SU1166305A1

SU1166305A1 - Method of encoding shaft turn angle

Info

Publication number: SU1166305A1
Application number: SU823393588A
Authority: SU
Inventors: Ирина Викторовна Баскакова; Людмила Ивановна Головина; Вадим Викторович Меер; Александр Иванович Перепелкин
Original assignee: Рязанский Радиотехнический Институт
Priority date: 1982-02-11
Filing date: 1982-02-11
Publication date: 1985-07-07

Abstract

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, основанный на предварительном преобразовании угла поворота в исходные напр жени переменного тока с тригонометрической зависимостью огибающей каждого напр жени от угла поворота и сдвигом огибающих по фазе, кратным 90, последующем преобразовании этих напр жений в систему многофазных сигналов, каждый из которых по отношению к соседним сдвинут на фазе огибающей на угол, равный требуемой дискретности преобразовани , и последующем сравнении напр жени системы многофазных сигналов с нулевым уровнем с Представлением результата сравнени в виде числа отсчетных импульсов посто нной амплитуды, отличающийс тем, что, с целью повышени точности преобразовани , дл формировани системы многофазных сигналов в первом квадранте принимают одно из двух исходных напр жений за опорное, уравнивают второе напр жение по амплитуде с опорным, векторно складывают уравненные исходные напр жени , полученное первичное су 1арное напр жение уравнивают по амплитуде с опорным напр жением, затем попарно векторно складьгеают его с опорным и уравненными исходными напр жени ми, а полученные вторичные суммарные напр жени вновь (Л уравнивают по амплитуде с опорным напр жением и затем попарно векторно складывают их с уравненными напр жени ми , полученными в результате предьщущих действий, вл ющимис ближайшими к вторичным по фазовому сдвигу огибающих, а указанные Од действи производ т число раз, Од определ емое требуемой дискретносоо тью преобразовани , при этом в других квадрантах описанные дл первоСП го квадранта операции, выполн ютс аналогичньм образом.METHOD OF CONVERTING ANGLE OF SHIFTING THE SHAFT INTO A CODE based on a preliminary conversion of the angle of rotation to the initial AC voltage with a trigonometric dependence of the envelope of each voltage on the angle of rotation and shift of the envelopes by a phase multiple of 90, the subsequent conversion of these voltages into a system of multiphase signals, of which, with respect to the neighboring ones, are shifted in the phase of the envelope by an angle equal to the required conversion resolution, and the subsequent comparison of the voltage of the multiphase signal system with a zero level with a representation of the comparison result as a number of reference pulses of constant amplitude, characterized in that, in order to increase the accuracy of the conversion, to form a system of multiphase signals in the first quadrant, they take one of the two initial voltages as the reference voltage, equalizing the second voltage to the amplitude with the reference, vectorial equalized initial voltages are added, the resulting primary pressure is equalized in amplitude with the reference voltage, then it is added in pairs vectorially and the resulting secondary total voltages are again (L equalize in amplitude with the reference voltage and then in pairs vectorially add them to the equalized voltages obtained as a result of previous actions that are closest to the secondary in phase shift envelopes, and the indicated odds are performed a number of times, od, determined by the required discrete transform, while in the other quadrants the operations described for the first-ite quadrant are performed similarly th.

Description

1 . . Изобретение относитс к автоматике , конкретно к способам преобразовани углового положени вала в код, и может использоватьс дл преобразовани формы представлени информации в автоматизированных сис темах. Известен способ преобразовани угла поворота вала в код, основанны на предварительном преобразовании угла поворота в исходные напр жени переменного тока с тригонометри ческой зависимостью огибающей каждо го напр жени от угла поворота и сдвигом йгибающих по фазе, кратным 90, последующем преобразовании эти напр жений в систему многофазных си налов, каждый из которых по отношению к Соседним сдвинут по фазе огибающей на угол., равный дискретности преобразовани , и формировании отсчетныХ импульсов посто нной амплитуды Cl, Недостатком этого способа вл ет с низка разрешающа способность, обусловленна принципом формировани -системы многофазных сигналов. Наиболее близким к изобретению вл етс способ преобразовани угла поворота вала в код, основанный на предварительном преобразовании угла поворота в исходные напр жени пере менного тока с тригонометрической зависимостью огибающей каждого напр жени от угла поворота и сдвигом огибакицих по фазе, кратным 90, последующем преобразовании этих напр жений- в систему многофазных сигналов , каждый из которых по отношению к соседним сдвинут по фазе огибающей на угол, равный требуемой дискретности преобразовани , и последую щем сравнении напр жений системы многофазных сигналов с нулевым уров нем с представлением результата сра нени в виде числа отсчетных импуль сов посто нной амплитуды. Многофазна система сигналов образуетс в результате сложени ортогональных напр жений с умножением их амплитуд на соответствующие масштабные коэффициенты А и В, св занные между В собой соотношением -г tgoi, причем неточность преобразовани по данному способу обусловлена трансформацией погрешности tf козффициента пер вичного преобразовани угла поворо5 та в исходные напр жени и погрешности «Л установки указанных масштабных коэффициентов с удельным весом , равным . дл каждого из углов d многофазной системы сигналив .2, Однако дл известного способа характерна недостаточна точность, обусловленна суммарным вли нием i. с одинаковым удельным весом (1) на погрешность формировани угла. . Цель изобретени - повьшение точности преобразовани угла поворота вала в. код. Поставленна цель достигаетс тем, что при способе преобразовани угла поворота вала в код, основанном на предварительном преобразовании угла поворота в исходные напр жени переменного тока с тригонометрической зависимостью огибающей каждого напр жени от угла поворота и сдвигом огибающих по фазе, кратным 90°, последующем преобразовании этих напр жений в систему многофазных сигналов, каждый из которых по отношению к соседним сдвинут по фазе огибающей на угол, равный требуемой дискретности преобразовани , И последующем сравнении напр жений системы многофазных сигналов с нулевым уровнем с представлением результата сравнени в виде числа отсчетных импульсов посто нной амплитуды, дл формировани системы многофазных сигналов в первом кнадрйнте одно из двух исходных напр жений принимают за опорное, уравнивают второе напр жение по амплитуде с опорным, векторно складывают уравненные исходные .напр жени , полученное первичное суммарное напр жение уравнивают по амплитуде с опорным напр жением, затем попарно векторно складывают его q. опорным и уравненными исходными напр жени ми , а полученные вторичные суммарные напр жени вновь уравнивают по амплитуде с опорным напр жением и затем попарно векторно складывают их с уравненными напр жени ми, полученными в результате предьщущих действий, вл ющимис ближайшими к вторичным по фазовому сдвигу огибающих, а указанные действи про вод т число раз, определ емое требуемой дискретностью преобразовани при этом в других квадрантах описан ные дл первого квадранта операции выполн ютс аналогичным образом. i На фиг. 1 приведена векторна диаграмма амплитуд напр жени , по сн кща принцип формировани системы многофазньк сигналов; на фиг. 2 пример структурной реализации способа с выполнением предварительного преобразовани угла в исходные напр жени с помощью синусно-косинусноГо вращающегос трансформатора (СКВТ). При способе дл исключени погрешности сдвига фаз, обусловленной относительной погрешностью коэф(}мциентов передачи при первичном преобразовании , одно из исходных напр жений принимают за опорное, а второе уравнивают по амплитуде опорного, затем их векторно складывают, получа первичное напр жение с амплитудои А и сдвигом фаз относительно исходных напр жений ot sfftioi ;, . V-f 5,С1) jSei setrcig где абсолютна погрешность сдвига фаз, обусловленна относитель ной погрешностью ef уравнивани слагаемых перед первьм сложением. Первичное напр жение уравнивают по амплитуде опорного и попарно векторно складывают его с уравненными исходными напр жени ми, получа вторичные напр жени с амплитудой Aj и углом.сдвига фаз относительно исходных ff, где абсолютна погрешность сдви га фаз, обусловленна относительной погрешностью сЛ. уравнивани амплитуды первичного напр жени перед вто- pbw сложением. Полз енные вторичные напр жени вновь уравнивают по амплитуде с опорнЕда и попарно векторно складаша- ют их с уравненными исходным и пер- вичным напр жени ми, ближайшими к вторичным по фазовому сдвигу. В результате третьего сложени получают напр жени с амплитудой А, (3) и углом сдвига фаз относительно слагаемых, равным 2 T-4«i-r4 2,rt ,(4) где абсолютна погрешность сдвига,- обусловленна погрешностью (fz уравнени амплитуд вторичных . напр жений перед третьим сложением. Аналогичнь ч образом можно установить , что суммарна абсолютна погрешность Дв сдвига фаз после |(-й ступени сложени равна К i«i j-v-Ti Из выражени (3) очевидно существенное уменьшение погрешности при способе за счет исключени погрешности относительной нетотюсти коэффициентов передачи датчика угла и за счет последоватепьиого уменьшени чувствительности к погрешности уравнивани по закону гео метрической прогрессии со знамена- телем 1/2 и соответствуи п множителем , равньи тангенсу угла сдвига фаз, получаемого на очередной ступени двоичного расцеплени угла сдвига фаз. Дл реализации способа в каждом квадранте кодируютс N«2 угловых положений вала , где fc- число ступеней сложени сигналов. ; Достигаема при этом дискретность 90 рео.бразовани составл ет oig -к ожет быть изменена выбором числа tc. Устройство преобразовани угла поорота в код, реализующее способ л с.3 (фиг. 2), содержит датчик 1 гла (СКВТ), инвертор 2, масштабный лок 3, суммирующий блок 4, масштабый блок 5, суммирующий блок 6,. асштабный блок 7, суммирукиций лок 8, блок компараторов 9, реистр 10, дешифратор 11 и блок 12 правлени . Совокупность пр мых и инверсных ыходных напр жений датчика 1 уга образует систему исходных напр ений . В каждом квадранте изменени гла одно из двух исходных напр ений принимают за опорное (наприер , в первом и четвертом квадрате апр жение синусной обмотки СКВТ,one . . The invention relates to automation, specifically to methods for converting the angular position of a shaft to a code, and can be used to convert the presentation of information in automated systems. The known method of converting the angle of rotation of the shaft into a code is based on a preliminary conversion of the angle of rotation to the initial AC voltages with a trigonometric dependence of the envelope of each voltage on the angle of rotation and shift of the bending in phase 90 times, then transforming these voltages into a system of multiphase signals, each of which with respect to the Neighboring ones are shifted in phase by the envelope by an angle, equal to the discreteness of the transformation, and the formation of readout pulses of constant amplitude Cl, the disadvantage of this This method is of low resolution, due to the principle of the formation of multiphase signal systems. The closest to the invention is a method of converting the shaft rotation angle into a code based on the preliminary conversion of the rotation angle to the initial alternating voltage, with the trigonometric dependence of the envelope of each voltage on the rotation angle and shifting the OCB by a factor of 90, then transforming these voltages into a system of multiphase signals, each of which is shifted in phase to the envelope by an angle equal to the required conversion resolution, and then comparing zheny multiphase system with zero signal urs therein submission CPA Neny result as the number of the reference momenta constant amplitude. A multiphase signal system is formed as a result of the addition of orthogonal stresses with their amplitudes multiplied by the corresponding scale factors A and B, which are connected between B by the -r tgoi ratio, and the inaccuracy of the conversion by this method is due to the transformation of the tf error ratio of the initial angle of rotation into The initial voltages and errors of the L settings of the specified scale factors with a specific weight equal to. For each of the angles d of the multiphase signaling system. 2, However, the known method is characterized by insufficient accuracy due to the combined effect of i. with the same specific weight (1) for the error in forming the angle. . The purpose of the invention is to increase the accuracy of the angle of rotation of the shaft in. code. The goal is achieved by the method of converting the angle of rotation of the shaft into a code based on the preliminary conversion of the angle of rotation into the initial AC voltages with a trigonometric dependence of the envelope of each voltage on the angle of rotation and a shift of the envelopes by a multiple of 90 °, the subsequent conversion of these voltages in the system of multiphase signals, each of which with respect to the neighboring ones are shifted in phase by the envelope by an angle equal to the required conversion resolution, and subsequent comparison is not aprons of a multiphase signal system with a zero level with the result of the comparison as the number of reference pulses of constant amplitude, to form a system of multiphase signals in the first quadrant, one of the two initial voltages is taken as the reference voltage, equalizes the second voltage by the amplitude with the reference voltage, and the vector voltage is equalized the equal initial voltages, the obtained primary total voltage, equalize in amplitude with the reference voltage, then fold it in pairs vectorially q. the reference and equalized source voltages, and the resulting secondary total voltages are once again equalized in amplitude with the reference voltage and then combined in pairs vectorially with the equalized voltages obtained as a result of previous actions that are closest to the envelope secondary to the phase shift, and the specified actions are performed a number of times, determined by the required resolution of the transformation, while in other quadrants the operations described for the first quadrant are performed in the same way. i FIG. Figure 1 shows a vector voltage amplitude diagram, illustrating the principle of forming a multi-phase signal system; in fig. 2 is an example of the structural implementation of the method with the pre-conversion of the angle to the original voltage using a sine-cosine rotating transformer (SCRT). With the method to eliminate the phase shift error due to the relative error of the coefficients (} of the transducer during the primary conversion, one of the initial voltages is taken as the reference, and the second is equalized by the amplitude of the reference, then they are vectorially folded, obtaining the primary voltage with the amplitude A and shift phases relative to initial voltages ot sfftioi; Vf 5, C1) jSei setrcig where the absolute error of the phase shift due to the relative error ef of equalizing the terms before the first addition. The primary voltage is equalized by the amplitude of the reference voltage and combined vectorially with the initial voltages in pairs, obtaining secondary voltages with the amplitude Aj and the angle. Phase shift relative to the original ff, where the absolute error of the phase shift is due to the relative error of SL. equalizing the amplitude of the primary voltage before the second – pbw addition. The creeping secondary voltages are again equalized in amplitude with the support and are pairwise vectorially stored with the adjusted initial and primary voltages closest to the secondary ones in the phase shift. As a result of the third addition, voltages are obtained with amplitude A, (3) and phase angle relative to terms equal to 2 T-4 ' i r4 2, rt, (4) where the absolute error of the shift is due to the error (fz amplitude equations of the secondary voltages before the third addition. Similarly, it can be established that the total absolute error Dv of the phase shift after the | (-th step of the addition is equal to К i «i jv-Ti From the expression (3) it is obvious a significant decrease in the error in the method due to the exclusion of the error relative non-toughness ratio transmission of the angle sensor and due to the sequential decrease in sensitivity to error of equalizing the geometric progression with a denominator of 1/2 and a corresponding multiplier equal to the tangent of the phase angle obtained at the next stage of the binary tripping of the phase angle. each quadrant is encoded with N "2 angular positions of the shaft, where fc is the number of steps of the signals.; The resolution of 90 times the formation to be achieved is oig -th can be changed by choosing the number tc. The device for converting the angle of rotation to the code that implements the method of l p. 3 (Fig. 2) contains a 1-gauge sensor (SCWT), an inverter 2, a scale block 3, a summing unit 4, a scale unit 5, a summing unit 6 ,. scale unit 7, summation of lok 8, block of comparators 9, register 10, decoder 11 and block 12 of the board. The combination of direct and inverse output voltages of the ug sensor 1 forms a system of initial voltages. In each quadrant, the changes in the head of one of the two initial voltages are taken as the reference voltage (for example, in the first and fourth squares of the april the sinus winding of the SCWT,

. . 5 . . . five .

во втором и третьем - инверсное напр жение синусной обмотки).in the second and third, the inverse voltage of the sinus winding).

Система исходньт напр жений с выхода датчика 1 угла и инвертора 2 поступает в масштабный блок 3 дл уравнивани по амплитуде с напр жением , прин тым за опорное.A system of initial voltages from the output of angle sensor 1 and inverter 2 is fed to scale unit 3 for amplitude equalization with voltage taken as the reference.

С выхода масштабного блока 3 уравненные напр жени поступают на входы суммирующих блоков 4, 6 и 8 первой второй и третьей ступени двоичного расщеплени , фаз соответственно . В суммирующем блоке 4 производитс попарное векторное сложение уравненных исходных ортогональных напр жений. С выхода суммирующего блока 4 полученные первичные напр жени подаютс на вход масштабного блока 5, выполн ющего уравнивание напр жений по амплитуде с опорным напр жением.From the output of the scale block 3, the equalized voltages are fed to the inputs of the summing blocks 4, 6 and 8 of the first second and third stages of binary splitting, phases, respectively. In summing unit 4, pairwise vectorial addition of the equalized initial orthogonal stresses is performed. From the output of the summing unit 4, the primary voltages obtained are fed to the input of the scale unit 5, which performs equalization of the voltages with respect to the amplitude with the reference voltage.

С выхода, масштабного блока 5 ура ненные первичные напр жени подаютс на вторые входы cy ff иpзпoщиx блоков 6 и 8 второй и третьей ступеней расщеплени угла сдвига фаз соответственно . Суммирующий блок 6 осуществл ет попарное векторное сложение уравненных по амплитуде первичных и исходных напр жений.From the output of the scale unit 5, the equal primary voltages are supplied to the second inputs cy ff of the connecting blocks 6 and 8 of the second and third stages of the phase-shift-splitting phase, respectively. The summing unit 6 performs pairwise vector addition of amplified primary and source voltages.

Полученные на выходе суммирующего блока 6 вторичные напр жени подаютс дл уравнивани по амплитуде с опорным напр жением в масштабный блок 7. Напр жени с выхода масштабного блока 7 поступают на суммирующий блок 8, где производитс их попарное векторное сложение с уравненными исходными и первичными напр жени ми , ближайшими к вторичным по фазовому сдвигу.The secondary voltages obtained at the output of the summing unit 6 are supplied for amplitude equalization with the reference voltage to the scale unit 7. The voltages from the output of the scale unit 7 are fed to the summing unit 8, where they are pairwise vectorially combined with the equal initial and primary voltages closest to the secondary in phase shift.

Многофазна система напр жений, включающа исходные напр жени сMultiphase voltage system, including the initial voltage with

6630566305

выхода датчика угла 1 и инвертора 2, результирующие напр жени с выходом суммирующих блоков 4, 6 и 8 поступают на входы блока 9 компараторов. 5. Выходы блока 9 компараторов соединены с входами регистра 10, на вторые входы которого Поступает управл ющий сигнал с блока 12 управле0 ни , вход которого подключен к выходу обмотки возбуждени датчика 1 угла. Управл ющий сигнал формируетс блоком 12 управлени в моменты, соответствующие максимуму напр жени 15 возбуждени .the output of the angle sensor 1 and inverter 2, the resulting voltages with the output of the summing blocks 4, 6 and 8 are fed to the inputs of the comparators block 9. 5. The outputs of the comparator unit 9 are connected to the inputs of the register 10, the second inputs of which receive a control signal from the control unit 12, the input of which is connected to the output of the excitation winding of the angle sensor 1. The control signal is generated by the control unit 12 at times corresponding to the maximum excitation voltage 15.

Сигналы с выходов регистра 10 поступают на входы дешифратора 11, определ ющего любой из № секторов поThe signals from the outputs of register 10 are fed to the inputs of the decoder 11, which determines any of the number of sectors

20 df градусов каждый. При реализации способа точность преобразовани определ етс только погрешностью уравнивани амплитуд суммируемых напр жений , котора при каждом уравнивании20 df degrees each. When implementing the method, the accuracy of the conversion is determined only by the error of equalizing the amplitudes of the summable voltages, which, with each equalization

25 не более погрешности масштабировани при известном способе, а вли ние относительного неравенства амплитуд при предварительном преобразовании угла в исходные напр жени устранено первой операцией уравнивани амплитуд исходных напр жений.25 is no more than a scaling error with a known method, and the effect of the relative inequality of amplitudes upon the preliminary conversion of the angle to the original voltages is eliminated by the first operation of equalizing the amplitudes of the initial voltages.

Последующее накопление погрешностей меньше, чем при известном способе преобразовани . Таким образом,The subsequent accumulation of errors is less than with the known conversion method. In this way,

j, точность преобразовани Угол - код предлагаемым способом выше, чем известным , а использование принципа векторного сложени на основе косоугольных треугольников позвол ет, при40 мен ть этот способ дл различных типов .индукционных приборов в качестве предварительного преобразовател , например сельсинов и СКВТ.j, the conversion accuracy of the Angle - the code of the proposed method is higher than that known, and using the principle of vector addition based on oblique triangles makes it possible to apply this method for various types of induction devices as a pre-converter, for example, selsins and SCWT.

Claims

METHOD FOR TRANSFORMING A SHAFT TURN ANGLE TO A CODE based on a preliminary conversion of the angle of rotation to the original alternating current voltages with the trigonometric dependence of the envelope of each voltage on the angle of rotation and phase shift of the envelopes that is a multiple of 90 °, the subsequent conversion of these voltages into a system of multiphase signals, each of which in relation to the neighboring ones, it is shifted at an envelope phase by an angle equal to the required conversion resolution, and then comparing the voltage of the multiphase signal system from zero m level with the presentation of the comparison result in the form of the number of reference pulses of constant amplitude, characterized in that, in order to improve the conversion accuracy, to form a system of multiphase signals in the first quadrant, one of the two initial voltages is taken as the reference voltage, the second voltage is equalized with the reference voltage, vectorically add the equalized initial stresses, the resulting primary total voltage is equalized in amplitude with the reference voltage, then vectorically add it in pairs with the reference voltage and initial initial voltages, and the resulting secondary total voltages are again equalized in amplitude with the reference voltage, and then they are added in pairs vectorized with the equalized voltages obtained as a result of previous actions, which are closest to the secondary by the phase shift of the envelopes, and these actions produce the number of times determined by the required discreteness of transformation, while in other quadrants the operations described for the first quadrant are performed in a similar way.

SU „1166305>

1 1166305