SU1162043A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах дл  построени  преобразователей угла код с синусно-косинусными датчиками угла.

Известен преобразователь угла в код, содержащий генератор, выход которого соединен с входом синуснокосинусного датчика угла, последовательно соединенные блок преобразовани  напр жени  в код и блок передачи кода, коммутатор и селектор октанта , первый вход которого с оединен с выходом генератора, второй и третий входы - с соответствующими выходами синусно-косинусного датчика угла и информационными входами коммутатора, а выходы - с управл ющими входами блрка передачи кода и коммутатора, выход коммутатора подключен, к входу бдока преобразовани  напр жени  в код, а третий выход селектора октанта через блок констант - к первому входу блока сложени  кодов, второй вход которого соединен с выходом блока передачи кода, а выход  вл етс  выходом преобразовател  1J .

Недостатком такого преобразовател   вл етс  невысока  точность, обусловленна  погрешностью нелинейности преобразовани .

Наиболее близким техническим решением к данному  вл етс  преобразовaтeл угла поворота вала в код, содержащий генератор,выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика угла, источник эталонного напр жени , выход которого соединей с первым входом нуль-органа, блок преобразовани  напр жени  в код подключенный к последовательно соединенным регистру и посто нному запоминающему устройству, второй вход нуль-органа подключен к первому выходу синусно-косинусного датчика угла, второй выход которого соединен с входом блока преобразовани  напр жени  в код, управл ющий вход регистра соединен с выходом нуль-органа 2j.

Недостатком такого преобразовател   вл етс  динамическа  погрешность вызванна  конечным быстродействием аналого-цифрового преобразовани  выходного напр жени  синусно-косинусного датчика угла.

Цель изобретени  - повышение точ-ности преобразовател  угла поворота вала в код.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор , выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика угла источник эталонного напр жени , выход которого соединен с первым входом нуль-органа, блок преобразовани  напр жени  в код, выход которого подключен к последовательно соединенным регистру и посто нному запоминаю щему устройству, введены коммутатор, блок выборки и хранени , первый и второй элементы задержки и селектор октанта, первый вход которого соединен с выходом генератора, второй и третий входы -.с соответствующими выходами синусно-косинусного датчика угла и подключены к информационным входам коммутатора, первый и второй выходы селектора октантов подключены соответственно к управл ющему входу коммутатора и к первому управл ющему входу регистра, первый выход коммутатора через блок выборки и хранени  подключен к информационному входу блока преобразован и напр жени  в код, а второй выход непосредственно к второму входу нульоргана , выход которого соединен с управл ющим входом блока выборки и хранени  и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с управл ющим входом блока преобразовани  напр жени  в код и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к второму управл ющему входу регистра.

Сущность технического решени  заключаетс  в фиксации мгновенного значени  выходного напр жени  синусно-косинусного датчика угла (в момент времени tj, соответствующий срабатыванию нуль-органа), аналогоцифрового преобразовани  (в момент времени tj, отсто щий от t на врем  , равное апертурному времени блока выборки.и хранени ) и записи результата указанного преобразовани  (в форме пр мого или обратного кода - в зависимости от номера октанта ) в регистр (в момент времени tj, отсто щий от tj на врем  Jit, равное длительности цикла измерени  в блоке преобразовани  напр жени  в код. На чертеже представлена структур на  схема преобразовател . Преобразователь содержит генератор 1, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика угла (СКДУ) 2, источник 3 эталонного напр жени , выход которого соеди нен с первым входом нуль-органа 4, и селектор 5 октанта, первый вход которого соединен с выходом генератора , второй и третий входы - с соответствующими выходами СКДУ и информационньпчи входами коммутатора 6, первый и второй выходы селектора октантов подключены соответствнно к управл ющему входу коммутатора 6 и первому управл ющему входу регистра 7, первый выход коммутатора 6 через блок В выборки и хранени  подключен к информационному входу блока 9 преобразовани  напр жени  в код, а второй выход непосредствен но - к второму входу нуль-органа 4, выход которого соединен с управл ющим входом блока 8 выборки и хранени  и входом элемента 10 задержки, выход которого соединен с управл ющим входом блока 9 преобразовани  напр жени  в код и входом элемента 11 задержки, выход которого подключен к второму управл ющему входу ре гистра 7, выход которого подключен к посто нному запоминающему устройс ву (ПЗУ) 12. Преобразо1 атель угла поворота ва в код работает следующим образом. Напр жение U питани , формируемое генератором 1, подаетс  на обмо ку возбуждени  СКДУ 2, при этом с выходных обмоток СКДУ снимаютс  нап р жени  и., Ujj переменного тока, промодулированные по амплитуде в функций косинуса и синуса угла 1р поворота вала. „ Напр жени  U,, U, подаютс  на селектор 5, который по результатам анализа знака фазы (относительно U) и соотношени  амплитуд этих напр жений определ ет октант угла поворота 1. В зависимости от номера октанта коммутатор 6 управл ющим сигналом с первого выхода селектора 5 устанавливаетс  в положение, при котором к нуль-органу 4в 1, 4, 5и8 октантах подключаетс  напр жение Uj, а к информационному входу блока 8 выборки и хранени  подключаетс  напр жение Uj. Во 2, 3, 6 и 7 октантах к нульоргану 4 подключаетс  напр жение Uj, а к информационному входу блока 8 напр жение U . В момент времени t , соответствующий равенству поданных на входы нульоргана 4 напр жений Ug и , где и - эталонное напр жение с выхода источника 3, U; - выбранное посредством селектора 5 и коммутатора 6 выходное напр жение СКДУ, нуль-орган 4 срабатывает и импульс с его выхода подаетс  на управл ющий вход блока 8,при этом блок 8 переходит в режим Запоминание (до этого он работал в режиме Слежение) и фиксирует мгновенное значение U; поданного на его информационный вход напр жени  U, . Этот же импульс, задержанный Jл лу элементом 10 на врем  и, , равное апертурному времени блока 8, подаетс  (в момент времени tj t +0 ) на управл ющий вход блока 9, которьй вьтолн ет аналого-цифровое преобразование напр жени  UjA(. Импульс с выхода элемента 10, задержанный элементом 11 на врем  At, где At- дли .тельность цикла измерени  в.блоке 9, подаетс  (в момент времени t tj + + At) на второй управл ющий вход регистра 7 и разрешает считывание цифрового эквивашента , сформированного блоком 9 за врем  л t в форме пр мого или обратного кода, что зависит от номера октанта ( в нечетных октантах - в форме пр мого кода, в четных - в форме обратного кода). Номер октанта определ етс  селектором 5, управл ющий сигнал с второго выхода которого подаетс  на первый управл ющий вход регистра 7, устанавлива  его в соответствующее положение . Каждому значению кода, подаваемого с выхода регистра 7 на адресный вход ПЗУ 12, соответствует код истинного значени  угла поворо в указанное ПЗУ заложена калибровочна  таблица, учитывающа  нелинейность характеристики преобразовани  и построенна  таким образом , чтобы обеспечивалась линей- на  зависимость между выходным кодом и значением входного параметра (jf . Например, в 1-м октанте (U, и, ,Uj и) в момент времени , соответствующий выполнению равенствл. и 9 Чд cos (и t, cos if , (1) фиксируетс  блоком 8 мгновенное значение напр жени  Uj и созсо ч sincp. 5 которое с учетом (1) можно представить в следующем виде: Uj Uj- tgcf(2) Это напр жение кодируетс  в блоке 9, а результат кодировани  в форме пр мого кода N F(tgcfl) зано ситс  в регистр 7. В ПЗУ 12 заложен калибровочна  таблица вида arc tg N поэтому на его выходе имеем код, св занный с углом ср линейной зависи мостью; В остальных, октантах процесс измерени  осуществл етс  аналогично, при этом результат измерени  не зависит от амплитуды, формы и частоты напр жени  Up питани . 3 В преобразователе используютс  стандартные цифровые элементы. В частности, коммутатор 6 выполнен на интегральных микросхемах К 143 KTI (два корпуса), блок 8 выборки и хранени  вьтолнен в виде операционного усилител  типа К 140 УД 12 с переключаемым генератором тока, элементы задержки выполнены в виде интегрального компаратора 521 САЗ с запоминающим конденсатором на входе, селектор октанта вьтолнен на базе фазовых детекторов и компаратора. Экономический эффект от исполь .зовани  преобразовател  определ етс  его техническим преимуществом.

Claims (1)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий генератор, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика угла, источник эталонного напряжения, выход которого соединен с первым входом нуль—органа, блок преобразования напряжения в код, выход которого подключен к последовательно соединенным регистру и постоянному запоминающему устройству, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены коммутатор, блок выборки и хранения, первый и второй элементы задержки и селектор октанта, первый вход которого соединен с выходом генератора, второй и третий входы - с соответствующими вы ходами синусно-косинусного датчика угла и подключены.к-информационным входам коммутатора, первый и второй выходы селектора октантов подключены соответственно к управляющему входу коммутатора и к первому управляющему входу регистра, первый выход коммутатора через блок выборки и хранения подключен к информационному входу блока преобразования напряжения в код, а второй выход непосредственно - к второму входу нульоргана, выход которого соединен с управляющим входом блока выборки и хранения и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом блока преобразования напряжения в код и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к второму управляющему входу регистра.

   (19) >