SU1295521A1 - Способ преобразовани угла поворота вала в код и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике , вычислительной технике и может быть использовано в информационно- измерительных и управл ющих системах с примеаекием цифровых вычислительных машин. Целью изобретени   вл етс  повьвпение точности преобразовани . Дл  этого по способу преобразовани  угла поворота вала в код, основанному на формировании синусоидального переменногсз напр жени , преобразовании его в первое переменное напр жение , фаза которого относительно синусоидального переменного напр жени  пропорциональна углу поворота вала, формируют косинусоидальное переменное напр жение, которое преобразуют во второе переменное напр жение, фаза которого относительно синусоидального переменного напр жени  пропорциональна углу поворота вала, и преобразуют фазы в коды, которые сумми- рзпот, а затем дел т на два и получают код угла поворота вала. 1 э.п. ф-лы.2 ил. i (Л с

Description

Изобретение относитс  к автоматике , вычислительной технике и может быть использовано в информационно- измерительных и управл юпщх системах с применением цифровых вычислительных машин.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани .

На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства дл  преобразовани  угла поворота вала в код,на фиг. 2 - временные диаграммы напр жений на элементах устройства.

Временные диаграммы напр жений на элементах устройства приведены дл  угла поворота .

Преобразователь содержит генератор 1J -делитель 2 частоты, фильтр 3 нижних частот, синусно-косинусный датчик (СКД) 4, блок 5 преобразовани  синфазных напр жений в фазомоду-- лированный сигнал, компараторы, 6 и 7, триггер 8, элемент И 9, счетчик 10, коммутатор 11, делитель 12 частоты , элементы И 13 и 14, счетчик 15, формирователи 16 и 17 импульсов,

регистр 18.

На фиг.2 обозначено: а - U напр жение на выходе триггера делител  2 частоты; б - UJI. g - напр жение на выходе п-2 триггера делител  2 частоты в,г - U. , Ц.,. - напр жени  на пр мом и инверсном выходах п-1 триггера делител  2 частоты д - и - напр жение на выходе последнего триггера делител  2 частоты е,ж - и , и - напр жени  на выходах формирователей 16 и 17 импульсов , и - напр жени  на выходах фильтра 3 нижних частот и компаратора 6; К,л - и , и - напр жени  на выходах блока 5 преобразовани  синфазных напр жений в фазрмодулирован- ный сигнал и компара/тора 6 м - Ug - напр жение на выходе триггера 6, н - и g - напр жение на выходе элемента И 9.

Последовательность операций предлагаемого способа и режимы их проведени  приведены применительно к СКД-типа синусно-косинусному вращающемус  трансформатору (СКВТ).

Создают пульсирующее магнитное поле в воздушном зазоре СКВТ, дл  чего запитывают одну из его обмоток, например f,от источника переменного напр жени  Е. В результате на роторных обмотках а, в наведутс  следующие напр жени :

(jtft R

5

0

Ekcosc/,, -Eksin sd, где ct - угол поворота вала

k - коэффициент трансформации. Операцию преобразовани  выходных синфазных напр жений в фазомодулиро- ванный сигнал, фаза которого пропорциональна углу поворота ot , можно реализовать , например, при помощи одной R-C-цепи, мостовой фазосдвигающей цепИ; двойной RC-цепи, интегратора переменного напр жени  и сумматора и т.д. Преобразуем выходные напр жени  и , и в фазомодулированный сигнал при помощи интегратора переменного напр жени  и сумматора. Пусть коэффициент передачи интегратора ра ЙО

вен е 5 а коэффициенты передачи сумматора по первому и второму входам равны между собой и равны единице . Тогда фазомодулированный сигнал 5 будет иметь вид:

й|„ и +е «°° E cosef.- -E.siRe- Ёke

0 Как видно, начальна  фаза этого сигнала пропорциональна с/. .

Операцию измерени  начальной фазы фазомодулированного сигнала Ug. можно реализовать, например, измер   интервал времени между моментами перехода через ноль напр жений Е и иф„ (при положительных производных этих напр жений) и заполн   его высокочастотными импульсами образцовой частоты с последующим их подсчетом и выдачей результата измерени , например, в виде двоичного кода. В результате имеем: N oi. .

Операцию создани  пульсирующего магнитного пол  в воздушном зазоре СКД в направлении,перпендикул рном первоначальному, можно реализовать путем питани  другой перпендикул рно расположенной обмотки возбуждени  (обмотки К) от источника ЭДС Е. В этом случае на роторных обмотках а, в наведутс  следующие напр жени «

U Eksinof, Ekcosot-.

В результате операции преобразовани  напр жений U ° , U в фазомодулированный сигнал, осуществл емый при помощи того же интегратора .и сумматора можно получить:

5

5

5

U 1)кТ

+Eke

k Eksinci + cosdL Eke - °)

Измер   начальную фазу этого сигнала , также как рассмотрено, можно получить:

Nk rf-90°,

Операцию осреднени  результатов N , N можно реализовать, например, при помощи суммирующего устройства (сумматора двоичных кодов) с последующим переносом содержимого сумматора в сдвиговый регистр и сдвигом его содержимого на один младший разр д (сдвиг на один младший разр д позво- л ет получить код, поделенный попо- лам). После чего результируюпщй код равен:

N 0,5(r+N )eL-A5

Устройство работает следующим об- разом.

Пусть последний триггер делител  2 частоты, сигнал UJ , перешел из состо ни  ноль, в состо ние единица (фиг.2,д), при этом в формирователе 16 импульсов по вл етс  сигнал U« (фиг.2,е) ,которым в счетчик 10 заноситс  код 90, а в регистр 18 переписываетс  содержимое счетчика 15 со сдвигом на один младший разр д влево (сдвигом достигаетс  деление на два) коммутатор 11 переходит из состо ни  1-1 в состо ние 2-2/, при котором запитываетс  обмотка К СКД4, выходные напр жени  которого при этом бу- дут авны: . ь

EksinoL, и Ekcosct .

Напр жение на выходе блока 5 преобразовани  синфазных напр жений в фазомодулированный сигнал равно (фиг.2,к)

иф „ й Ek(sinci -jcosc. ) .

Откуда видно, что начальна  форма этого сигнала пропорциональна dL-90 . При помощи опорного сигнала (фиг.2, и) и , .образованного из выходного напр жени  Uj фильтра 3 нижних часто ( фиг.2,з), с использованием компаратора 6 и триггера 8 формируетс  последовательность импульсов, длительт ность которых пропорционап ьна величине 01-90 (фиг.2,м). При помощи элемента И 9, сигнала с генератора 1 и сигнала 0 с инверсного выхода п-1 триггера делител  2 частоты

5

5

20

0 5

0

5

50 5

(фиг.2,г) формируютс  пачки импульсов , количество импульсов в которых пропорционально о(.-90° . Сигнал U, заводитс  на элемент И 9 дл  устранени  вли ни  на результат преобразовани  переходных процессов; возникающих в СКД 4 и блоке 5 преобразовани  синфазных напр жений в фазомодулированный сигнал. Этим сигналом элемент И 9 закрываетс  на врем , необходимое дл  коммутации и затухани  переходных процессов (в данном случае это два периода питающего напр жени ), после чего элемент И 9 открываетс . Таким образом пачки высокочастотных импульсов проход т через делитель 12 частоты и открытый элемент И 13 (элемент И 13 открыт сигналом и фиг.2,д) на вход счетчика 10.

Количество импульсов, прошедших на вход счетчика 10, равно (фиг.2,н):

m(oL -90°) п J-,

12

где га - количество пачек сформированных элементов И 9, k - коэффициент делени  счетчика 12.

Выполн   равенство , можно получить количество импульсов, прошедших на счетчик 10, пропорциональное о .-90° . Емкость счетчика 10 выбираетс  равной 360 . С учетом того, что в счетчик 10 занесено число 90°, счетчик 10 просчитывает последовательность импульсов (о1-90°), соответствующую углу 300-360°, обнул етс  и -ечитает оставшиес  импульсы, соответствующие 30 , в результате в счетчике запишетс  число, равное 30°.

N,(о.-90) 30°.

После того, как состо ние, триггера делител  2 частоты (фиг.2,д) из- менитс , станет равным нулю, в формирователе 17 импульсов вырабатывает- с  импульс и., (фиг.2,ж), -которым

содержимое счетчика 10 переписывает- с  в счетчик 15, емкость которого

равна 720. Коммутатор 11 переходит :в состо ние 1-1 , при котором запи- тываетс  обмотка f СКД4. При этом Ub ° EkcosoL i и/ -Eksinc ,

а напр жение U равно: : Ek(cosd +jsinoi- )Eke V Откуда видно, что начальна  фаза

напр жени  U/ (фиг,2,к) и напр жени 

U.j (фиг. 2,л) пропорциональна . При помощи опорного сигнала U,- (фиг. 2,и) и триггера 8 формируетс  последовательность импульсов, длительность которыхпропорциональна d (фиг.25м). При помощи элемента И 9, сигнала с генератора 1 и сигнала U,. ( в нужный интервал времени (после окончани  переходных процессов, вызванных переходом комг-гутатора 11 из состо ни  2-2 в состо ние 1-1 Сформируютс  пачки высокочастотных импульсов, которые проход т через делитель 12 частоты и элемент И14 (открытый сигналом Uj с инверсного выхода последнего триггера делител  2 частоты) на вход счетчика 15. Количество импульсов, прошедшее на счетчик 15, пропорциональное. . Таким образом, в .счетчике 15 окажетс  число , пропорциональное 2 cf.,

После нового изменени  состо ни  последнего триггера (фиг.2,д) делител  2 частоты импульсом U (фиг. 2, е) содержимое счетчика t5 переноситс  в регистр 18 со сдвигом на один младший разр д. В результате в регистре будет хранитьс  код, пропорциональный d ,

N 2oL/2 ot..

19

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1,Способ преобразовани  угла поворота вала в код, основанный на Формировании синусоидального переменного напр жени , преобразовании его в первое переменное напр жение, фаза которого относительно синусоидального переменного напр жени  пропорциональна углу поворота вала, отличающийс  тем, что,

   с целью повышени  точности преобра- зовани , преобразуют фазу первого переменного напр жени  в первый код, который запоминают, затем формируют косинусоидальное переменное напр жение , которое преобразуют во второе переменное напр жение, фаза которого относительно синусоидального переменного напр жени  пропорциональна углу поворота вала, которую преобразуют во второй код, который суммируют с первым кодом, результат суммировани  дел т на два и прибавл ют код, соответствующий углу 45°.
2. 2.Устройство дл  преобразовани  5угла поворота . вала в код, содержа

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   щее генератор, выход KOTOpofo соединен с первым входом первого элемента И, первый и второй компараторы, выходы которых соединены с первым и вторым входами триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, синусно-косинусный датчик и первый счетчик, отличающеес  тем,( что, с целью повышени  точности устройства, в него введены первый и делители частоты, фильтр нижних частот, первый и второй формирователи импульсов, второй и третий элементы И, второй счетчик, коммутатор, блок преобразовани  синфазных напр жений в фазомо- дулированный сигнал и регистр, выход генератора соединен с входом первого делител  частоты, первьй выход которого соединен через фильтр нижних частот с входом первого компаратора и с первым информационным входом коммутатора , второй ыход соединен с третьим входом первого элемента И, третий выход соединен с управл ющим входом коммутатора, входом первого формировател  импульсов и первым входом второго элемента И, четвертый выход соединен с входом второго формировател  импульсов и первым входом третьего элемента И, второй информационный вход коммутатора соединен с общей щиной, а выходы соединены с входными обмотками синусно-косинус- ного датчика, выходные обмотки которого соединены через блок преобразовани  инфазных напр жений в фазомо- дулированный сигнал с входом второго компаратора, выход первого элемента И соединен через второй делитель частоты с вторыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с счетными входами соответственно первого и второго счетчиков , информационные входы первого счетчика  вл ютс  информационными входами устройства, а выходы соединены с информационными входами второго счетчика, выходы которого соединены с информационными входами регистра , выходы которого  вл ютс  информационными выходами устройства, выход первого формировател  импульсов .соединен с входами записи первого счетчика и регистра, выход второго формировател  импульсов соединен с входом записи второго счетчика.

   t.-.i вых

   иг.1

   аи

   м

   S

   9 ил-fj:

   г .

   JCL

   жu,r

   3Из

   ии«

   к«5 7««в

   Редактор С.Патрушева

   Составитель Е.Бударина

   Техред В.Кадар Корректор Н. Король

   Заказ 627/61 . Тираж 902Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна .4

   o(,Jff

   л

   -t -t -t

   -t t

   .t -t

   п

   п