, the reversible counter 6, the former 19 is shown in timing diagrams in Fig. 3. They show the output voltages of the ACS 1 U and (J2 / k 4UJ switchgear and and, the output code of the reversible counter 6 and the tangent-cotangent code generator 19. All voltages are conventionally shown as envelopes, and the AC envelope voltage is considered to be positive if the voltage coincides in phase with the reference voltage and sin tut, otherwise it is considered negative. The change in the code at the output of the reversible counter 6 and the former 19 is shown as absolute values numerically equal to the value of the corresponding code. The mode switching unit 10 is designed to switch the converter from the tracking mode to the incremental weighting mode if the matching signal exceeds a certain level specified by the reference voltages Ug and at the inputs of the comparators 13 and 14. Depending on the signal level a is reversible Counter 6 operates in various modes. With the enabling signal, the bits of the reversible counter 6 repeat the corresponding bits of the register 11, and with the inhibitory signal they change according to the signals of the controlled oscillator 9. This allows you to change the operating mode of the converter when the error voltage U

из области, задаваемой опорными напр жени ми Ug и и .from the region defined by the reference stresses Ug and and.

Рассмотрим работу преобразовател  при.небольших изменени х угла 0 поворота ротора СКВТ 1, Пусть ротор СКВТ 1 повернут на малый угол б , с выходньк обмоток СКВТ 1 на определи:тель 2 октантов и коммутатор 4 постуЬают напр жени  U U sin.wt sin 9 , sinwt cos$. С выхода коммутатоi a 4 напр жение U поступает на первый вход усилител  5, (J поступает на аналоговый вход ЦАП 3, на цифровой вход которого идет код с формировател  19. С выхода ЦАП 3 напр жение 3 . поступает на второй вход усилител  5, где напр  :ени  Ul и U вычитаютс  и находитс  напр жение рассогласовани  DC, равное ) Подставл   соответствующие значени  напрЯ 1:ений и кода из таблицы с учетом приведени  полных углов к первому 1рктанту. « . t.p(-) , получаем напр жение рассогласовани  Ij. , равное; S() Uj.U3iMWt COScCfjp дл  нечетных октантов и ) U UstnLot ein() дл  четны : октантов. .С выхода усили тел  5 напр жение рассогласовани  Ug поступает на вход фазочувствительного вьшр митёл  7, где перемножаетс  . с опорным напр жением. На выходе фазочувствительного выпр мител  7 получаетс  напр жение U пол рность которого определ етс  отставанием или опер1ежением цифрового значени  Кода otnp относительно угла поворота ротора СКЕ1Т 1. Фнльтр 8 нижних час- . тот вьздел ет посто нную составл ющую напр жени  0, одновременно подавл   гармоники опорного напр жени  и формиру  необходимую частотную характеристику преобразовател , как замкнутой след щей системы. С выхода фильтра 8 напр же1ше (Jg поступает на вход управл емого генератора 9. Частота управл емого генератора 9 определ етс  величиной напр жений рассогласовани  i-i и соответственно величиной напр жени  Ug, пол рность которого определ ет на вход суммировани  или вычитани  реверсивноЛ счет чика 6 должны поступать импульсы с управл емого генератора 9. Выходной код реверсивного счетчика 6 идет на вход формировател  19 кода тангенса-котангенса и измен етс  таким образом , чтобы напр жение рассогласовани  стремилось к нулю. Когда Ug ста новитс  равным нулю, колебани  управл емого генератора 9 прекращаютс  и на выходе реверсивного счетчика 6 фиксируетс  код, цифровое значение которого равно углу поворота ротора СКВТ 1. . Рассмотрим работу преобразовател  при скачке угла б поворота ротора СКВТ 1. В этом случае напр жение U на выходе дифференциального усилител  5 имеет значительную величину, соответственно и нап р жение U на выходе фазочувствительного вьшр мител  7 также велико, а пол рность его оп- редел етс  отставанием или опережением цифрового значени  кода относительно угла 6j . Работу преобразовател  в этом случае определ ет блок 10 переключени  режимов, на nep вые входы компараторов 13 и 14 которого поступает напр жение U с выхода фазочувствительного вьтр мител  7 На вторые входы компараторов 13 k 14 подаютс  напр жени  U- и и, ко торые задают порог срабатывани  компараторов 13 и 14, При этом |U0), а величина этих напр жений выбираетс  в зависимости от требуемого.време ни установлени  преобразовател  в след щем режиме и величины допустимых изменений угла 9 поворота ротора СКВТ 1 при включени х, сбо х и резких изменени х. При превышении напр жением U: порога срабатывани  Ug(Uj.) компаратора 13 (14),он срабатывает и выходное напр жение 0}5( поступает на вход элемента И-ИЛИ 18. С выхода элемента И-ИЛИ 18 сигнал поступает на вход одновибратора 16, который формирует импульс запуска регистра 11 последовательных приближений . Работа блока 10 переключени  режимов по сн етс  временными диаграммами на фиг. 3. В момент времени ti напр жение рассогласовани  превьшает порог срз «g компаратора 13, на его батывани  U; выходе по вл етс  напр жение U. 1 , которое поступает на первый вход элемента И-ИЛИ 18, на второй вход которого идет инвертированный сигнал завершени  преобразовани . В результате , на выходе элемента И-ИЛИ 18 по вл етс  напр жение , которое запускает одновибратор 16. С выхода одновибратора 16 на вход запуска регистра 11 последовательных приближений поступает импульс длительностью который запускает регистр 11 последовательных приближений.. В момент времени t на втором выходе регистра 11 последовательных приближений по вл етс  напр жение которое поступает на вход загрузки кода реверсивного счетчика 6 и останавливает его. Инвертированное значение напр жени  Uy блокирует прохождение напр жений и и на выход элемента И-ИЛИ 18 до завершени  полного цикла преобразовани . С момента времени tj регистр 11 последовательных приближений начинает работать с тактовой частотой генератора 15, последовательно , начина  со старшего разр да, подключа  к информационным входам реверсивного счетчика 6 соответствующие разр ды, состо ние которых определ етс  компаратором 12, выход которого подключен к информационному входу регистра 11 последовательных приближений , первый вход подключен к чыходу усилител  5, на второй вход подано опорное напр жение . В момент времени tj регистр 11 последовательных приближений включает свой первый старший, разр д, который поступает на информационный вход реверсивного счетчика 6 и проходит на его выход, так как на входе загрузки присутствует разрешаннций сигнал Щf. С выхода реверсивного счетчика 6 этот разр д поступает на вход формировател  19 кода тангенса-котангенса и с его выхода на цифровой вход ЦАП 3, на выходе которого по вл етс  напр жение Uj, величина которого определ етс  кодом на 191ФРОВОМ входе , ЦАП 3. Напр жение Ш поступает на второй вход усилител  5, где вычитаетс  из напр жени  U, в результате формируетс  напр жение рассогласовани  Uj, пол рность которого опреде- . л ет состо ние выхода компаратора 12. В момент времени t регистр 11 по9Consider the operation of the converter for small changes in the angle 0 of the rotation of the rotor of the SCRT 1, Let the rotor of the SCRT 1 be turned at a small angle b, from the output windings of the SCRT 1 to determine: the 2 octant coil and the switch 4 supply the voltage UU sin.wt sin 9, sinwt cos $. From the output of switchgear a 4, the voltage U goes to the first input of amplifier 5, (J goes to the analog input of the DAC 3, the digital input of which is the code from the driver 19. From the output of the DAC 3, voltage 3 goes to the second input of the amplifier 5, where For example, Ul and U are subtracted and the DC voltage mismatch is equal to) Substitute the corresponding values for Voltage 1: and the code from the table, taking into account the reduction of the total angles to the first 3d. ". t.p (-), we get the error voltage Ij. equal to; S () Uj.U3iMWt COScCfjp for odd octants and) U UstnLot ein () for even: octants. From the output of the amplification of the bodies 5, the error voltage Ug is fed to the input of the phase-sensitive top 7, where it is multiplied. with reference voltage. At the output of the phase-sensitive rectifier 7, the voltage U is obtained. The polarity of which is determined by the lag or the digital value of the Code otnp relative to the rotation angle of the SCET1T rotor 1. The bottom 8 of the frequency. It selects a constant component of voltage 0, simultaneously suppressing the harmonics of the reference voltage and forming the necessary frequency response of the converter as a closed tracking system. From the output of the filter 8, the voltage is higher (Jg is fed to the input of the controlled oscillator 9. The frequency of the controlled oscillator 9 is determined by the magnitude of the error voltage ii and, accordingly, by the magnitude of the voltage Ug, the polarity of which determines the summation or subtraction of the reversing counter 6 the pulses come from the controlled oscillator 9. The output code of the reversible counter 6 goes to the input of the tangent-cotangent code generator 19 and is changed in such a way that the error voltage tends to zero. equal to zero, the oscillations of the controlled generator 9 cease and the output of the reversible counter 6 fixes the code, the digital value of which is equal to the rotation angle of the rotor of the SCRT 1. Consider the operation of the converter when the angle of rotation b of the rotor of the SCRT 1 increases. amplifier 5 has a significant value, respectively, and the voltage U at the output of the phase-sensitive detector 7 is also large, and its polarity is determined by lagging or leading the digital code value relative to la 6j. The operation of the converter in this case is determined by the mode switching unit 10, the nep inputs of the comparators 13 and 14 of which receive the voltage U from the output of the phase-sensitive voltage 7 7 The second inputs of the comparator 13 k 14 are supplied with the voltage U- and comparators 13 and 14, and | U0), and the magnitude of these voltages is selected depending on the time required for the converter to set up in the following mode and the magnitude of allowable changes in the rotation angle 9 of the rotor SKVT 1 during switching on, failure and abrupt changes x When the voltage U is exceeded: the threshold Ug (Uj.) Of the comparator 13 (14) triggers, it is triggered and the output voltage is 0} 5 (fed to the input of the AND-OR element 18. From the output of the AND-OR element 18, the signal goes to the input of the single-vibration 16, which generates a pulse of starting the register 11 of successive approximations. The operation of the mode switching unit 10 is explained by the timing diagrams in Fig. 3. At the time ti, the error voltage exceeds the threshold g g of the comparator 13, it goes off at U; voltage U. 1 that goes to the first input And-OR 18, the second input of which is an inverted signal to complete the conversion. As a result, the output of the AND-OR element 18 is a voltage that triggers the one-shot 16. From the output of the one-shot 16, an impulse is fed to the trigger input of the register 11 duration that triggers the sequential approximation register 11. At time t, the second output of the sequential approximation register 11 is the voltage that arrives at the load input of the reversible counter code 6 and remains pouring it. The inverted voltage value Uy blocks the passage of stresses and and to the output of the AND-OR element 18 until the completion of the complete conversion cycle. From the moment of time tj, the register 11 of successive approximations starts working with the clock frequency of the generator 15, sequentially, starting with the highest bit, connecting the corresponding bits to the information inputs of the reversible counter 6, the state of which is determined by the comparator 12, the output of which is connected to the information input of the register 11 successive approximations, the first input is connected to the chopper of the amplifier 5, the reference input is applied to the second input. At time tj, the register 11 of successive approximations includes its first most significant bit, which is fed to the information input of the reversible counter 6 and passes to its output, since the enable signal has an enable signal Uif at the load input. From the output of the reversible counter 6, this bit enters the input of the generator of the tangent-cotangent code 19 and from its output to the digital input of the DAC 3, the output of which is the voltage Uj, the value of which is determined by the code at the 191 input, DAC 3. For example W is fed to the second input of the amplifier 5, where it is subtracted from the voltage U, as a result, the error voltage Uj is formed, the polarity of which is determined. The output status of the comparator is equal to 12. At the time t, the register is 11 through 9

с.пкдовательных приближений подключзет с.телуюидай . разр д к информационному входу ренерсивного счетчика 6 и отключает первый старший разр Д; так как на выходе компаратора 12, до момента t. сохран етс  низкое знгг чегже напр жени  Ц,,. Соотзетственно измен етс  состо ние кода и на зьжо-де реверсивного счетчика 6э так как. iia входе загрузки присутствует разре2ppdovditelnyh approximations podkzet s. teluyiday. the bit to the information input of the rendering counter 6 and turns off the first most significant bit D; as the output of the comparator 12, until t. the low schg voltage is maintained. Correspondingly, the state of the code is also changed on a closed de-counter 6e, since. iia inlet download is present2

;иаюшдй сигнал U.,1 С выхода реверсивного счетчи15а 6 новое значение кода поступает на вход формировател  19 кода и с его выхода на тдафрово вход ЦАП 3. На,выходе ЦАП 3 по вл ет 1; uayushdy signal U., 1 From the output of the reversible counter 15a 6 a new code value is fed to the input of the shaper 19 of the code and from its output to the input of the DAC 3. On the output of the DAC 3 appears 1

повое значение напр жени new voltage value

КО-ое ззычитаетс  из напругжени Knoe zzchitsaetsya from pruzhzheni

; на выходе усилител  5 по вл етс  :i:)Boe значение напр л ени  расссгла;;овани  U, пол рность которого опре дел ет состо ние выхода компаратора 12. При этом напр жение рассогла1:овани  Uj уменьшаетс  по абсолютной :;и;шичине, В момент вреь5еки t регистг i1 Последовательных прибл1скений под: л очает следующий разр д, не измен   состо ни  предьщущего, так как на .оде компаратора 12 сохранилось на:ч; ;; .;сание U 1. При этом ;;апр жекке ./;::::,согласовани  еще ботюе у леньшаетси„ В последуквдие моменты времени Cr--t. регистр 11 последовательных; at the output of the amplifier 5 appears: i:) Boe value of the spreading voltage ;; U, whose polarity determines the output state of the comparator 12. At the same time, the drain voltage1: Ojan decreases in absolute terms; and; , At the time of the time t register i1 of consecutive plots under: l, it is as follows the next bit, without changing the state of the previous one, since on the one of the comparator 12 was preserved for: h; ;; .; The construction of U 1. At the same time ;; apr rykke ./;::::, reconciliation is still a matter of the Lenshäsi “In the subsequent moments of time Cr - t. register 11 consecutive

- ; и-; and

приближений измен ет зкаченне кода 3 соответствии с выходным 1: пр же:.ш: ем компаратора 12 таким образом, чтобы напр жение рассогласовани  (Jj стремиаось к нулю.The approximation changes the code 3 corresponding to the output 1: cp: comparator 12 so that the error voltage (Jj tends to zero.

На фиг. 4 условно показаноj что регистр 11 последовательных приближений имеет восемь разр дов и соответственно восемь рабочих тактов t,t.. По окончании последнего такта в момент времени t. сигнал U завершени  преобразовани  становитс  равным нулю, разреша  работу реверсивного счетчика 6 в счетном режиме, а преобразовател  - в след щем режиме. При переходе в след щий режим на выходе реверсивного счетчика 6 фиксируетс  код ctj., цифровое значение которого равно углу 9 поворота ротора СКВТ 1 Инверсное значение напр жени  U поступает на второй и четвертый входы элемента 18 разреша  прохождение напр жений U.. и Ь на его выход при последующих скачках угла поворота ротора СКВТ 1. Врем  установлени  преобразовател  определ етс  как чисбч бFIG. 4 it is conditionally shown j that the register of 11 consecutive approximations has eight bits and, accordingly, eight working cycles t, t .. At the end of the last clock cycle at time t. the conversion completion signal U becomes zero, enabling the operation of the reversible counter 6 in the counting mode, and the converter in the tracking mode. When switching to the next mode, the ctj code is fixed at the output of the reversing counter 6, the digital value of which is equal to the rotation angle 9 of the rotor of the SCRT 1 The inverse voltage value U goes to the second and fourth inputs of the element 18 allowing the passage of the voltages U .. and b to it output at subsequent jumps of the rotation angle of the rotor of the SCRT 1. The converter's settling time is defined as

10ten

лом разр дов регистра 11 последовательных приближений, которое равно числу разр дов реверсивного счетчика б, так и длительностью одного такта преобразовани , котора  ограничиваетс  временем установлени  напр жени  на выходе 1ДАП 3. Максимальное врем  установлени  преобразовател  с точностью до величины младшего разр да равноthe breakdown of bits of the register of 11 consecutive approximations, which is equal to the number of bits of the reversible counter b, and the duration of one conversion cycle, which is limited by the voltage setting time at the output of 1-DAP 3. The maximum time for establishing the converter with an accuracy of the least significant bit is

, Л . -г-, L. -h-

где Шwhere sh

частота опорного напр жени reference frequency

1ь: врем , определ ющее длительность импульса запуска преобразовател  ;1u: time, which determines the duration of the pulse start of the converter;

врем  одного такта преобраЧ зовани ;the time of one conversion cycle;

число разр дов регистра 11 number of bits of the register 11

п последовательных приближений .n successive approximations.

При частоте опорного напр жени  400 Гд (u)2513 1/с), числе разр дов регистра 11 последовательных приближений , времени одного такта t. 10-10 c и времени Ц 20-10 с врем  установлени  равно 7-4510 С5 что на несколько пор дков меньше времени , необходимого дл  преобразовател , работающ.его только в след щем режиме. Проведенные испытани  показали до ;таточное совпадение расчетов с экспериментом.When the frequency of the reference voltage is 400 Gd (u) 2513 1 / s), the number of register bits is 11 consecutive approximations, the time of one clock cycle t. 10–10 s and the time Ц 20–10 s, the setting time is 7–4510 C5, which is several orders of magnitude shorter than the time required for the converter operating only in tracking mode. The tests performed showed that the calculations coincided well with experiment.

Преимущества предложенного преобразоватьс  по сравнению с известными заключаютс  в том, чт.о точность преобразовани  увеличиваетс  в 2 раза), Получение времени установлени  выходной величины на уровне 1 мс, подтверденное экспериментально, более чем в 500 раз меньше, чем у прототипа. Это расшир ет возможности применени  устройства и позвол ет его использовать , как в одноканальных преобразовател х углов, измен ющихс  с высокой скоростью и ускорением, так и в многоканальных устройствах с мультиплексированием . В последнем случае это приводит к существенному сокращению аппаратных затрат при сохранении динамической погрешности преобразовани  на прежнем уровне. Показатели преобразовател  улучшаютс  за счет введени  новых элементов и изменени  св зей. Нар ду с существенным улучшением основных показателей преобра1 1111644612The advantages of the proposed conversion as compared to the known ones are that the conversion accuracy increases 2 times). Obtaining the time to establish the output value at 1 ms, confirmed experimentally, is more than 500 times less than that of the prototype. This expands the application possibilities of the device and allows its use both in single-channel angle transducers varying at high speed and acceleration, as well as in multi-channel multiplexing devices. In the latter case, this leads to a significant reduction in hardware costs while maintaining the dynamic conversion error at the same level. Transducer performance is improved by introducing new elements and changing connections. Along with a significant improvement in the main indicators of the transformation 1111644612

зовател  улучшаютс  и его эксплуата- ное вли ние на характеристики оборуционные характеристики, что еще в , довани  и повышает его производительбольшей степени оказьгоает положитель- кость.The reader improves and its operational impact on the characteristics of the equipment characteristics, which is still more advanced and increases its manufacturer, most of which is positive.

.iLLJ-l.iLLJ-l

VV

г/, IPg /, ip

иand

J тJ t

Ж ц-№«s5W ts № «s5

VLVL

ишВishV

Ж F

жwell

-UsinB-UsinB

-IkosB-IkosB

UcosBUcosB

UsinBUsinb

U1 Мсозв Мп0U1 Msozv Mp0

-ЫпВ-PV

UcosBUcosB

ll

SJ ftm .SJ ftm.

7Л 97Л 9

UcosBUcosB

UsinBUsinb

-UcosB-UcosB

-USine У Я 2Л cosff o(-USine I 2L cosff o (

i,i,

UIBUIB

.JS..Js

UtzUtz

isis

ifoifo

tete

Фиг.FIG.

Claims (1)

СЛЕДЯЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный вращающийся транс- ! X форматор, выходы которого соединены с первым и вторым входами определителя октантов, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом усилителя, выход которого соединен с первым входом фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен через фильтр нижних частот с управляемым генератором, выходы которого соединены с соответствующими счетными входами реверсивного счетчика, шину питания, соединенную с синусно-косинусным вращающимся трансформатором и вторым входом фазочувствительного выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия преобразователя,/в него введены коммутатор, две шины опорного сигнала, три компаратора, генератор, элемент И-ИЛИ, одновибратор, инвертор, регистр последовательных приближений, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, по стоянное запоминающее устройство, первый выхол коммутатора соединен с вторым входом усилителя, выход которого соединен через первый компаратор с первым входом регистра последовательных приближений, выход фазочувствительного выпрямителя соединен с первыми входами второго и третьего компараторов, вторые входы которых соединены соответственно с первой и второй шинами питания опорного сигнала, а выходы - с первьы и вторым входами элемента И-ИЛИ, выход которого соединен через одновибратор с вторым входом регистра последовательных приближений, третий вход которого соединен с выходом генератора, а выходы - с третьим и четвертым входами реверсивного счетчика, один выход регистра последовательных приближений соединен через инвертор с треть- S им и четвертым входами элемента И-ИЛИ выходы реверсивного счетчика являются выходами следящего преобразователя угла поворота вала в кОд и соединены с первой группой входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторая группа входов которого соединена с выходами, определителя октантов, .а выходы соединены через постоянное запоминающее устройство с цифровыми входами цифроаналогового преобразователя, первая шина питания соединена с третьим входом определителя октантов, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход .которого соединен с аналоговым входом цифроаналогового преобразователя, выходы синусно-косинУсного вращающегося трансформатора соединены с первым и вторым входами коммутатора.NEXT SHAFT ANGLE CONVERTER TO CODE, containing a sine-cosine rotating trans-! X formator, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the octant determinant, a digital-to-analog converter, the output of which is connected to the first input of the amplifier, the output of which is connected to the first input of a phase-sensitive rectifier, the output of which is connected through a low-pass filter to a controlled generator, the outputs of which are connected to the corresponding counting inputs of a reversible counter, a power bus connected to a sine-cosine rotating transformer and a second input of a phase-sensitive rectifier, This is because, in order to increase the accuracy and speed of the converter, / a switch, two reference signal buses, three comparators, a generator, an AND-OR element, a one-shot oscillator, an inverter, a successive approximation register, an EXCLUSIVE OR memory device, are introduced into it , the first output of the switch is connected to the second input of the amplifier, the output of which is connected through the first comparator to the first input of the sequential approximation register, the output of the phase-sensitive rectifier is connected to the first inputs of the second and three comparators, the second inputs of which are connected respectively to the first and second busbars of the reference signal, and the outputs are connected to the first and second inputs of an AND-OR element, the output of which is connected through a single-shot to the second input of the sequential approximation register, the third input of which is connected to the output of the generator, and the outputs are with the third and fourth inputs of the reversible counter, one output of the sequential approximation register is connected through the inverter to the third S and fourth inputs of the AND-OR element, the outputs of the reversible counter are are the outputs of the follower of the angle of rotation of the shaft into the CODE and are connected to the first group of inputs of the EXCLUSIVE OR element, the second group of inputs of which is connected to the outputs of the octant determinant. the input of the octant determinant, the output of which is connected to the control input of the switch, the second output of which is connected to the analog input of the digital-to-analog converter, the outputs The sine-cosine rotating rotary transformer is connected to the first and second inputs of the switch.
SU833586164A 1983-05-03 1983-05-03 Shaft turn angle servo encoder SU1116446A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833586164A SU1116446A1 (en) 1983-05-03 1983-05-03 Shaft turn angle servo encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833586164A SU1116446A1 (en) 1983-05-03 1983-05-03 Shaft turn angle servo encoder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1116446A1 true SU1116446A1 (en) 1984-09-30

Family

ID=21061553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833586164A SU1116446A1 (en) 1983-05-03 1983-05-03 Shaft turn angle servo encoder

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1116446A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л. Энерги , 1974, с. 143, рис.67. 2. Спрффорд. Цифроаналоговые пре.образователи в электронных схемах. Электроника, 1970, т. 43, № 22, с. 30-31 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4228396A (en) Electronic tachometer and combined brushless motor commutation and tachometer system
US4623831A (en) Rotor position sensing apparatus for motors
US4511884A (en) Programmable limit switch system using a resolver-to-digital angle converter
CN110912476B (en) Stepping motor subdivision control system and control method thereof
JPS62171100A (en) Resolver control
US4559485A (en) Control systems for AC induction motors
SU1116446A1 (en) Shaft turn angle servo encoder
US3720866A (en) Method and system for determination of rotor angle of synchromechanism
SU1179536A2 (en) Shaft turn angle encoder
US4988936A (en) Correlated coarse position error processor
SU942103A1 (en) Code-to-shaft angular position converter
SU1042058A1 (en) Shaft turn angle to code converter
SU1277401A2 (en) Shift-to-digital converter
SU1744653A2 (en) Shaft rotational speed meter
SU1037306A2 (en) Converter of shaft turn angle to dc voltage
SU942091A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU693416A1 (en) Code-to-angle converter
SU894769A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU1120386A1 (en) Shaft turn angle encoder
SU520607A1 (en) Angle Code Transducer
JP2714654B2 (en) Control system for variable reluctance motor
SU1259205A1 (en) Phase servo system
SU1317394A1 (en) Device for generating error signal
SU930332A1 (en) Device for converting shaft angular position to code
SU1264345A1 (en) Number-to-angle converter