SU1149408A1

SU1149408A1 - Angular displacement encoder

Info

Publication number: SU1149408A1
Application number: SU823509857A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Карпов
Original assignee: Гомельский политехнический институт
Priority date: 1982-11-09
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1985-04-07

Abstract

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВБ1Х ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД, содержащий генератор, выход которого подключен к входу источника парафазных сигналов, первый и второй выходы которого подключены к входам первого сумматора, выход которого подключен к первому входу синусно-косинусного датчика, входы второго сумматора подключены к третьему и четвертому выходам источника парафазных сигналов , а выход - к второму входу синуснокосинусного датчика, первый компаратор, выход которого подключен к первому входу преобразовател временного интервала в код, выход генератора подключен к второму входу преобразовател временного интервала в код, отличающийс тем, что, с целью повышени температурной стабильности преобразовател , в него введены три преобразовател частоты, два компаратбра выход синусно-косинусного датчика подключен к первым входам первого и второго преобразователей частоты, вторые входы которых подключены соответственно к второму и первому выходам источника парафазных сигналов, входы третьего преобразовател частоты подключены к первому и второму выходам источника парафазных сигналов , выход второго преобразовател частоты через второй компаратор подключен к третьему входу преобразовател временного интервала в код, выход третьего преобразовател частоты через третий компаратор подключен к четвертому входу преобразовател временного интервала в код, выход первого преобразовател частоты соединен с входом первого компаратора. 2.Преобразователь по п. 1. отличающийс тем, что источник парафазных сигналов содержит два гетеродина и два фазоI сдвигающих элемента, входы гетеродинов объединены, вл ютс входом источника (Л парафазных сигналов, выходы первого и второго гетеродинов подключены к входам соответственно первого и второго фазосдвигающих элементов и вл ютс первым и вторым выходами источника парафазных сигналов, а выходы первого и второго фазосдвигающих элементов вл ютс соответственно третьим и четвертым выходами ис4 точника парафазных сигналов. 3.Преобразователь по п. I, отличаюСО щийс тем, что преобразователь частоты 4 содержит последовательно соединенные о умножитель и фильтр, входы умножител 00 вл ютс входами преобразовател частоты, а выход фильтра вл етс выходом преобразовател частоты.1. CONVERTER OF ANGLE OF DISPLACEMENT INTO A CODE, containing a generator, the output of which is connected to the input of a source of paraphase signals, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the first adder, the output of which is connected to the first input of a sine-cosine sensor, the inputs of the second adder are connected to the third and fourth the outputs of the paraphase signal source, and the output to the second input of the sine-sinus sensor, the first comparator, the output of which is connected to the first input of the time interval converter in the code, output The generator is connected to the second input of the time converter in the code, characterized in that, in order to increase the temperature stability of the converter, three frequency converters are entered into it, two comparative outputs of the sine-cosine sensor are connected to the first inputs of the first and second frequency converters, the second inputs which are connected respectively to the second and first outputs of the source of paraphase signals, the inputs of the third frequency converter are connected to the first and second outputs of the source paraff communication signals, an output of second frequency converter via a second comparator connected to the third input of the transducer in slot code, the third frequency converter output via a third comparator connected to the fourth input time slot transducer to the code of the first frequency converter output is connected with the input of the first comparator. 2. The converter according to claim 1. characterized in that the source of the paraphase signals contains two local oscillators and two phase I shifting elements, the local oscillator inputs are combined, are the source input (L paraphase signals, the first and second local oscillator outputs are connected to the inputs of the first and second phase-shifting elements and are the first and second outputs of the paraphase source, and the outputs of the first and second phase shifting elements are the third and fourth outputs of the paraphase source, respectively. 3. A converter according to claim I, characterized in that the frequency converter 4 comprises series-connected multiplier and filter, the inputs of multiplier 00 are the inputs of the frequency converter, and the output of the filter is the output of the frequency converter.

Description

Изобретение относитс к автоматике, вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных и автоматических системах дл преобразовани угловых и линейных перемещений в цифровой код.The invention relates to automation, computer technology and can be used in information-measuring and automatic systems for converting angular and linear movements into a digital code.

Известен преобразователь угловых перемещений в код, содержащий генератор, выходы которого соединены с входами двух гетеродинов и одним из входов выходного устройства, фазовращатель на основе синусно-косинусного датчика (СКД), два преобразовател частоты, выходы которых через компараторы соединены с входами выходного устройства, одни из входов преобразователей частоты соединены с выходом одного из гетеродинов, другой вход одного из преобразователей частоты соединен с выходом СКД, а другой вход другого преобразовател частоты - с выходом другого гетеродина 1.A known converter of angular movements into a code containing a generator, the outputs of which are connected to the inputs of two local oscillators and one of the inputs of the output device, a phase shifter based on a sine-cosine sensor (ACS), two frequency converters whose outputs are connected to the inputs of the output device through the comparators, one from the inputs of the frequency converters are connected to the output of one of the local oscillators, the other input of one of the frequency converters is connected to the output of the ACS, and the other input of the other frequency converter - from the output om another oscillator 1.

Недостатком преобразовател вл етс невысока температурна стабильность, вызванна изменением фазовых сдвигов вносимых линией св зи и самим синуснокосинусным датчиком при изменении температуры окружающей среды.The disadvantage of the converter is the low temperature stability caused by the change in phase shifts introduced by the communication line and the sine-co-sine sensor itself as the ambient temperature changes.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс преобразователь угловых перемещений в код, содержащий генератор, выход которого подключен к источнику парафазных сигналов, первый и второй выходы которого подключены к входам первого сумматора, выход которого подключен к первому входу синуснокосинусного датчика, входы второго сумматора подключены к третьему и четвертому выходам источника парафазных сигналов, а выход - к второму входу синусно-косинусного датчика, выход которого через последовательно соединенные фильтр нижних частот, фазочувствительный детектор и компаратор подключен к первому входу преобразовател временного интервала в код, п тый выход источника парафазных сигналов подключен к второму входу преобразовател временного интервала в код, третий вход которого подключен к щестому выходу источника парафазных сигналов, седьмой выход которого подключен к другому входу фазочувствительного детектора 2.The closest to the invention to the technical essence is an angular displacement transducer into a code that contains a generator, the output of which is connected to a paraphase source, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the first adder, the output of which is connected to the first input of the sine-sinus transducer, the inputs of the second adder are connected to the third and fourth outputs of the source of paraphase signals, and the output to the second input of the sine-cosine sensor, the output of which is through series-connected filters low pass, phase-sensitive detector and comparator are connected to the first input of the time interval into code converter; the fifth output of the paraphase source is connected to the second input of the time interval converter into the code, the third input of which is connected to the secondary output of the paraphase source, the seventh output of which is connected to another input of the phase-sensitive detector 2.

Недостатком известного преобразовател вл етс его невысока температурна стабильность.A disadvantage of the known converter is its low temperature stability.

Цель изобретени - повыщение температурной стабильности преобразовател .The purpose of the invention is to increase the temperature stability of the converter.

Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователь угловых перемещений в код, содержащий генератор, выход которого подключен к входу источника парафазных сигналов, первый и второй выходы которого подключены к входам первогоThe goal is achieved by the fact that in an angular displacement transducer into a code containing a generator, the output of which is connected to the input of the source of paraphase signals, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the first

сумматора, выхо, г.огдрпго подключен к первому входу скнусио-косинусного датчика, входы второго сумматора подключены к третьему и четвертому выходам источникаadder, output, gogrpogo is connected to the first input of the sknusio-cosine sensor, the inputs of the second adder are connected to the third and fourth outputs of the source

парафазных сигналов, а выход - к второму входу синусно-косинусного датчика, первый компаратор, выход которого подключен к первому входу преобразовател временного интервала в код, выход генератора подключен к второму входу преобразовател временного интервала в код, введены три преобразовател частоты, два компаратора , выход синусно-косинусного датчика подключен к первым входам первого и второго преобразователей частоты, вторые входы которых подключены соответственно к второму и первому выходам источника парафазных сигналов, входы третьего преобразовател частоты подключены к первому и второму выходам источника парафазных сигналов, выход второго преобразовател частоты через второй компаратор подключен к третьему входу преобразовател временного интервала в код, выход третьего преобразовател частоты через третий компаратор подключен к четвертому входу преобразовател временного интервала в код, выход первого преобразовател частоты соединен с входом первого компаратора.paraphase signals, and the output to the second input of the sine-cosine sensor, the first comparator, the output of which is connected to the first input of the time interval converter in the code, the generator output is connected to the second input of the time converter in the code, three frequency converters, two comparators are entered, the output A sine-cosine sensor is connected to the first inputs of the first and second frequency converters, the second inputs of which are connected respectively to the second and first outputs of the paraphase source, the inputs The third frequency converter is connected to the first and second outputs of the paraphase source, the output of the second frequency converter through the second comparator is connected to the third input of the time interval converter in the code, the output of the third frequency converter through the third comparator is connected to the fourth input of the time converter to the code, the output of the first converter frequency is connected to the input of the first comparator.

При этом источник парафазных сигналов содержит два гетеродина и два фазосдвигающих элемента, входы гетеродинов объединены, вл ютс входом источника парафазных сигналов, выходы первого и второго гетеродинов подключены к входам соответственно первого и второго фазосдвигающих элементов и вл ютс первымThe source of paraphase signals contains two heterodyne and two phase-shifting elements, the inputs of the heterodyne are combined, are the input of the source of paraphase signals, the outputs of the first and second heterodyne are connected to the inputs of the first and second phase-shifting elements and are the first

и вторым выходами источника парафазных сигналов, а выходы первого и второго фазосдвигающих элементов вл ютс соответственно третьим и четвертым выходами источника парафазных сигналов.and the second outputs of the paraphase signal source, and the outputs of the first and second phase-shifting elements are respectively the third and fourth outputs of the paraphase signal source.

Кроме того, преобразователь частоты содержит последовательно соединенные умножитель и фильтр, входы умножител вл ютс входами преобразовател частоты, а выход фильтра вл етс выходом преобразовател частоты.In addition, the frequency converter contains a series-connected multiplier and a filter, the multiplier inputs are the frequency converter inputs, and the filter output is the output of the frequency converter.

Функциональна схема преобразовател представлена на чертеже.The functional diagram of the converter is represented in the drawing.

Преобразователь содержит генератор 1, источник 2 парафазных сигналов, состо щий из гетеродинов 3 и 4 и фазосдвигающихThe converter contains a generator 1, a source of 2 paraphase signals consisting of local oscillators 3 and 4 and phase-shifting

элементов 5 и 6, сумматоры 7 и 8, синуснокосинусный датчик 9, преобразователи 10-12 частоты, компараторы 13-15, преобразователь 16 временного интервала в код.elements 5 and 6, adders 7 and 8, sine-sinus sensor 9, frequency converters 10-12, comparators 13-15, time converter 16 into a code.

Преобразователь работает следующигуThe converter works as follows.

образом.in a way.

Частота задающего генератора 1 с помощью гетеродинов 3 и 4 источника 2 парафазных сигналов преобразуетс в синусоидальные колебани частот Ш и vs а с помощью фазосдвигающих элементов 5 и 6 начальна фаза этих колебаний сдвигаетс на четверть периода (на частоте uTi - на+5Г/2, а на частоте тд - на-5/2). На выходах сумматоров 7 и 8 формируютс напр жени Е, Ej coswi t-l-Е, cos lOi t, Ej EI sin UTit-E sin , которые используютс дл питани синуснокосинусного датчика 9, в результате выходное напр жение датчика 9 Ее Е, KTPI cos(u;it-с +,) +Ea-KrpaCosx (Wii+d.f), где Кт|1,иКг -коэффициенты трансформации; А г-фазовые сдвиги, вносимые самим датчиком 9 и линией св зи, соответственно на частотах ш, и щ-. Это напр жение подаетс на одни из входов преобразователей 10 и 11 частоты, на другие входы которых подаютс периодические сигналы с выходов гетеродинов 3 и 4 (в преобразователе 12 частоты преобразуютс частоты с выходов гетеродинов 3 и 4), после перемножени и фильтрации разностной частоты преобразовател ми 10-12 частоты на 13- 15 будут слевходах компараторов дующие сигналы и io Ед - Krfe- К„ч„ ), Uii Ej-Krp, KMitCOstat-dt.+А ), Uiz Е-Кпч1г cos.t, где л lOt -Wt. С помощью компараторов 13-15 эти сигналы согласуютс с преобразователем 16 временного интервала в код, в котором выдел ютс начальные фазы сигналов Uio и. и 11 относительно сигнала и, с последующим преобразованием в код и нахождением полусуммы. В результате на выходе преобразовател 16 будет код, пропорциональный угловому перемещению N,. (Ч Ytc,/2 - d( -f (А- jg/2, где Чи -1 Yio -rf. - JBi По сным повыщение температурной стабильности преобразовател . Пусть индуктивное сопротивление статорных цепей на частотах иг,, и ш равно Х, и Х (гдеХ Хг + ДХ), учитыва что Х,(2 Z , гд1е Z-активное сопротивление статорных цепей,тогда -arctj-j -T « ife - -XI Тогда фазовый сдвиг, вносимый самим СКД, в выходном результате преобразовател про вл етс в виде величины - - .. - :e -jk;fe; Как видно из этого выражени , фазовый сдвиг, вносимый самим СКД, значительно снижен по сравнению с известным устройством . При изменении сопротивлени меди на д Г , обусловленного изменением температуры , имеем ir ()/2.- -traСуммарное изменение фазового сдвига, обусловленного температурным х дрейфом сопротивлени меди обмоток возбуждени СКД, имеет величину (гут -)-ilr Как видно из изложенного,фазовый сдвиг, вносимый СКД, и его изменени в предлагаемом устройстве уменьщаютс в .Л /2 Щг раз. Кроме того, фазовый сдвиг, вносимый линией св зи, в устройстве также ослаблен в Л. /2 Wj раз.The frequency of master oscillator 1 with the help of local oscillators 3 and 4 of source 2 of paraphase signals is converted into sinusoidal oscillations of frequencies W and vs, and with the help of phase-shifting elements 5 and 6, the initial phase of these oscillations is shifted by a quarter of a period (at a frequency uTi - + 5G / 2, and on frequency td - on-5/2). The outputs of the adders 7 and 8 form voltages E, Ej coswi tl-E, cos lOi t, Ej EI sin UTit-E sin, which are used to power the sine-sinus-sine sensor 9, as a result of the output voltage of the sensor 9 Her E, KTPI cos ( u; it-с +,) + Ea-KrpaCosx (Wii + df), where Kt | 1, and Kg are transformation coefficients; And the g-phase shifts introduced by the sensor 9 and the communication line, respectively, at frequencies w, and n. This voltage is applied to one of the inputs of frequency converters 10 and 11, the other inputs of which receive periodic signals from the outputs of the local oscillators 3 and 4 (frequency converter converts the frequencies from the outputs of the local oscillators 3 and 4) after multiplying and filtering the difference frequency converters 10-12 frequencies at 13-15 will be left of the comparators blowing signals and io Un - Krfe-K „h„), Uii Ej-Krp, KMitCOstat-dt. + A), Uiz E-Kpch1g cos.t, where l lOt - Wt. With the help of comparators 13-15, these signals are matched with a time slot converter 16 into a code in which the initial phases of the signals Uio and are distinguished. and 11 with respect to the signal and, with subsequent conversion into a code and finding a half-sum. As a result, the output of the converter 16 will be a code proportional to the angular displacement N ,. (H Ytc, / 2 - d (-f (A - jg / 2, where Chi -1 Yio -rf. - JBi) Increase the temperature stability of the converter. Let the inductive resistance of the stator circuits at the frequencies i ,, ,, and ш be equal to X, and X (where XHg + DX), taking into account that X, (2 Z, d1e Z-active resistance of stator circuits, then -arctj-j -T "ife - -XI Then the phase shift introduced by the DCS itself, in the output result of the converter is in the form of the value - - .. -: e -jk; fe; As can be seen from this expression, the phase shift introduced by the SKD itself is significantly reduced compared to the known device. When the resistance changes Neither copper per dG due to temperature change, we have ir () /2.- -tra. The total change in phase shift caused by temperature x drift of copper resistance of excitation windings of ACS has the value (gut -) - ilr As can be seen from the above, the phase shift, the SKD is introduced, and its changes in the proposed device are reduced by .L / 2 Schr times.In addition, the phase shift introduced by the communication line in the device is also weakened L. / 2 Wj times.

Claims

1. A CONVERTER OF ANGULAR MOVEMENTS TO A CODE containing a generator, the output of which is connected to the input of a phase-phase signal source, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the first adder, the output of which is connected to the first input of the sine-cosine sensor, the inputs of the second adder are connected to the third and fourth paraphase signal source outputs, and the output to the second input of the sine-wave sine sensor, the first comparator, the output of which is connected to the first input of the time interval converter into code, the output is gene the ator is connected to the second input of the time interval converter into a code, characterized in that, in order to increase the temperature stability of the converter, three frequency converters are introduced into it, two comparator outputs of the sine-cosine sensor are connected to the first inputs of the first and second frequency converters, the second inputs of which connected to the second and first outputs of the paraphase signal source, respectively, the inputs of the third frequency converter are connected to the first and second outputs of the paraphase signal source The output of the second frequency converter through the second comparator is connected to the third input of the time interval converter to code, the output of the third frequency converter through the third comparator is connected to the fourth input of the time interval converter to code, the output of the first frequency converter is connected to the input of the first comparator.

2. The converter according to π. 1. characterized in that the source of the paraphase signals contains two local oscillators and two phase-q shifting elements, the inputs of the local oscillators ® are combined, are the input of the source of the phase signals, the outputs of the first and second IV heterodyne are connected to the inputs 1A of the first and second phase-j * shifting elements and are the first and second outputs of the source of paraphase signals, and the outputs of the first and second phase-shifting elements are respectively the third and fourth outputs of the source of paraphase signals.

3. The converter according to π. 1, characterized in that the frequency converter contains a series-connected multiplier and filter, the inputs of the multiplier are the inputs of the frequency converter, and the output of the filter is the output of the frequency converter.

>