SU1197080A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий источник опорного напр жени , выход которого подключен-к одному входу фазового демодул тора ивходу синусно-косинусного датчика угла, выходы которого подключены к информацион-ным входам октантного переключател , один выход переключател  подключен к суммирующему входу вычитающего усилител , выход фазового демодул тора через блок преобразовани  напр жени  в частоту подключен к входам сложени  и вычитани  реверсивного счетчика, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани , в него введен коммутатор, управл ющий вход которого соединен с третьим. старшим разр дом реверсивного счетчика , информационные входы соединены с одним выходом октантного переключател  и выходом вычитакйцего усилител , а выходы подключены к аналоговым входам блока преобразойани  кода в напр жение, выход которого подключен к другому входу фазового демодул тора, вычитающий вход выi читающего усилител  соединен с друСЛ гим выходом октантного переключател , три старших разр да реверсивного счетчика подключены к управл ющим входам переключател  октантов, а младшие разр ды подключены к цифровым входам блока преобразовани  кода в напр жение. sl о 00

Description

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что октан ный переключатель содержит первьй, второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕ ИЛИ, первый и второй.инвертирующие усилители, первый, второй, третий и четвертый ключи, первые входы пер вого, второго и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ  вл ютс  управл ющими входами переключател  октантов вторые входы которых соединены соответственно с первым входом третьего , выходом первого и первым входо второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИДИ, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к управл к цим входам соответственно перво0 го и второго ключей, а выход третье- го элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ подключен к управл ющим входам третьего и четвертого ключей, выходы которьц  вл ютс  вы ходами октантного переключател , первые входы первого и второго ключей  вл ютс  информационными входами октантного переключател  и через первый и второй инвертирующие усилители соответственно подключены к вторым входам первого и второго ключей, выход первого ключа соединен с первым входом . третьего и вторым входом четвертого ключей, а выход второго ключа соединен с вторым входом третьего и первым входом четвертого ключей.

1

Изобретение относитс  к автоматике ,вьтислительной и измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных информационных и управл щих системах дл  св зи аналоговых исто НИКОВ информации с цифровыми вычислительными устройствами.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовател  угла поворота вала в код.

На фиг. 1 представлена структурна  схема преобразовател ; на фиг. 2 - то же, октантного переключател  J на фиг 3 - то же,, блока преобразовани  код-напр жение; на фиг. 4 - временна  диаграмма работы преобразовател .

, Преобразователь угла поворота вала в код содержит источник 1 опорного напр жени , выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика 2 угла, в качестве которого может быть использован СКВТ. Выходы синусно-косинусного датчика 2 угла подключены к информационным входам октантного переключател  3. Первый выход октантного переключател  3 подключен к суммирующему входу вычитакицего усилител  А и к одному входу коммутатора 5, а второй выход - к вычитакндему входу вычитающего усилител  4, выход которого подключен к другому входу

коммутатора 5. Выходы коммутатора 5 соединены с входами блока 6 преобразовани  кода в напр жение, выход которого и выход источника 1 опорного напр жени  соединены с входами фазового демодул тора 7. Выход фазового демодул тора 7 еоеди-: ней через блок 8 преобразовани  напр жени  в частоту с входами реверсивного счетчика 9, выходы трех старших разр дов которого подключены к управл юпщм входам октантного переключател  3, кроме того, выход .третьего старшего разр да реверсивного счетчика 9 соединен с управл ющим входом коммутатора 5. Выходы остальных младших разр дов реверсивного счетчика 9 соединены с цифровыми входами блока 6 преобразовани  кода в напр жение.

Октантный переключатель 3 содержи элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10-12, инвертирующие усилители 13, 14 и ключи 15-18. Выход элемента 10 соединен с управл ющими входами ключей 17 и 18, входы которых св заны с выходами 19 и 20 октантного переключател  3, а входы ключей 17 и 18 попарно объединены и подключены соответственно к выходам ключей 15 и 16. Управл ющий вход ключа 15 подключен к выходу элемента 10, а управл ющий вход ключа 16 покдлючен к выходу

3

элемента 11. Первые входы ключей 15 и 16  вл ютс  информацистными входами 21 и 22 октантного переключател  3 и через инвертирующие усилители 13 и 14 покдлючены к вторым входам ключей 15 и 16. Первые входы элементов 10,-12  вл ютс  управл ющими входами 23-25 октантного переключател  3, а вторые входы элементов 10-12 соединены соответственно с nepBbiM входом элемента 12, выходом элемента 10 и первым входом элемента 1 1 .

Блок 6 преобразовани  кода в напр жение содержит ключи 26 и резистиную матрицу, состо щую из резисторов R и 2R. Аналоговые входы ключей 26  вл ютс  аналоговыми входами 27 и 28 блока 6, а управл ющие входы ключей 19 - цифровыми входами 29 блока 6. Выход резистивной матрицы  вл етс  выходом 30 блока 6. Блок 6. преобразовани  кода в напр жение можно представить в виде эквивалентной схемы, содержащей два блока с передаточными функци ми соответственно N, (1 - N) и суммирующего элемента .

Выходные напр жени  синусно-косинусного датчика угла имеют вид

и. и sinixi , Uj , и cosod.

В качестве одного входного сигнала блока 6 используетс  напр жени Uf, а в качестве другого входного сигнала используетс  комбинаци  выходных напр жений датчика U| и U.j, котора  получаетс  с помощью вычитающего усилител  4 с коэффициентом передачи К -0,7071«

Выражение дл  напр жени  рассогласовани  преобразовател  угла поворота вала в код на выходе блока 6 преобразовани  кода в напр жение имеет вид.

CkU и(1 - N) sinoi - 0,7071 N(cos f(. - sine/) .

Это выражение выполн етс  дл  нулевого октанта угла поворота датчика , т.е. от О до Я/4.

Дл  того, чтобы у чёсть номер октанта в преобразователе используетс  октантный переключатель 3 и коммутатор 5.

Преобразователь работает следующим образом.

97080

Источником 1 опорного напр жени  вырабатываетс  переменное напр жение , которым возбуждаетс  синусно.косинусный датчик 2 угла. На выходах

5 датчика 2 формируютс  переменные напр жени  U и Uj (фиг. 4а), амплитуды которых соответственно пропорциональны синусу и косинусу угла ot поворота. Напр жени  U и Uj поступают на входы октантного переклкН чател  3, который управл етс  трем  старшими разр дами цифрового . эквивалента угла (фиг. 46, в, г), поступающими с выходов реверсивного

15 счетчика 9. Октантным переклю.чателем 3 осуществл етс  выбор и подключение на ВЫХОД соответствующих участков напр жений U и U в зависимости от номера п октанта.

20 Номер п октанта определ етс 

значением кода трех старших разр дов цифрового эквивалента угла в соответствии с таблицей.

Напр жение U поступает через вход 21 (фиг. 2) на входы ключа 15 и инвертирующего усилител  13, а напр жение U поступает через вход 22 на входы ключа 16 и инвертирующего усилител  14. С помощью инвертирующих усилителей осуществл етс  изменение фазы напр жений U и Uj. Ключами 15 и 16 производитс  выбор напр жений U и Uj с положительной по отношению к опорному напр жению

или отрицательной фазой в зависимости от номера октанта. Выходные сигналы ключей 15 и 16 поступают на входы ключей 17 и 18, которыми производитс  выбор соответствующего

участка входных сигналов. При этом ключами 15-18 в каждом октанте производитс  выбор участков напр жений Uj и и таким образом, что на выход 20 октантного переключател 

3 поступают напр жени  с косинусной зависимостью амплитуды (фиг.4з) , а на выход 19 - с синусной зависимостью амплитуды (фиг. 4и) от угла поворота. Управление ключами 15-18

,осуществл етс  сигналами, сформированными из сигналов трех старших разр дов цифрового эквивалента угла с помощью элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 10-12. Причем ключ 15 управл етс  сигналом (фиг. 4е), поступающим с выхода элемента 10 и фирмируемым из сигналов первого и третьего разр дов кода угла. Ключ 16 управл ет-с сигналом (фиг. 4ж), поступающим с входа элемента 11 и формируемым из сигналов второго разр да кода угла и сигналов с выхода элемента 10. Ключи 17 и 18 имеют общий управл ющий сигнал (фиг. 4д), который поступает с рыхода элемента 12 и фирмируетс  из сигналов второго и третьего разр дов кода угла. Сигналы первого второго и третьего разр дов кода угла (фиг. 4б, в, г) поступают соответственно на входы 23-25 октантного переключател  3.

Сигналы с выходов октантного переключател  3 (фиг. 4з, и) поступают на входы вычитающего усилител  4, имеющего коэффициент передачи, равный - 0,7071. В результате фирмируетс  сигнал (фиг. 4к), равный разности сигналов вычитающего усилител  4 с инверсной фазой .

Сигнал (фиг. 4к), сформированный вычитающим усилителем 4, и сигнал с выхода октантного переключател  3 (фиг. 4и) подаютс  на входы коммута-г тора 5. Управление коммутатором 5 производитс  сигналом третьего разр да кода угла (фиг. 4г), поступающего с выхода реверсивного счетчика 9.

При зтом на выходах коммутатора 5 формируютс  сигналы (фиг.. 4л, м) , которые поступают на входы блока 6 преобразовани  кода в напр жение. Блок 6 вырабатывает напр жение рассогласовани  Д и, амплитуда которого будет равна нулю при равенстве значений цифрового эквивалента N угла и поворота.

Входные сигналы блока 6 преобразовани  кода в напр жение (фиг.4) поступают соответственно на входы 27 и 28, а код N угла ей поступает на вход 29. Код N угла управл ет ключами 26 таким образом, что если значение какого-либо разр да нулевого, то на резистивную сетку подключаетс  сигнал с входа 28, а если значение единичное, то - с входа 27. Количество ключей 26 в блоке 6 зависит от разр дности кода, N угла л .

На выходе 30 блока 6 вырабатываетс  напр жение рассогласовани  АU.

Напр жение рассогласовани  &U и сигнал от источника 1 опорного напр жени  поступают на фазовый демодул тор 7. Фазовым демодул тором 7 производитс  выпр мление напр жени  рассогласовани  ли с учетом фазы ; опорного напр жени  и вьщеление посто нной составл ющей выпр мленного напр жени .

Сигнал с выхода фазового демодул тора 7 управл ет работой блока 8 преобразовани  напр жени  в частоту , причем значение частоты входных импульсов блока 8 зависит от величины управл ющего напр жени . В зависимости от пол рности управл ющего сигнала блоком 8 преобразовани  напр жени  в частоту вырабатываютс  импульсы на первом или втором выходе , которые поступают на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 9. При этом значение кода в реверсивном счетчике. 9 измен етс  в сторону увеличени  или уменьшени  в зависимости от того , на какой вход поступают импульсы . .

Значение кода, хранимого в реверсивном счетчике 9, измен етс  до тех пор, пока напр жение рассогласовани  ли не будет равно нулю. При MJ О значение кода N в реверсивном счетчике  вл етс  цифровым эквивалентом угла si поворота вала.

Фиг. 2

2J г« 2i

J.S

e

Claims (2)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий источник опорного напряжения, выход которого подключен-к одному входу фазового демодулятора и·входу синусно-косинусного датчика угла, выходы которого подключены к информацион-

-ным входам октантного переключателя, один выход переключателя подключен · к суммирующему входу вычитающего усилителя, выход фазового демодулятора через блок преобразования( входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен коммутатор, управляющий вход которого соединен с третьим, старшим разрядом реверсивного счетчика, информационные входы соединены с одним выходом октантного переключателя и выходом вычитакйцего усилителя, а выходы подключены к аналоговым входам блока преобразования кода в напряжение, выход которого подключен к другому входу фазового демодулятора, вычитающий вход вычитающего усилителя соединен с другим выходом октантного переключателя, три старших разряда реверсивного счетчика подключены к управляющим входам переключателя октантов, а младшие разряды подключены к цифровым входам блока преобразования кода в

SU ...1197080 v

1 197080

2. Преобразователь по π. 1, отличающийся тем, что октантный переключатель содержит первый, второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй.инвертирующие усилители, первый, второй, третий и четвертый ключи, первые входы первого, второго и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются управляющими входами переключателя октантов, вторые входы которых соединены соответственно с первым входом третьего, выходом первого и первым входом второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к управляющим входам соответственно перво го и второго ключей, а выход третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей, выходы которые, являются выходами октантного переключателя, первые входы первого и второго ключей являются информационными входами октантного переключателя и через первый и второй инвертирующие усилители соответственно подключены к вторым входам первого и второго ключей, выход первого ключа соединен с первым входом третьего и вторым входом четвертого ключей, а выход второго ключа соединен с вторым входом третьего и первым входом четвертого ключей.