SU1285595A1 - Способ измерени рассогласовани между углами поворота,один из которых задан кодом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано в преобразовател х угол - код, использующих синусно-косинусные вращающиес  трансформаторы в качестве датчиков угла. Целью изобретени   вл етс  повышение точности способа . Дл  этого в способе измерени  рассогласовани  между углами поворота , один из которых задан кодом, основанном на формировании двух напр жений переменного тока, формировании первого и второго интервалов времени, формировании первого и второго сигналов, пропорциональных интегралам от первого и второго напр жений переменного тока, и формировании сигнала рассогласовани , формируют третий и четвертый интервалы , в течение которых формируют третий и четвертый сигналы, пропорциональные интегралам первого и в то- poi o напр жений переменного тока, а сигналы рассогласовани  получают суммированием первого и третьего сигналов и вычитанием второго и чет-, вертого сигналов. 4 ил, 2 табл. (Л

Description

NP 00

ел ел

со ел

1 ,1

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано в преобразовател х угол-код, использующих синусно-косинусные вращающиес  трансформаторы (СКВТ) в ка- честве датчиков угла. .

Цель изобретени  - повьшгение точности способа.

На фиг, 1 приведены временные диаграммы, по сн гадие предлагаемый способ; на фиг. 2 - функциональна  схема устройства дл  реализации способа} на фиг. 3 - функциональна  схема блока синхронизации; на фиг.4- функциональна  схема блока управлени .

На временной диаграмме (фиг, 1) показаны:

и - напр жение переменного тока , амплитуда которого пропорциональна синусу угла;

If - напр жение переменного тока, амплитуда которого пропорциональна косинусу угла;

9

.. sincisin - t, (l)

Up U cosoisin ij- t.

де Ug - амплитуда напр жени  переменного тока;

Т - период напр жени  переменного тока;

oi - угол;

Uj - импульсы напр жени , в течение которых интегрируют напр жение Ug;

Uj. - импульсы напр жени , в тече- Q ние которых интегрируют с

35

30

с .

инверсией напр жение Ц t, - момент начала первого интегрировани  напр жени  U, ,

t,TTN 5К

(2)

е N. - значение кода, измен ющеес 

от О до 2 -1;

- количество разр дов кода; t - момент начала первого интегрировани  напр жени  U,,

5Т TN Г 2

4- -

г

(3)

момент окончани  первого ин

тегрировани  напр жени  U,

(4)

6Т

5TN

5

t. - момент окончани  первого ин-- тегрировани  напр жени  И ,

7Т TN - 5- - 2

(5)

tg - момент начала второго интегрировани  напр жени  U ,

ТК

vj

5

(6)

tg - момент начала второго интегрировани  напр жени  Ug,

8Т

б 5TN 2

(7)

tj - момент окончани  второго интегрировани  напр жени  Ug,.

TN

t.

9Т

5 2

(8)

- момент окончани  второго интегрировани  напр жени  Ug,

Ч -г

ОТ TN

5

(9)

Q

5

Устройство дл  измерени  рассогласовани  между углами поворота, один из которых задан кодом, работатсщее по предлагаемому способу, содержит си0 нусно-косинусный вращающийс  трансформатор (СКВТ) 1, блок 2 синхронизации , ключ 3, сигнальный вход которого соединен с выходом синусной обмотки СКВТ 1, ключ 4, сигнальный вход которого соединен с выходом инвертора 5, вход которого соединен с выходом косинусной обмотки СКВТ 1, сумматор 6, первый вход которого соединен с выходом первого ключа 3, а второй - с выходом ключа 4, выход сумматора 6 соединен с сигнальным входом интегратора 7, последовательно соединенные генератор 8 импульсов, делитель 9 частоты, делитель 10 ча5 стоты и фильтр 11 низких частот,выход которого соединен с обмоткой возбуждени  СКВТ 1, блок 12 управлени , регистр 13 хранени  кода, на входы которого подано кодовое значе0 ние угла, устройство 14 выборки-хранени , сигнальный вход которого соединен с выходом интегратора 7, вход 15 блока 2 синхронизации соединен с выходом синусной, а вход 16 - с вы5 ходом косинусной обмотки СКБТ , выход 17 блока 2 синхронизации соединен с синхровходом I8 блока 12 управлени , тактовый вход 19 которого соединен с выходом делител  9 частоты,

выходы 20 и 21 блока 12 управлени  соединены соответственно с управл ющими входами ключей 3 и А, выход 22 блока 12 управлени  соединен с входом сброса (обнулени ) интегратора 7 и с входом разрешени  записи регистра 13 хранени  кода, выход 23 блока 12 управлени  соединен с управл ющим входом устройства 14 выборки-хранени , а информационные входы 24 блока 12 управлени  соединены с Соответствующими выходами регистра 13 хранени  кода.

Блок 2 синхронизации состоит из амплитудных детекторов 25 и 26,вход амплитудного детектора 25 объединен с сигнальным входом ключа 27, а вход амплитудного детектора 26 - с сигнальным входом ключа 28, выходы амплитудных детекторов 25 и 26 соеди- нены с пр мым и инвертирующим входами амплитудного компаратора 29 соответственно , пр мой выход компаратора 29 соединен с управл ющим входом ключа 27, а инвертирующий - с управ- л ющим входом ключа 28, выходы ключей 27 и 28 объединены и  вл ютс  выходом 17 блока 2 синхронизации, вход ключа 27  вл етс  входом 16, а ключа 28 - входом 15 блока 2 синхро- низации.

Блок 12 управлени  содержит нуль- орган 30, вход которого  вл етс  .синхровходом 18 блока 12 управлени  Б-триггер 31 с установочным входом, синхровход которого соединен с выходом нуль-органа 30, а D-вход соединен с шиной логической единицы, элемент И 32, первый вход которого соединен с вь ходом D-триггера 31 , а второй вход  вл етс  тактовым входом 19 блока 12 управлени , реверсивные счетчики 33-35, синхровходы которых объединены и подключены к выходу элемента 32, информационные входы реверсивного счетчика 33 соединены с соответствзпощими выходами вычис- лител  36, все информационные входы реверсивного счетчика 34, кроме третьего , соединены с шиной логическо- го нул , счита  первый информационный вход старшим, третий информационный вход реверсивного счетчика 34 соединен с шиной логической единицы, информационные входы реверсивного счетчика 35 соединены с соответству- клцими выходами регистра 13 хранени  кода, ключ 37, сигнальный вход которого соединен с выходом старшего

разр да реверсивного счетчика 33, ключ 38, сигнальный вход которого подключен к выходу старшего разр да реверсивного счетЧика 34, ключ 39, сигнальный вход которого подк.пючен к выходу старшего разр да реверсивного счетчика 35, выходы ключей 37- 39 объединены и подключены к входу одновибратора 40, выход которого соединен с синхровходом трехразр дного двоичного счетчика 41, с входами разрешени  записи трех реверсивных счетчиков 33-35, выходы трехразр дного двоичного счетчика 41 соединены с соответствуюнщми входами посто нных запоминающих устройств (ПЗУ) 42 и 43 и одновибратора 44, выход которого соединен с входом одновибрА тора 45, первый и второй выходы ПЗУ 42  вл ютс  входами 20 и 2 блока 12 управлени , первый,, второй и третий выходы ПЗУ 43 соединены соответственно с управл ющими входами ключей 3-7-39, вход одновибратора 44 соединен с выходом старшего разр да трехт разр дного двоичного счетчики 41, выход - с входом, выход одновибратора 45 подключен к установочному входу Р-триггера 31 и  вл етс  выходом 22 блока 12 управлени , выход одно- вибратора 44  вл етс  выходом 23 блока 12 управлени , входы вычислител  36, объединенные с соответствующими информационными входами реверсивного счетчика 35,  вл ютс  информационными входами 24 блока 12 управлени , одновибратор 46.

Коэффициенты делени  делителей 9 и 10 частоты установлены такими, что выполн етс  соотношение

(10)

где f,

- воэь вы1(9

603Б

К частота следовани  импульсов напр жени  на выходе делител  9 частоты;

частота напр жени  возбуждени  СКБТ 1; количество разр дов кода Реверсивные счетчики 33-35 включены в режиме вычитани ,а их информационна  емкость составл ет 2, Длительность поддержани  потенциала логического нул  на инверсном выходе одновибратора 46 установлена меньп1ей периода следовани  импульсов напр жени  с выхода делител  9 частоты, но большей половины этого периода.

Длительность импульса напр жени  на выходе одновибратора 40 установлена равной максимальному времени переходных процессов ключей 37-39, трехразр дного двоичного счетчика 41, ПЗУ 43, регистра 13 хранени  ода.

Длительность импульса напр жени  на выходе одновибратора 44 меньше длительности поддержани  потенциала логического нул  на инверсном выходе одновибратора 46 и равна необходимой длительности записи в устройство 14 выборки-хранени .

Длительность импульса напр жени  на выходе одновибратора 45 установлена равной необходимому времени сброса (обнулени ) интегратора 7,

Принцип действи  ПЗУ 42 иллюстрируетс  табл. 1, ПЗУ 43 - табл. 2,

Вычислитель 36 устанавливает соответствие между значением входного и выходного кодов по следующей зависимости

N.

NO-N

где N - значение кода на входе вычислител  36; Кц - з.начение кода на выходе

вычислител  36; N - значение кода., представленного логическими нул ми во всех разр дах, кроме первого, счита  первый разр д старшим.

Значение N на выходе вычислител  36 представл етс  в дополнительном коде. .Значение кода N, поданное на входы регистра 13 хранени  кода, а следовательно, и на информационные входы 24 блока 12 уп- .равлени , измен етс  от нул  до 2 . Устройство дл  реализации способа работает следующим образом.

Последовательно со единенные генератор 8 импульсов, делители 9 и 10 частоты и фильтр 11 низких часто .формируют напр жение возбуждени  СКБТ 1. На выходе синусной обмотки устанавливаетс  напр жение перемен- ного тока, амплитуда которого про- порциональна синусу угла об, а на выходе косинусной- косинусу. Напр жение с выхода синусной обмотки СКБТ 1, поданное на вход 15 блока 2 синхронизации и продетектированное амплитудным детектором 26, поступает на инвертирующий вход амплитудного

компаратора 29, а напр жение с выхо- да косинусной обмотки через первый детектор 25 подаетс  на пр мой вход компаратора 29.

Если амплитуда напр жени  с выхода синусной обмотки больше амплитуды с выхода косинусной, то на инверсном выходе компаратора 29 устанавливаетс  потенциал логической единицы,

а на пр мом - нул , открьшаетс  ключ 28 и закрываетс  ключ 27 и на выходе 17 блока 2 синхронизации по вл етс  напр жение с выхода синусной обмотки СКВТ 1. Если амплитуда напр жени  с

выхода косинусной обмотки превышает

амплитуду с выхода синусной, то на пр мом выходе компаратора 29 устанавливаетс  потенциал логической единицы , а на инверсном - нул , ключ 27

открьшаетс , а ключ 28 закрываетс  и на выход 17 блока 2 синхронизации поступает напр жение с выхода косинусной обмотки СКВТ 1. Таким образом, на выходе 17 илока 2 сиьгхронизации

действует выходное напр жение СКВТ 1 с большей амплитудой.

Исходное состо ние блока 12 управлени  к началу цикла преобразований следующее. Потенциалы, соответствующие уровню логического нул , действуют на выходах нуль-органа 30, D- триггера 31, элемента И 32, всех разр дов реверсивных счетчиков 33-35, одновибратора 40, всех разр дов трехразр дного двоичного счетчика 41, одновибраторов 44 и 45. Потенциал, соответств ующий уровню логи ческого нул , действует на инверсном выходе одновибратора 46, К началу цикла преобразований во все реверсивные счетчики 33-35 записан код, установленный на их информационных входах, и содержимое каждого реверсивного счетчика 33-35 уменьшено на единицу

младшего разр да.

В момент перехода через кулевое, значение (из области отрицательных в область положительных значений) напр жени  на входе 18 блока 12 управлени  на выходе нуль-органа 30 по вл етс  потенциал ло1 ической единипы, по фронту которого D-триггер 31 переходит в единичное состо ние, т.е. на его выходе устанавливаетс  потенциал логической единицы. Этот момент  вл етс  началом цикла преобразований.

В Начале цикла состо ние всех разр дов двоичного счетчика 41 нулевое

7

и в соответствии с табл. L на третьем выходе ПЗУ 43 действует потенциал логической единицы, т.е. ключ 37 открыт . После установлени  потенциала логической единицы на выходе D-триггера 31 по спгщам импульсов напр жени  на втором входе элемента И 32, поступающих с выхода делител  9 частоты, содержимое реверсивных счетчиков 33-35 уменьшаетс . После установлени  нулевого состо ни  на выходах всех разр дов реверсивного счетчика 33 по очередному спаду импульса напр жени  на его синхровходе состо ние выходов всех разр дов реверсивного счетчика 33 мен етс  на единичное. По фронту потенциала на выходе старшего разр да реверсивного счетчика 33 на выходе одновибратора 40 формируетс  импуль напр жени . По фронту импульса напр жени  на выходе одновибратора 40 содержимое двоичного счетчика 41 увличиваетс  на единицу младшего разр да и в соответствии с табл. 2 на втором выходе ПЗУ 43 устанавливаетс  потенциал логической единицы - открываетс  ключ 38.

По спаду потенциала на выходе одновибратора 40 во все реверсивные счетчики 33-35 вновь записываютс  коды, установленные на их информационных входах, В этот момент времени на инверсном выходе одновибратора 46 по вл етс  потенциал логического нул . По спаду потенциала на выходе одновибратора 46 содержимое всех реверсивных счетчиков 33-35 уменьшаетс  на единицу младтего разр да .

Содержимое двоичного счетчика 41 увеличиваетс  на единицу младтего разр да (учитьша  соотношение (12) в в момент времени

Т

t ф- -- - 2

(П)

В этот момент времени в соответствии с табл. 1 на втором выходе ПЗУ 42 по вл етс  потенциал логической единицы, ключ 3 открываетс  и к первому входу сумматора 6 подключаетс  напр жение, снимаемое с синусной обмотки СКВТ 1. После восстановлени  потенциала логической единицы на инверсном выходе одновибратора 46 по спадам импульсов напр жени  на входе 19 блока 12 управлени  содержимое всех реверсивных счётчиков 33-

855958

35 уменьшаетс . После установлени  нулевого состо ни  на выходах всех разр дов реверсивного счетчика 34 . по очередному спаду импульса на5 пр жени  на его синхровходе проис-. ходит изменение состо ний выходов всех его разр дов на единичное. , По фронту потенциала на выходе старшего разр да реверсивного счетtO чика 34 на выходе одновибратора 40 формируетс  импульс напр жени . Таким образом, содержимое двоичного счетчика 41 увеличиваетс  до двух единиц .младшего разр да. Это проис15 ходит в момент времени

(12)

5Т TN г- IT - к

0

0

5

0

5

По спаду потенциала на выходе одно- вибратора 40 вновь происходит запись в реверсивные счетчики 33-35 кодов, установленных на их информационных входах, и уменьшение их содержимого на единицу младшего разр да. В момент времени t в соответствии с 5 табл. 1 на первом и втором выходах ПЗУ 4 устанавливаютс  потенциалы логической единицы и к входам сумматора 6 подключаютс  напр жение с выхода синусной обмотки СКВТ 1 и инвертированное напр жение с косинусной . Содержимое двоичного счетчика 41 увеличиваетс  до трех единиц младшего разр да в момент времени 6Т TN

2

В этот момент времени в соответствии с табл. 2 закрываетс  ключ 3. Увеличение содержимого двоичного счетчика 41 до четырех единиц младшего разр да происходит в момент времени

TN.

1

В этот момент времени открываетс  ключ 39 блока 12 управлени , а ключи 3 и 4 закрьшаютс .

Далее в моменты времени

Ч- 5- (13)

t -

4 - 5- (14)

0

5

7Т TN

Ч 5-+ Т ;

8Т -TN

Ч- Г 1

9Т TN Г ЪГ

10Т Тй 8- 5

(15)

(16)

г

(17) (18)

происходит увеличение содержимого двоичного счетчика 41 до п ти, шес- ти, семи и восьми единиц младшего

9 /

разр да и в соответствии с табл. 1 к входам сумматора 6 подключаетс  ,напр жение с выхода инвертора 5 в течение времени от t до t и с выхода синусной обмотки СКВТ 1 в тече- 5 ние времени от t до tg .

В момент времени tg происходит изменение состо ни  выходов всех разр дов двоичного счетчика 41 на ну- , левое. По спаду потенциала на выходе Ю старшего разр да двоичного счетчика 41 на выходе одновибратора 44 формируетс  импульс напр жени , поступающий на управл ющий вход уст- ройства 14 выборки-хранени , и в последнее записываетс  напр жение с выхода интегратора 7, сформированное в течение цикла преобразований, По спаду потенциала на выходе од- новибратора 44 на выходе одновибра- тора 45 формируетс  импульс напр - жени , поступающий на вход сброса (о&нулени ) интегратора 7, на вход разрешени  записи регистра 13 хранени  кода и на установочный вход D-триггера 31 , В течение этого импульса напр жени  D-триггер 31 переходит в нулевое состо ние, в регистр 13 хранени  кода записываетс  код, поданный на его входы, и напр жение на выходе интегратора 7 принимает нулевое значение.

По спаду последнего, восьмого в цикле импульса напр жени  на выходе одновибратора 40, в реверсивные счетчики 33-35 записываютс  коды, установленные на их информационных входах, и содержимое каждого из счетчиков 33-35 уменьшаетс  на единицу младшего разр да,

В момент спада импульса напр жени  на выходе одновибратора 45 цикл преобразований заканчиваетс .

Напр жение на выходе интегратора 7 в конце цикла

i 27 V

(U sinoisin - t)ut-J (и cosoi

Z-iiV Z-t

sin . t)dt-j (U cosulsin - t)dt +

.j sin sin | 4)dt, (9) 6

где Up - напр жение, пропорциональное величине рассогласовани  между углом и кодом; UQ - максимальна  амплитуда выходных напр жений .СКВТ 1. Подставив в выражение (19) значени  t-,... ,tg из выражений (ll)-(l8).

1285595 10

произвед  ин,тегрирование и просум- мировав, получаем

2UoT

/ sinlot- ).

2TN .. „ Таким образом, при о6 -2 Up-u.

Claims (1)

1. Формула изобретени

   Способ измерени  .рассогласовани  между углами поворота-, один из кото рых задан коДом, основанный на формировании двух напр жений переменf5 ного тока, амплитуды которых пропор циональны соответственно синусу и ;косинусу угла, вьщелении первого и второго-интервалов времени, в течение которых формируют первый и

   20 второй сигналы, пропорциональные интегралам соответственно первого и второго напр жений переменного то ка, формировании сигнала рассогласовани , отличающийс 

   25 тем,-что, с целью повьщгени  точно с- ти способа, в нем выдел ют третий и четвертый интервалы времени, в течение которых формируют третий и четвертый сигналы, пропорционалнные

   30 интегралу соответственно nepBoi o и второго напр жений переменного тока а формирование сигнала рассогласова ни  осуществл ют суммированием первого и третьего сигналов и вычита г нием второго и четвертого сигналов, длительность всех интервалов времени равна половине периода напр жени переменного тока, первый интервал времени начинают выдел ть относител

   4Q но начала периода перво го напр жени  переменного тока в момент времени t, 5 равный

   TN t Ф-.

   i 2 .

   где Т - период напр жений переменно го тока; N - значение кода, измен 1т1еес 

   от О до

   k - количество разр дов кода, второй интервал времени начинают вы дел ть относительно начала периода первого напр жени  переменного тока в момент времени t, равный

   45

   55

   Ч

   5 TR 5 1

   третий интервал времени начинают вы дел ть относительно начала периода

   2UoT

   / sinlot- ).

   2TN .. „ образом, при о6 -2 Up-u.

   Формула изобретени 

   Способ измерени  .рассогласовани  между углами поворота-, один из которых задан коДом, основанный на формировании двух напр жений переменного тока, амплитуды которых пропор- циональны соответственно синусу и ;косинусу угла, вьщелении первого и второго-интервалов времени, в течение которых формируют первый и

   второй сигналы, пропорциональные интегралам соответственно первого и второго напр жений переменного тока , формировании сигнала рассогласовани , отличающийс 

   тем,-что, с целью повьщгени  точно с- ти способа, в нем выдел ют третий и четвертый интервалы времени, в течение которых формируют третий и четвертый сигналы, пропорционалнные

   интегралу соответственно nepBoi o и второго напр жений переменного тока, а формирование сигнала рассогласовани  осуществл ют суммированием первого и третьего сигналов и вычитанием второго и четвертого сигналов, длительность всех интервалов времени равна половине периода напр жений переменного тока, первый интервал времени начинают выдел ть относитель-.

   но начала периода перво го напр жени  переменного тока в момент времени t, 5 равный

   TN t Ф-.

   i 2 .

   где Т - период напр жений переменного тока; N - значение кода, измен 1т1еес 

   от О до

   k - количество разр дов кода, второй интервал времени начинают выдел ть относительно начала периода первого напр жени  переменного тока в момент времени t, равный

   55

   Ч

   5 TR 5 1

   третий интервал времени начинают выдел ть относительно начала периода

   h t3 ti, is tg IT i

   ОС

   If

   16

   5

   Т1

   2S

   Л

   uTLГ7

   28

   ф{/г.З