SU1124358A1 - Method of encoding shaft turn angle - Google Patents

Method of encoding shaft turn angle Download PDF

Info

Publication number
SU1124358A1
SU1124358A1 SU833632539A SU3632539A SU1124358A1 SU 1124358 A1 SU1124358 A1 SU 1124358A1 SU 833632539 A SU833632539 A SU 833632539A SU 3632539 A SU3632539 A SU 3632539A SU 1124358 A1 SU1124358 A1 SU 1124358A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
time
integration
intervals
angle
mutual
Prior art date
Application number
SU833632539A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Ларионов
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 SU833632539A priority Critical patent/SU1124358A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1124358A1 publication Critical patent/SU1124358A1/en

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, основанный на преобразовании угла поворота вала в сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, их фазовом детектировании, раздельном интегрировании в течение фиксированного интервала времени и запоминании, взага4ном интегрировании перво.го запомненного напр жени  и инвертированного второго запомненного напр жени  до момента достижени  одним из интегрируемых напр жений нулевого уровн , преобразовании времени взаимного интегрировани  в код, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  быстродействи  преобразовани , раздел ют врем  взаимного интегрировани  на несколько интервалов, производ т взаимное интегрирование в каждом интервале с соответствующей этому интервалу посто нной времени, по достижении одним из интегрируемых напр жений расчетного уровн  дискретi но увеличивают посто нную времени взаимного интегрировани , определ ют величину каждого из интервалов взаимного интегрировани , суммируют временные интервалы взаимного интегрировани  с учетом посто нных времени интегрировани  в каждом из интервалов . ю 4 СО ел 00METHOD OF CONVERTING ANGLE OF SHIFTING THE SHAFT INTO A CODE based on converting the angle of rotation of the shaft into alternating current signals modulated in amplitude as a function of sine and cosine of the angle of rotation, their phase detection, separate integration during a fixed time interval and memorization, in the future, integration of the first memory. voltage and inverted second memorized voltage until one of the integrable voltages reaches zero level, converting the time of mutual integration In order to increase the speed of the conversion, the mutual integration time is divided into several intervals, and each time is mutually integrated with a constant time corresponding to this interval, when one of the integrable voltages reaches the calculated discrete level increase the mutual integration time constant, determine the magnitude of each of the mutual integration intervals, sum up the mutual integration time intervals taking into account constant integration times in each of the intervals. you 4 CO el 00

Description

Изобретение относитс  к автомати ке, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано во входных устройствах ЦВМ и контрольно-проверочной аппаратуре. Известен способ преобразовани ,, основанный на преобразовании угла поворота вала в синфазные напр жени переменного тока амплитуды которых пропорциональны синусу и косинусу угла поворота, преобразований синфазных напр жений последовательно ,в сигналы синусоидального напр жени фаза первого из которых линейно св  зана с углом поворота, а фаза второ го - с дополнением угла поворота до 360 . Фиксируют момент перехода пер вого сигнала через нуль, подают опорный сигнал в момент окончани  зоны рабочих углов и подают импульс фиксированной частоты, прекращают подачу импульсов фиксированной частоты и подсчитьшают импульсы фиксированной частоты, число которых пропорционально коду угла поворота вала (lj . Недостатком этого способа  вл ет с  его низкое быстродействие. Известен также способ преобразовани , основанный на преобразовании выходных синусного и косинусного напр жений датчика угла поворота, формировании из них двух старших разр дов кода и определении квадран та. Далее процесс преобразовани  осут1ествл ют итеративно, причем на первой итерации алгебраически сумми руют синусное и косинусное выходные напр жени  датчика угла поворота, сравнивают знак фазы результирующего напр жени  со знаком фазы синусного напр жени  и по результату сра нени  формируют третий разр д кода, четвертый и последующий разр ды кода формируют путем сравнени  зна ков фаз синусного и результирующих напр жений, соответствующих углам 360° (где п - номер формиповорота -j руемого разр да) и образованньЕх путем суммировани  двух напр жений, одним из которых  вл етс  результирующее напр жение, полученное на предьщущей итерации и вз тое с соот ветствующим коэффициентом, а другим одно из суммируемых напр жений предыдущей итерации 2j . Недостатком этого способа  вл етс  его сложность и низка  точность. Наиболее близким техническим реше°нием к данному изобретению  вл етс  способ преобразовани  угла поворота вала в код, основанный на преобразовании угла поворота вала в сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, их фазовом детектировании, раздельном интегрировании в течение фиксированного интервала времени и запоминании, взаимном интегрировании первого запомненного напр жени  и инвертированного второго запомненного напр жени  до момента достижени  одним из интегрируемых напр жений нулевого уровн , преобразовании времени взаимного интегрировани  в код 3J . Дл  повышени  разрешаклдей способности согласно известному способу выбирают большую посто нную времени взаимного интегрировани , что приводит к НИЗКОМУ быстродействию. Это  вл етс  недостатком известного способа . Целью изобретени   вл етс  повьпиение быстродействи  преобразовани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу преобразовани  угла поворота вала в код, основанному на преобразовании угла поворота вала в сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, их фазовом детектировании, раздельном интегрировании в течение фиксированного интервала времени и запоминании, взаимном интегрировании первого запомненного напр жени  и инвертированного второго запомненного напр жени  до момента достижени  одним из интегрируемых напр жений нулевого уровн , преобразовании времени взаимного интегрировани  в код, раздел ют врем  взаимного интег рировани  на несколько интервалов, производ т взаимное интегрирование в каждом из интервалов с соответствующей этому интервалу посто нной времени, до достижении одним из интегрируемых напр жений расчетного уровн , дискретно увеличивают посто нную времени взаимного интегрировани , определ ют величину каждого из интервалов взаимного интегрировани , суммируют временные интервалы взаимного интегрировани  с учетом посто нных времени интегрировани  в каждом из интервалов. Сущность способа по сн етс  нэ примере реализации его при трех временных интервалах взаимного инте рировани  и угле поворота oi , наход щемс  в первом квадранте. На фиг. 1 представлена структурна  схема преобразовател , на фиг.2 изменение выходного напр жени  одного из интеграторов в процессе взаимного интегрировани  ( UQ, и Ugo - расчетные уровни концов интервало . Устройство содержит синусно-косинусный датчик (СКД) It анапоговые коммутаторы 2 и 3 интеграторы 4 и 5; инвертор 6 компараторы 7-9, генератор 10 импульсов, блок 11 управлени , двоичньй П -разр дный счетчик 12, У1-У5 - управл ющие сиг налы. Выходы СКД 1 соединены с первыми входами коммутаторов 2 и 3, выходы которьк соединены с входами интегра торов 4 и 5. Выход интегратора 5 соединен с вторым входом коммутатора 2, выход интегратора 4 соединен с первыми входами компараторов 7-9 и через инвертор 6 - с вторым входом коммутатора 3. На вторые входы компараторов 7 и 8 подаютс  опорные /напр жени  (JQ, , UQ соответственно , второй вход компаратора 9 соединен с общей шиной. Выходы компара . торов 7-9 и генератора 10 соединены с входами блока 11 управлени . Вы ходы У1, У2 блока 11 управлени  соединены с управл ющими входами коммутаторов 2 и 3, выход УЗ соединен с управл ющим входом обнулени  интеграторов 4 и 5, выходы У4, У5 соединены с входами управлени  коэф фициента передачи инвертора 6. Три счетных входа счетчика 12 соединены с выходами блока 11 управлени , четвертый управл ющий вход которог соединен с выходом счетчика 12. Работа преобразовател  происходит в три такта. На первом такте блок 11 управле ни  подключает входы интеграторов 4 и 5 с ПОМОРЬЮ коммутаторов 2 и 3 к выходам СКД 1 и происходит интег рирование положительных или отрицательных полупериодов вькодных напр жений СКД 1. Через Ликсирован 8 ный интервал времени, задаваемый с помощью счетчи1 а 12, блок 11 управлени  отключает входы интеграторов 4 и 5 от выходов СКД 1 и соедин ет интеграторы 4 и 5 и инвертор 6 в кольцо с помощью коммутаторов 2 и 3. Начинаетс  второй такт, соответствующий взаимному интегрированию напр жений интеграторов 4 и 5. Рассмотрим работу преобразовател  при напр жении на интеграторе 4 большем, чем Uoi - как это представлено на фиг. 2. Б начале второго такта напр жение на интеграторе 4 сравниваетс  с UQ, , на компараторах 7и 8. Так как ближайшим меньшим опорным напр жением  вл етс  UQ, , то блок 11 управлени  подает сигналы У4, У5 на инвертор 6 дл  установки его коэффициента передачи , соответствую1цего круговой частоте СО 2 , Одновременно блок 11 управлени  подает на вход 2 счетчика 12 импульсы генератора 10 с частотой f . Изменение круговой частоты может производитьс , например, и за счет изменени  посто нных времени интеграторов . При переходе напр жени  на. интеграторе 4 через UQ, блок 11 управлеки  принимает сигнал с компаратора 7 и по пргосоду ближайшего счетного импульса измен ет с помощью инвертора 6 круговую частоту до значени  . Одновременно блок 11 управлени  переключает подачу счетных имт пульсов генератора 10 с входа 2 на вход счетчика 12. В момент смены круговой частоты напр жение U на выходе интегратора 4 равно - U,U 5;nicj-2 t,-oL),. где t, - длительность интервала времени от начала второго такта до первой Смены круговой частоты. В счетчике 12 получаетс  код N, старших разр дов кода угла сС N,t,.{-2 При переходе напр жени  на интеграторе 4 через UQI блок 11 управлени  принимает сигнал с компаратора 8и по приходу ближайшего счетного импульса измен ет с помощью инвертора 6 круговую частоту до .значени  d).. Одновременно блок 11 управлени  переключает подачу счетных импульсов с входа 2 на вход +1 счетчика S 12. В момент смены круговой частоты напр жение U на выхдде интегратора равно U U«5m(,4w24j.A), где tg - длительность интервала времени между двум  сменами круговой частоты. В счетчике 12 получаетс  код Mj средних разр дов кода угла «, « «t Взаимное интегрирование Щодолжаетс  до момента перехода через ноль выходного напр жени  интегратора А, который фиксируетс  в устройстве 11 управлени  с помощью компаратора 9. При этом U,,twi3-d.).o, «.-b)iaH,t24iH,), где t - длительность интервала вре мени между второй сменой круговой частоты и концом второго такта. Пос ле заполнени  частотой 4 интервала ii в счетчике 12 получаетс  код N3 мпадших разр дов кода угла Vl,«t,i. 86 В результате преобразовани  получаем сумму et-|lH,+Ha4N,., т.е. такой же результат, что и в из:вестном способе. Длительность второго такта Ijj получаетс  равной 1 .1 f 1 NI V На третьем такте происходит обнуление интеграторов 4 и 5. .Опорные напр жени  UQ, , Ujjji должны быть сформированы такими, чтобы при любых их изменени х избежать переполнени  старших разр дов при максимальных значени х и избежать рассогласовани  между соседними группами разр дов. Увеличение опорных напр жений не приводит к по влению дополнительной погрешности преобразовани  (так как при переполнении разр дов младшей группы начинает измен тьс  и значение младших разр дов старшей группы), а только увеличиваетс  длительность второго такта. Предлагаемый способ позвол ет повысить быстродействие преобразовани  без увеличени  погрешности.The invention relates to automation, computing and measuring equipment and can be used in digital computer input devices and control and testing equipment. A known method of conversion, based on converting the angle of rotation of the shaft to common-mode AC voltages, whose amplitudes are proportional to the sine and cosine of the angle of rotation, converting the common-mode voltage sequentially, to the signals of a sinusoidal voltage, the phase of the first of which is linearly related to the angle of rotation, and the phase the second is with the addition of a rotation angle of up to 360. The moment of transition of the first signal through zero is fixed, a reference signal is given at the moment of ending the working angle zone and a fixed frequency pulse is applied, the fixed frequency pulses are stopped and fixed frequency pulses are calculated, the number of which is proportional to the shaft angle code (lj. with its low speed. There is also a known method of conversion based on the transformation of the output of the sinus and cosine voltages of the angle-of-turn sensor, the formation of two of them Further, the transformation process is iterated iteratively, and at the first iteration the sinus and cosine output voltages of the angle sensor are summed algebraically, the sign of the resulting voltage phase is compared with the sign of the phase of the sinus voltage and by the result of the third code bit is formed; the fourth and subsequent code bits are formed by comparing the signs of the phases of the sinus and resulting voltages corresponding to 360 ° angles (where n is the number of the turn signal -j w) and obrazovannEh by summing the two voltages, one of which is a resultant voltage obtained in predschuschey iteration and taken along with the corresponding coefficient, and another one of the summed voltages previous iteration 2j. The disadvantage of this method is its complexity and low accuracy. The closest technical solution to this invention is a method for converting a shaft rotation angle into a code based on converting a shaft rotation angle into alternating current signals modulated in amplitude as a function of sine and cosine of rotation angle, their phase detection, separate integration during a fixed time interval and memorization, mutual integration of the first memorized voltage and the inverted second memorized voltage until it reaches one of the integrable straight zheny zero level, converting time mutual integration into 3J code. To increase the resolution of the ability, according to a known method, a large time constant of mutual integration is selected, which leads to a LOW speed. This is a disadvantage of the known method. The aim of the invention is to improve the conversion speed. The goal is achieved in that according to the method of converting the angle of rotation of the shaft into a code based on the conversion of the angle of rotation of the shaft into signals of alternating current modulated in amplitude as a function of sine and cosine of the angle of rotation, their phase detection, separate integration during a fixed time interval and memorization , the mutual integration of the first memorized voltage and the inverted second memorized voltage until one of the integrable voltages reaches zero , converting the time of mutual integration into the code, divide the time of mutual integration into several intervals, perform mutual integration in each of the intervals with a constant time corresponding to this interval, until one of the integrable voltages reaches the calculated level, discretely increases the time constant of mutual integration, determine the magnitude of each of the intervals of mutual integration, summarize the time intervals of mutual integration, taking into account the constant time integrators or in each of the intervals. The essence of the method is explained in the example of its implementation at three time intervals of mutual integration and the rotation angle oi in the first quadrant. FIG. Figure 1 shows a block diagram of a converter, Fig. 2 shows the change in the output voltage of one of the integrators during the mutual integration process (UQ, and Ugo are the calculated levels of the ends of the interval. The device contains a sine-cosine sensor (SKD) It and anapog switches 2 and 3 integrators 4 and 5; Inverter 6 comparators 7-9, pulse generator 10, control block 11, binary P-discharge counter 12, У1-У5 - control signals. The ACS 1 outputs are connected to the first inputs of switches 2 and 3, which outputs are connected to the inputs of the integrators of tori 4 and 5. The output of the integra The capacitor 5 is connected to the second input of the switch 2, the output of the integrator 4 is connected to the first inputs of the comparators 7-9 and through the inverter 6 to the second input of the switch 3. The second inputs of the comparators 7 and 8 are supplied with reference / voltage (JQ, UQ, respectively, the second input of the comparator 9 is connected to the common bus. The outputs of the comparator tori 7-9 and generator 10 are connected to the inputs of the control unit 11. The outputs U1, U2 of the control unit 11 are connected to the control inputs of the switches 2 and 3, the output of the ultrasonic is connected to the control input zero integrators 4 and 5, outputs U4, U5 connection The inputs to the control inputs of the transfer ratio of the inverter 6. Three counting inputs of the counter 12 are connected to the outputs of the control unit 11, the fourth control input is connected to the output of the counter 12. The converter operates in three cycles. In the first cycle, the control unit 11 connects the inputs of the integrators 4 and 5 to the AIDs of the switches 2 and 3 to the outputs of the ACS 1 and integrates the positive or negative half-periods in each of the ACS 1. Through the Fixed 8 time interval, specified using the counter 1 and 12 , control unit 11 disconnects the inputs of the integrators 4 and 5 from the outputs of the ACS 1 and connects the integrators 4 and 5 and the inverter 6 into the ring using switches 2 and 3. The second cycle begins, corresponding to the mutual integration of the voltages of the integrators 4 and 5. Consider the converter at a voltage on the integrator 4 greater than Uoi - as shown in FIG. 2. At the beginning of the second clock, the voltage on the integrator 4 is compared with UQ,, on the comparators 7 and 8. Since the nearest lower reference voltage is UQ,, the control unit 11 supplies signals U4, U5 to inverter 6 to set its transmission coefficient , corresponding to the circular frequency of CO 2. Simultaneously, the control unit 11 supplies to the input 2 of the counter 12 pulses of the generator 10 with a frequency f. The change of the circular frequency can be made, for example, by changing the time constant of the integrators. When switching voltage. to integrator 4 via UQ, control unit 11 receives the signal from comparator 7 and, using the next counting pulse, modulates the circular frequency to a value using inverter 6. At the same time, control unit 11 switches the flow of counting pulses of generator 10 from input 2 to counter 12. At the time of changing the circular frequency, the voltage U at the output of the integrator 4 is - U, U 5; nicj-2 t, -oL). where t, is the duration of the time interval from the beginning of the second clock to the first Shift of the circular frequency. In counter 12, a code N is obtained, the higher bits of the angle code cC N, t,. {- 2 When the voltage goes to integrator 4 via UQI, control unit 11 receives a signal from comparator 8 and, with the arrival of the nearest counting pulse, changes with circular inverter 6 the frequency up to d) .. Simultaneously, the control unit 11 switches the supply of counting pulses from input 2 to input +1 of counter S 12. At the time of changing the circular frequency, the voltage U at the output of the integrator is UU "5m (, 4w24j.A), where tg - the duration of the time interval between two shifts of the circular frequency. In counter 12, the code Mj of the mid bits of the angle code is obtained, "" "t Mutual integration Allows until the moment when the output voltage of the integrator A passes through zero, which is fixed in the control device 11 using the comparator 9. Herewith, U ,, twi3-d. ) .o, “.-b) iaH, t24iH,), where t is the duration of the time interval between the second change of the circular frequency and the end of the second clock. After filling the frequency 4 interval ii in the counter 12, the code N3 is received, the digits of the code of the angle Vl, t t, i. 86 As a result of the transformation, we obtain the sum et- | lH, + Ha4N,., I.e. the same result as in the well-known method. The duration of the second cycle Ijj is equal to 1 .1 f 1 NI V On the third cycle, the integrators 4 and 5 are zeroed out. The reference voltages UQ,, Ujjji should be shaped so that, with any changes, to avoid overflowing the higher bits at maximum values x and avoid mismatch between adjacent groups of bits. An increase in the reference voltages does not lead to the appearance of an additional conversion error (since the value of the lower bits of the older group begins to change when overflowing the bits of the younger group), and only the duration of the second clock increases. The proposed method allows to increase the conversion speed without increasing the error.

Ш У2 УЗW U2 UZ

. I . I

Ш И2 УЗW I2 OUSE

LL ILl i

У у 5Y 5

UU

и,and,

С/огггS / ogg

отfrom

jifj онг 0/7jifj ong 0/7

v.Voc Iv.Voc I

WW

.4 .four

11 eleven

1 I I1 I I

н 2/n 2 /

У/ У2 УЗU / U2 UZ

Claims (1)

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, основанный на преобразовании угла поворота вала в сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, их фазовом детектировании, раздельном интегрировании в течение фиксированного интервала времени и запоминании, взаимном интегрировании первого за- помненного напряжения и инвертированного второго запомненного напряжения до момента достижения одним из интегрируемых напряжений нулевого уровня, преобразовании времени взаимного интегрирования в код, отличающийся тем, что, с целью повьвнения быстродействия преобразования, разделяют время взаимного интегрирования на несколько интервалов, производят взаимное интегрирование в каждом интервале с соответствующей этому интервалу постоянной времени, по достижении одним из интегрируемых напряжений расчетного уровня дискретно увеличивают постоянную времени взаимного интегрирования, определяют величину каждого из интервалов взаимного интегрирования, суммируют временные интервалы взаимного интегрирования с учетом постоянных времени интегрирования в каждом из интервалов .METHOD FOR TRANSFORMING A SHAFT ANGLE IN A CODE, based on converting the angle of rotation of the shaft into alternating current signals, modulated in amplitude as a function of the sine and cosine of the angle of rotation, their phase detection, separate integration over a fixed time interval and memorization, mutual integration of the first voltage and the inverted second stored voltage until one of the integrable voltages reaches zero level, converting the mutual integration time into the code, characterized in that, in order to increase the speed of conversion, divide the time of mutual integration into several intervals, perform mutual integration in each interval with the time constant corresponding to this interval, when one of the integrable voltages of the calculated level reaches the mutual integration time, discrete increase determine the value of each of the intervals of mutual integration, summarize the time intervals of mutual integration, taking into account the constant time integration at each of the intervals. SU.„. 1124358SU. „. 1124358 1124358 21124358 2
SU833632539A 1983-08-12 1983-08-12 Method of encoding shaft turn angle SU1124358A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833632539A SU1124358A1 (en) 1983-08-12 1983-08-12 Method of encoding shaft turn angle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833632539A SU1124358A1 (en) 1983-08-12 1983-08-12 Method of encoding shaft turn angle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1124358A1 true SU1124358A1 (en) 1984-11-15

Family

ID=21078252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833632539A SU1124358A1 (en) 1983-08-12 1983-08-12 Method of encoding shaft turn angle

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1124358A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР J 611237, кл. Q 08 С 9/00, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № 525986, кл. Q 08 С 9/04, 1976. 3. Г. Устройство и принцип действи преобразователей аналог-код. Перевод ГОНТИ 9 4211 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0725622Y2 (en) Evaluation device for digital incremental encoder
SU1124358A1 (en) Method of encoding shaft turn angle
SU942101A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU942098A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU631964A1 (en) Shaft angular position -to-code converter
SU1309314A1 (en) Shift turn angle-to-digital function generator
SU742999A1 (en) Displacement- to-code converter
SU1101857A1 (en) Device for reading graphic information
SU696516A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU607249A1 (en) Displacement-code converter
SU1280698A1 (en) Shaft turn angle-to-digital converter
SU765847A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU843802A1 (en) Device for automatic steering of agricultural sets
SU807051A1 (en) Method of converting rotation angle to voltage
SU1438000A1 (en) Shaft angle digitizer
SU1732417A1 (en) Multiphase former of signals
SU693416A1 (en) Code-to-angle converter
SU674069A1 (en) Displacement- to-numerical-pulse code converter
SU1166276A2 (en) Method of encoding shaft turn angle
SU1283968A1 (en) Shaft turn angle-to-digital converter
SU409262A1 (en) METHOD OF CONVERSION OF ANGLE OF TURNING INTO A CODE
SU1162042A1 (en) Shaft turn angle encoder
SU824255A1 (en) Code-to-phase converter
SU1043704A1 (en) Function angular position-to-code generator
SU840853A1 (en) Digital function generator