SU1162042A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Description

Изобретение относится к области

автоматики и вычислительной техники

и может быть использовано в информационно-измерительных системах для

построения аналого-цифровых преобра- 5

• зователей угловых перемещений.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный вращающийся трансформатор, обмотка возбуждения которого 10 подключена к источнику питания, а синусная и косинусная обмотки - к сигнальным входам коммутатора и к первым двум входам селектора октантов, третий вход которого подключен к источ- 15 нику питания, первый' и второй выходы - к управляющим входам коммутатора и блока передачи кода соответственно, а третий выход - к первому входу сумматора, блок преобразования 20 напряжения в код, вход которого подключен к выходу коммутатора, а выход через блок передачи кода - к второму входу сумматора [ΐ(].

Недостатком такого преобразовате— 25 ля является низкая точность, обусловленная наличием погрешности, вызванной нелинейной зависимостью амплитуды кодируемого напряжения от угла

поворота. 30

ι

Известен преобразователь, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, обмотка возбуждения . которого подключена к источнику питания, блок сравнения и запоминающий 35 блок, источник эталонного напряжения и последовательно соединенные блок преобразования напряжения в код и регистр, причем одна из выходных обмоток синусно-косинусного вращающе- 40 гося трансформатора подключена к входу блока преобразования напряже> ния в код, а другая - к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника эта- 45 лонного напряжения, а выход - с управляющим входом регистра, выход которого подключен к входу запоминающего блока, выход которого является . выходом устройства [2(] г 50

Недостатком этого преобразователя является низкая точность, обусловленная динамической погрешностью аналого-цифрового преобразования одно- 55 го из выходных напряжений синуснокосинусного вращающегося трансформатора.

Наиболее близким техническим реше-* нием к данному является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, обмотка возбуждения которого подключена к источнику питания, а синусная и косинусная обмотки - к сигнальным входам коммутатора и к первым двум входам селектора октантов, третий вход которого подключен к источнику питания, первый и второй выходы селектора октантов подключены к управляющим входам, коммутатора и блока передачи кода соответственно, а третий выход - к первому входу сумматора, блок сравнения, выход которого подключен к управляющему входу сумматора и к нулевому входу триггера, выход которого соединен с управляющим входом запоминающего блока и с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход к входу счетчика, выходы разрядов которого подключены к второму входу сумматора непосредственно и через блок передачи кода к адресному входу запоминающего блока, блок преобразования переменного напряжения в постоянное и цифро-аналоговый преобразователь, которые входят в состав блока преобразования напряжения в код, вход которого подключен к выходу коммутатора, первый выход к единичному входу триггера, а второй выход - к первому входу цифрового блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока [3] .

Недостатком этого устройства является невысокое быстродействие, обусловленное затратами времени на аналого-цифровое преобразование.

Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя.

I

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, обмотка возбуждения которого подключена к источнику питания, а синусная и косинусная обмотки к сигнальным входам коммутатора и к первым двум входам селектора октантов, третий вход которого подключен к источнику питания, первый и второй выходы селектора октантов

3

1162042

подключены к управляющим входам коммутатора и блока передачи кода соответственно, а третий выход к первому входу сумматора, блок сравнения, выход которого подключен к 5 управляющему входу сумматора и к нулевому входу триггера, выход которого- соединен с управляющим входом запоминающего блока и с первым входом элемента И, второй вход которо- ,о .го подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к входу счетчика, выходы разрядов которого подключены к второму входу сумматора непосредственно и через блок передачи кодов к 15 адресному входу запоминающего блока, введены блок преобразования переменного напряжения в постоянное и цифро- _> аналоговый преобразователь, выход коммутатора через блок преобразова- 20 ния переменного напряжения в постоянное подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя, вход которого под- 25 ключен к выходу запоминающего блока, а единичный вход триггера подключен к тактовому входу преобразователя.

Блок сравнения выполнен аналоговым.

На чертеже показана структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит синуснокосинусный· вращающийся трансформатор (СКВТ) 1, обмотка возбуждения которого подключена к источнику 2 питания, 35 а синусная и косинусная обмотки - к сигнальным входам коммутатора 3 и к первым двум входам селектора 4 октантов, третий вход которого подключен к источнику питания, первый и 40 второй выходы селектрра 4 октантов подключены к управляющим входам коммутатора и блока 5 передачи кода, а третий выход - к первому входу сумматора 6, выход которого является вы-45_? ходом преобразователя, блок 7 преобразования переменного напряжения в постоянное, вход которого подключен к выходу коммутатора 3, а выход - к первому входу аналогового блока 8 - 50

сравнения, выход которого подключен к управляющему входу сумматора и к нулевому входу (К.) триггера 9, единичный. вход (8)⁴ которого соединен с тактовым входом 10 преобразователя, 55 а выход - с управляющим входом запоминающего блока 11 и с первым входом элемента И 12, второй вход которого

подключен к выходу генератора 13 импульсов, а выход - к входу счетчика 14, выход которого подключен к второму входу сумматора 6 непосредственно и к адресному входу запоминающего блока 11 через блок 5 передачи кода, и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 15, вход которого подключен к выходу запоминающего блока, а выход - к второму входу блока 8 сравнения.

Преобразователь работает следующим образом.

СКВТ 1 запитывается напряжением и„ переменного тока, формируемым источником 2 питания. С выходных синусной и косинусной обмоток СКВТ снимаются напряжения 11, и < переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла V поворота вала.

Анализ знака фазы и соотношения амплитуд напряжений и, и и₂ с помощью селектора 4 дает возможность разделения полного диапазона изменения угла поворота V на восемь участков по 45° каждый. Код Ν< номера участка определяется селектором 4 октантов и передается с его третьего выхода на первый вход сум-: матора 6. Селектор 4, кроме того, используется для формирования сигналов, управляющих в зависимости от номера участка коммутатора 3 и блоком 5 передачи кода. Сигнал с первого выхода селектора 4 устанавливает коммутатор 3 в положение, при котором к блоку 7 в 1, 4, 5 и 8 октантах подключается напряжение синусной обмотки СКВТ, а во 2, 3, 6 и 7 октантах - напряжение ϋ₂ косинусной обмотки СКВТ. Сигнал с втррого выхода селектора 4 устанавливает блок 5 в положение, при котором к адресному входу запоминающего блока 11 подключаются прямые выходы разрядов счетчика 14 в нечетных октантах и инверсные выходы - в четных.

Напряжение переменного тока и,или ϋ₂, выбранное посредством селектора 4 и управляемого им коммутатора 3, подается на вход блока 7 и преобразуется им в напряжение постоянного тока. Блок 7 выполнен в виде стандартного измерительного преобразователя по уровню амплитудного значения. Функции этого блока может выполнять также элемент выборки и

1162042

6

5 .

запоминания. Напряжение и; с выхода блока 7 подключается к входу аналогового блока 8 сравнения и сравнивается с развертывающим напряжением и_р, которое формируется посредством запоминающего блока 11 и ЦАП 15. Блок 8 сравнения может быть выполнен в виде интегрального компаратора. Запоминающий блок 11 представляет собой ПЗУ, в которое записаны квантованные уровни синусоиды - по закону, соответствующему нелинейной зависимости напряжения П; от угла поворота V в диапазоне 0-45 его изменения. Изменению кода на адресном входе этого блока соответствует воспроизведение на его выходе по указанному закону развертывающего кода ϋ_ρ, который посредством ЦАП 15 преобразуется в напряжение Ц_р.

На вход 10 преобразователя поступают тактовые импульсы, каждый из которых задает начало текущего цикла измерения, Очередной тактовый им.пульс устанавливает триггер 9 в положение "1". С этого момента времени начинается операция преобразования напряжения и; в код с одновременной линеаризацией характеристики преобразования за счет нелинейной развертки напряжения и_р. Потенциал высокого уровня, соответствующего уровню "1", с единичного выхода триггера 9 подается на управляющий вход запоминающего блока 11, разрешая его рабсщ-у, на управляющий вход элемента И 12, который открывается и пропускает счетные импульсы генератора 13

на вход счетчика 14. Содержимое счетчика 14 увеличивается, и его прямой или обратный код подается на адресный вход блока 11. Выходной код Ν_ρ блока 11 преобразуется посредством ЦАП 15 в напряжение и_р, которое сравнивается си;.

В момент времени С , соответствующий выполнению равенства и; = Ир, блок 8 сравнения срабатывает, и импульс с его выхода возвращает триггер 9 в исходное положение "0", поступление импульсов в счетчик 14 прекращается . Кроме того, этот импульс поступает на управляющий вход сумматора 6 и разрешает выполнение им операции сложения кодов N = N; + Ν₂,где Ν₂ код в счетчике 14, фиксируемый в момент времени 6, . Так как ир изменяется во времени по закону, соответствующему зависимости амплитудного значения и; от угла Μ , то код Ν₂, получаемый путем заполнения интервала Ьц - импульсами генератора 13 и подсчета этих импульсов счетчиком 14, оказывается пропорциональным V в пределах октанта, а код N ? снимаемый с выхода сумматора 6, отображает угол поворота V во всем диапазоне 0-360^ его изменения.

В результате быстродействие такого преобразователя повышается за счет исключения преобразования выходных напряжений СКВТ в код перед выполнением операции сравнения.

• Экономический эффект от использования преобразователя определяется его техническим преимуществом.

1-162042

Claims (3)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, обмотка возбуждения которого подключена к источнику питания, а синусная и косинусная обмотки - к сигнальным входам коммутатора и

к первым двум входам селектора октантов, третий вход которого подключен к источнику питания, первый и второй выходы селектора октантов подключены к управляющим входам коммутатора и блока Передачи кода соответственно, а третий выход - к первому входу сумматора, блок сравненич, выход которого подключен к управляющему входу сумматора и к нулевому входу триггера, вькод которого соединен с управляющим входом запоминающего блока и с первым входом элемента И, второй.вход которого подключен к вькоду генератора импульсов, а выход - к входу счетчика, выходы разрядов которого подключены к второму входу сумматора непосредственно и через блоки передачи кода к адресному входу запоминающего блока, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в _Λ

него введены блок преобразования 3

переменного напряжения в постоянное и цифро-аналоговый преобразователь, вькод коммутатора через блок преобразования переменного напряжения в постоянное подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с вькодом цифроаналогового преобразователя, вход которого подключен к вькоду запоминающего блока, а -единичный вход триггера подключен к тактовому входу преобразователя.

2. Преобразователь по π. 1, отличающийся тем, что блок сравнения выполнен аналоговым.

5и „„ 1162042

>

1 1162042