SU1311024A1 - Angular displacement-to-digital converter - Google Patents
Angular displacement-to-digital converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1311024A1 SU1311024A1 SU853944225A SU3944225A SU1311024A1 SU 1311024 A1 SU1311024 A1 SU 1311024A1 SU 853944225 A SU853944225 A SU 853944225A SU 3944225 A SU3944225 A SU 3944225A SU 1311024 A1 SU1311024 A1 SU 1311024A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- inputs
- input
- outputs
- control
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в цифровых системах автоматического управлени , в частности в системах числового программного управлени перемещени ми механизмов станков. С целью повышени точности преобразовани и расширени области применени за счет возможности изменени разр дности выходного кода в компенсационньй преобразователь след щего типа введены сумматор 3, переключатель 5, фильтр 6 высоких частот, управл емый инвертор 7, коммутатор 10, реверсивные счетчики 13, 4, блок 15 управлени и блок I6 синхронизации. Поскольку управление знаком сигнала рассогласовани происходит после его формировани , из инструментальной погретности исключаетс погресшость аналоговых ключей, неизбежно присутствукицих в блок-схема с селектором квадрантов. Наличие раздельных реверсивных счетчиков 13 и 14 дл формировани функций квази и- нуса и Квазикосинуса позвол ет исключить погрепшость, св занную с неравенством полного и поразр дного дополнений кодов при реализации треугольных функций. Возможность предустановки кода N/Z, а также цифровой коррекции систематической погрешности датчика обеспечивает высокую точность преобразовани и позвол ет выбирать необходимую разр дность выходного кода. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. с (Л Сл9The invention relates to automation and measurement technology and can be used in digital automatic control systems, in particular in computer numerical control systems for the movement of machine mechanisms. In order to increase the accuracy of converting and expanding the field of application due to the possibility of changing the output code size into a tracking converter of the following type, an adder 3, a switch 5, a high-pass filter 6, a controlled inverter 7, a switch 10, reversible counters 13, 4, block 15 control and synchronization unit I6. Since the control of the mismatch sign occurs after it is formed, the instrumental depth excludes the analog keys, which are inevitably present in the block diagram with the quad selector. The presence of separate reversible counters 13 and 14 for the formation of the functions of quasi-cone and quasi-cosine allows you to eliminate the bogs associated with the inequality of full and random complements of codes when implementing triangular functions. The ability to preset the N / Z code as well as digital correction of the systematic error of the sensor provides high accuracy of conversion and allows you to select the required output code width. 2 hp f-ly, 4 ill. c (L SL9
Description
11eleven
Изобретение относитс к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в цифровых системах автоматического управлени , в частности в системах .числового программного управлени .перемещени ми механизмов станков.The invention relates to automation and measurement technology and can be used in digital automatic control systems, in particular in systems of numerical program control. By the movement of machine mechanisms.
Цель изобретени -. повышение точности преобразовани и обеспечение возможности изменени разр дности выходного кода.The purpose of the invention is. improving the accuracy of conversion and ensuring that the output code can be changed.
Повьшение точности достигаетс за счет компенсации первой гармони- .ческой составл ющей внутришаговой погрешности датчика, уменьшени по- грешности формировани сигнала рассогласовани и исключени систематической погрешности преобразовани . Изменение разр дности выходного кода обеспечиваетс путем построени преобразовател с перестраиваемой дискретностью , что позвол ет .использовать .преобразователь в системах с различной разр дностью информационны кодов. ,Improvement of accuracy is achieved by compensating the first harmonic component of the intra-step error of the sensor, reducing the error in generating a mismatch signal and eliminating the systematic error of the conversion. The change in the output code size is provided by building a converter with adjustable discreteness, which allows the use of the converter in systems with different information code lengths. ,
На фиг. 1-показана блок-схема преобразовател угловых перемещений в код; на фиг. 2 - диаграмма работы преобразовател ; на фиг. 3 - схема блока коррекции и управлени ; на фиг. 4 - схема блока синхронизации;FIG. 1 shows a block diagram of an angular displacement transducer into a code; in fig. 2 - diagram of the converter; in fig. 3 is a block diagram of the correction and control; in fig. 4 is a diagram of a synchronization unit;
Преобразователь угловых перемещений в код содержит умножители 1, 2, сумматор 3, вычитатель 4, переключатель 5, фильтр 6 высокой частоты, управл емый инвертор 7-, интегратор 8, преобразователь 9 напр жение - частота , коммутатор 10, элементы ИЛИ 11, 12, реверсивные счетчики 13, 14 блок 15 коррекции и управлени , блок 16 синхронизации5 элемент 17 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, блок 18 питани , ревер- сивньй счетчик 19, датчик 20 квадратурных сигналов.The angular displacement transducer to the code contains multipliers 1, 2, adder 3, subtractor 4, switch 5, high-frequency filter 6, controlled inverter 7-, integrator 8, voltage-frequency converter 9, switch 10, elements OR 11, 12, reversible counters 13, 14 correction and control unit 15, synchronization unit 16 5 element 17 EXCLUSIVE OR, power supply unit 18, reversible counter 19, quadrature signal sensor.
Блок 15 коррекции и управлени содержит коммутатор 21, реверсивный -счетчик 22, элемент 23 ИСКЛЮЧАЩЕЕ. ИЛИ, .элемент 24 ИЛИ, посто нное запоминающее устройство 25.The correction and control unit 15 comprises a switch 21, a reversible-counter 22, an element 23 EXCLUSIVE. OR, element 24 OR, read only memory 25.
Блок 16 синхронизации содержит элементы 26-29 И-НЕ, .инверторы 30, 31, триггеры 32, 33, распределительThe synchronization unit 16 contains elements 26-29 AND-NOT,. Inverters 30, 31, triggers 32, 33, distributor
34тактовых импульсов, элемент35ШШ .34 ticks, element 35ШШ.
Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.
Датчик 20 перемещени (фиг, 1) индукционного типа, например резоль- вер или индуктосин, включенный в ам10242Movement sensor 20 (FIG. 1) of induction type, for example, resolver or inductosin included in am 10242
плитудном (трансформаторном) режиме, питаетс однофазным напр жениемbulk mode (transformer) mode, powered by single phase voltage
. ,. ,
5 где и и 1х)о - амплитуда и частота питающего напр жени . С двух смещенных в пространстве на 90 обмоток датчика 20 снимаютс выходные напр жени Ug, , которые to подаютс на аналоговые входы умножителей 1 и 2, соответственно. Значени напр жений Ug, Uc определ ютс из следующих выражений:5 where and 1x) o is the amplitude and frequency of the supply voltage. From the two windings of sensor 20 displaced in space by 90, the output voltages Ug, are removed, which to are supplied to the analog inputs of multipliers 1 and 2, respectively. The stresses Ug, Uc are determined from the following expressions:
1515
U5 K UoSinp0, U K-rUoCOSp0,U5 K UoSinp0, U K-rUoCOSp0,
где К - коэффициент трансформацииwhere K is the transformation ratio
датчика 20;sensor 20;
р - коэф шциент электрической редукции датчика 20 число шагов (периодов) синусной или косинусной функции, содержащихс в одном обороте датчика p is the coefficient of electrical reduction of the sensor 20; the number of steps (periods) of the sine or cosine function contained in one revolution of the sensor
Q - угол поворота датчика 20.Q is the angle of rotation of the sensor 20.
Преобразователь построен по ком- ренсационному принципу. Сигнал остиб- ки формируетс в виде синуса разности двух углов:The converter is constructed according to the compensation principle. The signal of the ostib is formed in the form of the sine of the difference of two angles:
з1п(р0-Ф),s1p (p0-f),
где Р - выходной угол преобразовател . Угол 9 поворота датчика 20 высту-where P is the output angle of the transducer. Angle 9 of the rotation of the sensor 20
пает в качестве задающего воздействи преобразовател . Регулируемыми (выходными) величинами преобразовател вл ютс однопол рные двоичные п-разр дные коды N, N и код номераIt is used as a master transducer. Adjustable (output) values of the converter are unipolar binary n-bit codes N, N and code number
квадранта, формируемьЕе в реверсивных счетчиках 13, 14 и в блоке 15 коррекции и управлени соответственно.quadrant, formed in reversible counters 13, 14 and in block 15 correction and control, respectively.
Разр дность счетчиков 13, 14 определ ет решающую способность (дискретность ) преобразовани , котора равн етс величинеThe digit of counters 13, 14 determines the decisiveness (discreteness) of the conversion, which is equal to
..
где Кщ полна цифрова шкала преобразовател .where Ksch is full digital converter scale.
Величина лФ определ ет цену единицы младшего значащего разр да счетчиков 13, 14. При использованииThe value of LF determines the price of the unit of the least significant digit of the counters 13, 14. When using
многополюсного датчика (р 1 ) разрешающа способность преобразовател (при неизменных аппаратных средствах преобразовани ) возрастает в р раз и цена дискрет ; составл ет величинуmulti-pole sensor (p 1) the resolution of the converter (with constant conversion hardware) increases by a factor of p and the discrete price; is the value
.. pNu.. pNu
Коды N, N эквивалентны друг другу , несут одинаковую информацию о величине выходного угла ф преобразовател в пределах квадранта датчика . Они выполн ют в преобразователе роль цифровых аргументов функций квазисинуса и квазикосинуса выходно- го угла Ф, которые служат дл формировани сигнала ошибки . Значени цифровых аргументов N и N измен ютс в пределах одного квадранта датчициента 3 г-олТ75 получают также I,оиIчоCodes N, N are equivalent to each other, carry the same information about the magnitude of the output angle of the transducer within the quadrant of the sensor. They perform in the converter the role of digital arguments of the functions of the quasi-sinus and quasicosine-sine of the output angle Φ, which serve to form the error signal. The values of the digital arguments N and N vary within the same quadrant of the sensor. 3 g-olT75 also get I, oiIcho
к. соответствуют в каждом квад- 5 значени -функции f(sin) и f (cos),чтоto. correspond in each square to 5 values of the function f (sin) and f (cos), that
,: f -. f(sin),: f -. f (sin)
- функци f(tp) - function f (tp)
ранте два выходных угла, дополн ющих друг друга до /2. Например, в первом квадранте коду N соответствует угол ф, а коду N -угол (F/2-Ф).Run two output angles that complement each other up to / 2. For example, in the first quadrant, code N corresponds to the angle φ, and code N corresponds to the angle (F / 2-Φ).
Двоичные коды N и N дополн ют 20 друг друга до величины Nj..:Binary codes N and N complement each other 20 to the value Nj ..:
,(2), (2)
где Z - номер квадранта датчика;where Z is the quadrant number of the sensor;
N2 - число дискрет дф делени квад-25 ранта датчика с номером z.N2 is the discrete number df dividing quad-25 gauge of the sensor with the number z.
В идеальном случае K2 No const. ТогдаIdeally, K2 No const. Then
их отношениеtheir attitude
будет аппроксимировать функцию тангенса с высокой степенью точности, равной нескольким минутам.will approximate the tangent function with a high degree of accuracy equal to several minutes.
Выражени (3) дл аппрйксимирую- щих функций f(sin) и f(cos) совершенно одинаковы и отличаютс только аргументом - кодами N и N, т.е. так же как отличаютс аргументы аппроксимируемых функций sin Ч и з1п( Я/2-Ф).Expressions (3) for the approximating functions f (sin) and f (cos) are exactly the same and differ only in the argument - the N and N codes, i.e. as well as the arguments of the approximable functions sin Ч and 11n (I / 2-F) differ.
Из функций зхпфи sin(- -ф) видно,From functions zhffi sin (-) it is visible,
ы м is m i
Коды N и М измен ютс по законам симметричных линейных треугольных функций (фиг. 2) выходного угла Ф. С их помощью можно в первом приближении (грубо) аппроксимировать тригонометрические функции /sin ф/й /cos Ф/ соответственно.The codes N and M vary according to the laws of symmetric linear triangular functions (Fig. 2) of the output angle F. With their help, you can (roughly) approximate the trigonometric functions / sin f / x / cos Φ /, respectively.
Как известно, точность след щего преобразовател с датчиком, включенным в амплитудном режиме, не зависит от точности аппроксимации функций синуса и косинуса, а определ етс точностью аппроксимации функции тангенса . При аппроксимации функции си- нуса и косинуса линейными функци ми N и N точность реализации функции тангенса, определ ема отнощением функций N и N, невелика. Точность аппроксимации тангенсной функции возрастает, если функции синуса и косинуса аппроксимировать нелинейными рациональными положительными функци ми вида,As is known, the accuracy of the servo converter with a sensor included in the amplitude mode does not depend on the accuracy of the approximation of the sine and cosine functions, but is determined by the accuracy of the approximation of the tangent function. When approximating the function of sine and cosine by linear functions N and N, the accuracy of the realization of the tangent function determined by the ratio of the functions N and N is small. The accuracy of the approximation of the tangent function increases if the sine and cosine functions are approximated by nonlinear rational positive functions of the form,
f(sin)f (sin)
А -,BUT -,
5 five
f (сой) f (soi)
л N 2l N 2
1+В 71 + B 7
22
,(3, (3
где А и В - посто нные коэффициенты,.where A and B are constant coefficients ,.
Оптймальный выбор коэффициента В обеспечивает аппроксимирующим функци м f(sin), f(cos) форму, близкую к синусоидальной. Коэффициент А определ ет амплитуду аппроксимирующих функций.The optimal choice of the coefficient B provides approximating functions f (sin), f (cos), which is close to sinusoidal. The coefficient A determines the amplitude of the approximating functions.
Функции f(sin) и f(cos) представл ют собой функции квазисинуса и квазикосинуса , вз тые по модулю, и они более точно аппроксимируют функции /з1пф/и /cos Ф/соответственно. При выборе оптимального значени коэффи 1The functions f (sin) and f (cos) are the functions of quasi-sinus and quasicosine-sine, taken modulo, and they more accurately approximate the functions (hfn) and / cos f /, respectively. When choosing the optimal value of the coefficient 1
циента 3 г-олТ75 получают также I,оиIчо3 g-olT75 also get I, oiIcho
значени -функции f(sin) и f (cos),что the value of the function f (sin) and f (cos), that
их отношениеtheir attitude
0 0
25 25
30thirty
будет аппроксимировать функцию тангенса с высокой степенью точности, равной нескольким минутам.will approximate the tangent function with a high degree of accuracy equal to several minutes.
Выражени (3) дл аппрйксимирую- щих функций f(sin) и f(cos) совершенно одинаковы и отличаютс только аргументом - кодами N и N, т.е. так же как отличаютс аргументы аппроксимируемых функций sin Ч и з1п( Я/2-Ф).Expressions (3) for the approximating functions f (sin) and f (cos) are exactly the same and differ only in the argument - the N and N codes, i.e. as well as the arguments of the approximable functions sin Ч and 11n (I / 2-F) differ.
Из функций зхпфи sin(- -ф) видно,From functions zhffi sin (-) it is visible,
что их аргументы дополн ют друг дру- Jthat their arguments complement each other
3535
4040
га до величины Аналогичное требование должно предъ вл тьс и.к циф- рОвым аргументам - к кодам N и N, т.е. выполнение равенства (2) об зательно дл обеспечени высокой инструментальной точности преобразовани .ha up to the value. A similar requirement must be presented to the numeric arguments for codes N and N, i.e. equality (2) is necessary to ensure high instrumental accuracy of the conversion.
В прототипе равенство (2) выпол-, н етс с ошибкой, равной 1МЗР, так как используютс пр мой N и обратный N коды. Поэтому с помощью выражений, аналогичных (3):In the prototype, equality (2) is satisfied with an error equal to 1 MLR, since the forward N and the inverse N codes are used. Therefore, using expressions similar to (3):
5050
))
5555
f(sin) f (sin)
. N 2. N 2
А NA n
22
NN
1- -в-| 1- -in- |
- ; f(cos) 1+В -; f (cos) 1 + B
аппроксимируютс функции sin Ф и sin - -(Ф+ДФ)| cos (Ф+дф) соответственно . Ошибки в аппроксимации функций синуса и косинуса по сравнению с аппроксимацией по выражени м (3) здесь нет, однако имеет место погрешность , св занна с тем, что аппроксимирующие функции вл ютс функци ми разньк аргументов. В результате ап5the functions sin Φ and sin - - (Φ + DF) are approximated | cos (f + df), respectively. Errors in the approximation of the sine and cosine functions in comparison with the approximation in expressions (3) are not present here, but there is an error due to the fact that the approximating functions are functions of different arguments. As a result, ap5
проксимирующа функци f(tg) реализуетс - с погрешностью.the proxy function f (tg) is realized — with an error.
Коды N и N поступают на цифровы входы умножителей 1, 2,Codes N and N are fed to the digital inputs of multipliers 1, 2,
С двух выходов умножителей 1, 2 снимаютс два бипол рных сигнала U и иTwo bipolar signals U and and are taken from the two outputs of the multipliers 1, 2
- 2. - 2.
и K ySinp 0-f (cos) , ,,cosp 9 f (sin),and K ySinp 0-f (cos) ,, ,, cosp 9 f (sin),
где Ku - коэффициент передачи умножителей 1 , 2.where Ku is the transfer coefficient of the multipliers 1, 2.
Сигнал ошибки получаетс из н пр желий и и и с помощью последо зательно соединенных блоков 3, 5, 7 или блоков 4-7. Выбор требуемой цепи прохождени сигналов Щ и U2 осуществл етс по номеру квадранта На выходе блока 7 формируетс сигн рассогласовани в виде функцииThe error signal is obtained from the inverters and and and with the help of successively connected blocks 3, 5, 7 or blocks 4-7. The choice of the required chain of passage of signals U and U2 is carried out according to the number of the quadrant. At the output of block 7, the error signal is generated as a function
sin(p9-()sinp9-f (cos)K(j +cosp6 xf(sin)Ky,sin (p9 - () sinp9-f (cos) K (j + cosp6 xf (sin) Ky,
где К. Д.. - знаки коэффициентов пе редачи цепей преобразотел соответственно от умножителей 1, 2 до выхда фазоинвертора 7. В зависимости от номера квадран К и и Ку принимают значени +1 или -1, формиру необходимые знаки .аппроксимирующим функци м f(cos) и f(sin), соответственно.where K. D .. are the signs of the transfer coefficients of the converting circuits, respectively, from multipliers 1, 2 to the output of the phase inverter 7. Depending on the number of quadrants K and K, they take the values +1 or -1, forming the necessary signs. By approximating functions f ( cos) and f (sin), respectively.
В табл. 1 приведены требуемые знаки Ку, Ку, обеспечивающие работ преобразовател в четырех квадрантIn tab. 1 shows the required signs of Ku, Ku, providing the work of the converter in four quadrants
четырех квадрант Т а б л и ц four quadrant Tbl and c
Сумматор 3 формирует сигнал равный сумме сигналов 11 и U ,+Uj,The adder 3 generates a signal equal to the sum of the signals 11 and U, + Uj,
а вычитатель 4 - сигнал UjZ равный разности этих сигналов:and subtractor 4 is a signal UjZ equal to the difference of these signals:
- ,-U..-, -U ..
5five
00
Каждый из двух сигналов несет информацию о величине рассогласовани только в двух квадрантах датчика . Значени сигналов 221 этих квадрантах пропорциональны функции siп() рассогласовани . Дл управлени сигналы 11 используютс поочередно, в зависимости от номера квадранта: сигнал j ° и 4-м квадрантах, а сигнал в 1-м и 3-м квадрантах. В других квадрантах эти сигналы не несут информа- 1ДИИ о величине рассогласовани и не используютс дл формировани сигнала рассогласовани .Each of the two signals carries information about the magnitude of the mismatch in only two quadrants of the sensor. The values of the signals 221 of these quadrants are proportional to the mismatch sip () function. For control, signals 11 are used alternately, depending on the quadrant number: signal j ° and 4th quadrants, and signal in the 1st and 3rd quadrants. In other quadrants, these signals do not carry information about the magnitude of the error and are not used to form the error signal.
Поскольку каждый из сигналов 11 и ILyпропорционален функции рассогласовани только в определенном квадранте, выбор нужного сигнала, из двух имеющихс , можно осуществи.ть , по номеру текущего квадранта, что реализовано с использованием переключател 5, который -при смене квадранта датчика комму-тируетс вход 5 фильтра 6 высоких частот с выхода сумматора 3 на выход вычитател 4 или наоборот - с выхода вычитател 4 на выход сумматора 3.Since each of the signals 11 and ILy is proportional to the mismatch function only in a certain quadrant, the choice of the desired signal, from the two available ones, can be done by the current quadrant number, which is implemented using switch 5, which is switched when the quadrant is changed. filter 6 high frequencies from the output of the adder 3 to the output of the subtractor 4 or vice versa - from the output of the subtractor 4 to the output of the adder 3.
Таким образом, переключатель 5 располагаетс в преобразователе непосредственно за сумматором 3 и вычи- тателем 4, поэтому параметры в его составе ключей, которые отличаютс температурной нестабильностью и не- идентичностью проходных сопротивлений в открытом состо нии, исключены . из схемы суммировани , т.е. отсутстг; вует их вли ние на коэффициенты передачи сумматора 3 и вычитател 4. Эта особенность обеспечивает повышенную точн.ость и температурную стабильность формировани сигнала рассогласовани .Thus, the switch 5 is located in the converter directly behind the adder 3 and the subtractor 4, therefore the parameters in its composition of keys, which are characterized by temperature instability and inconsistency of the passage resistances in the open state, are excluded. from the summation scheme, i.e. not available; Their effect on the transfer coefficients of the adder 3 and subtractor 4 is important. This feature provides increased accuracy and temperature stability in the formation of the error signal.
Построение прецизионного преобра- 5 зовател невозможно без фильтрации посто нных составл юцих полезного сигнала, в качестве которых выступают напр жени смещени и дрейфа нулей операционных усилителей умножи- 0 телей 1 , 2, су -1Матора 3 и вычитател . 4. Эту функцию в преобразователе выполн ет фильтр 6 высокой частоты. Блок 6 служит также дл подавлени низкочастотных иумов, например сете- 5 наводок с частотой 50 Гц,The construction of a precision converter is impossible without filtering the constants of the useful signal, which are the bias voltages and the zero drift of the operational amplifiers of the multiplier 1, 2, su -1Mator 3 and the subtractor. 4. This function in the converter performs a high-frequency filter 6. Block 6 also serves to suppress low-frequency imag, for example, a network of 5 pickups with a frequency of 50 Hz,
С выхода блока 6 снимаетс и подаетс на вход управл емого инверто- ра 7 отфильтрованный переменный сиг0From the output of block 6, the filtered variable sig0 is removed and fed to the input of the controlled inverter 7
5five
00
нал с частотой, Hecynteft и)д- Его величина пропорциональна рассогласованию .tal with frequency, Hecynteft u) d- Its value is proportional to the mismatch.
Блок 7 выполн ет одновременно дв функции: функцию фазочувствитеЛьно- го выпр мител и функцию инвертора. Он завершает формирование сигнала рассогласовани , обеспечива с помощью знака Кф передачи блока 7 требуемый знак Кц и K(j в табл. 1. Эта операци вьшолн етс путем инвертировани входного сигнала блока 7 в соответствии с знаком Кф у, который мен етс в фазе с изменением знака функции cos (р. Одновременно блок 7 осуществл ет демодул цию несущей сигнала рассогласовани , инвертиру входной сигнал в зависимости от пол рности напр жени Up питани датчика . 20.Block 7 simultaneously performs two functions: the function of a phase-sensitive rectifier and the function of an inverter. It completes the formation of the error signal by providing the required sign Kc and K with the help of the transmission sign Kf of block 7 (j in Table 1. This operation is accomplished by inverting the input signal of block 7 in accordance with the sign Кf у, which changes in phase with the change the sign of the cos function (p. Simultaneously, the block 7 demodulates the carrier of the error signal, inverting the input signal depending on the polarity Up of the sensor supply voltage. 20.
Таким образом, знаки;Ку и К формируютс с помощью сумматора 3, вы- читател 4, переключател 5 и управл емого инвертора 7. Если обозначить коэффициенты передачи сумматора 3 дл сигналов U и U2 как ответствен но, а коэффициенты передачи вычитател 4 дл тех же сигналов как Kg и Kg., то принцип формировани знаковых коэффициентов Ку и Ку мож но проиллюстрировать с использованием табл. 2.Thus, the signs; Q and K are formed using adder 3, subtractor 4, switch 5 and controlled inverter 7. If we designate the transfer coefficients of the adder 3 for the signals U and U2 as responsible, and the transfer coefficients of the subtractor 4 for the same signals as Kg and Kg., then the principle of formation of the sign coefficients Ku and Ku can be illustrated using the table. 2
Таблица 2table 2
:- On
По данным, приведенным в табл.2, можно получить значени К и Ку, которые указаны в табл. 1. Расчет осуществл етс от номера квадранта с помощью следующих выражений:According to the data given in table 2, it is possible to obtain the values of K and Ku, which are indicated in table. 1. The calculation is performed on the quadrant number using the following expressions:
В 1-м и 3-м квадрантахIn the 1st and 3rd quadrants
е ь - e b -
JOJO
f5f5
30thirty
5555
Во 2-м и 4-м квадрантах ,In the 2nd and 4th quadrants,
Корректирующее звено, содержащее в своем составе интегратор 8, формирует требуемый закон регулировани , например интеграпьньй рши пропорцио- нально-интегральньш.The corrective link, which contains the integrator 8, forms the required law of regulation, for example, the integral proportional-integral integra- tion.
Выход блока 8 соединен с входом преобразовател 9 напр жение - частота , на одном из выходов которого, в зависимости от величины входного сигнала формируетс последовательность импульсов частоты The output of block 8 is connected to the input of a voltage-frequency converter 9, at one of the outputs of which, depending on the size of the input signal, a sequence of frequency pulses is formed
Сигнал с выхода блока 9 поступает на один извходов коммутатора 10. Коммутатор 10 служит дл формировани кодов N и N, которые представл ют собой симметричные треугольныеThe signal from the output of block 9 is fed to one of the outputs of switch 10. Switch 10 serves to generate N and N codes, which are symmetrical triangular
20 функции выходного угла.20 functions of the output angle.
Реверсивный счетчик J9,накаплива- ет импульсы преобразовател 9 напр жение-частота , в результате чего в блоке 19 формируетс выходной кодThe reversing counter J9 accumulates the pulses of the voltage-frequency converter 9, as a result of which in block 19 the output code is generated
25 преобразовател .25 converter.
Дл того, чтобы получить треугольный закон изменени выходного кода, необходимо при достижении определенного значени выходного кода переключать направление счета с суммировани на I вычитание, т.е. переключать входные импульсы с одного счетного входа на другой.In order to obtain the triangular law of changing the output code, it is necessary, when a certain value of the output code is reached, to switch the counting direction from summation to I subtraction, i.e. switch input pulses from one counting input to another.
Аналогично, переключа направлеJJ ние счета в счетчиках 13, 14 в моменты смены номера квадранта, можно обеспечить Tpeyronbnyk) форму выходных кодов N и N. Амплитуду треугольных функций N, N можно задавать с помо40 Щью кода N начальных условий квадранта . Код N записываетс при смене квадранта в реверсивный счетчик, который будет работать на вычитание. Его величина определ ет момент сле45 дующей смены квадранта.Similarly, by switching the counting direction in the counters 13, 14 at the moments of changing the quadrant number, Tpeyronbnyk can provide the output codes N and N. The amplitude of the triangular functions N, N can be set using the N code of the initial conditions of the quadrant. The N code is recorded when the quadrant is changed into a reversible counter that will work for subtraction. Its value determines the instant of the next quadrant shift.
Функцию переключени направлени счета в блоках 13, 14 выполн ет коммутатор 10, который управл етс сигналом а. Логическа функци а вл Q етс мпадшим разр дом кода текутиего квадранта и поэтому мен ет свое значение при смене квадранта, переключа тем самым импульсную последовательность частоты fjj с одного выхода коммутатора 10 на другой выход.The function of switching the counting direction in blocks 13, 14 is performed by the switch 10, which is controlled by the signal a. The logic function is Q is the low-order bit of the current quadrant code and therefore changes its value when the quadrant is changed, thereby switching the pulse sequence of the frequency fjj from one output of the switch 10 to another output.
Два выхода коммутатора 10 подключены к счетным входам блоков 13 и 14 через элементы ИЛИ 11 и 12 соответственно . Смена элемента ИЛИ происходитTwo outputs of the switch 10 are connected to the counting inputs of blocks 13 and 14 through the elements OR 11 and 12, respectively. An item change OR occurs
у131u131
при изменении направлени вращени ротора датчика 20 (смена знака скорости (jL) задающего воздействи ) или нри смене номера квадранта.when changing the direction of rotation of the rotor of the sensor 20 (changing the sign of the speed (jL) of the driving force) or changing the number of the quadrant.
Табл. 3 иллюстрирует зависимость направлени счета в блоках 13, 1А от знака скорости w и от номера квадранта .Tab. 3 illustrates the dependence of the counting direction in blocks 13, 1A on the sign of the velocity w and on the quadrant number.
Таблица 3Table 3
Знаки + и - в табл, 3 обозначают направление счета импульсов в блоках 13 и 14: режим суммировани и режим вычитани импульсов соответственно .The signs + and - in the table, 3 indicate the counting direction of the pulses in blocks 13 and 14: the summation mode and the pulse subtraction mode, respectively.
Изменение направлени счета импульсов- в блоках 13 и 14 осуществл етс следующим образом.The change in the counting direction of the pulses in blocks 13 and 14 is carried out as follows.
При изменении знака скорости и) мен етс знак входного сигнала блока 9 и импульсы частоты переключаютс с одного его выхода па другой, т.е. происходит коммутаци входов блока 10, котора мен ет направлепие счета в блоках 13 и 14, Таким образом , мен етс направление счета внут ри квадранта при любом значении выходного угла Ф.When the sign of the velocity changes and) the sign of the input signal of block 9 changes and the frequency pulses switch from one of its output to another, i.e. the switching of the inputs of block 10 occurs, which changes the counting direction in blocks 13 and 14, thus, the counting direction inside the quadrant changes for any value of the output angle F.
При смепе номера квадранта мен етс логическа переменна а, котора управл ет коммутатором 10, и импульсы частоты переключаютс с одного выхода коммутатора 10 на другой выход и, следовательно5 с одного элемента ИЛИ на другой.When the quadrant number is shifted, the logical variable a is changed, which controls the switch 10, and the frequency pulses are switched from one output of the switch 10 to another output and, therefore, 5 from one OR element to another.
Сигналом смены квадранта в преобразователе вл ютс импульсы отрицательного переноса Р и Р, формируемые в блоках 13 и 14 соответственно . Импульс отрицательного переноса формируетс реверсивным счетчиком , работающим на вычитание в мо102410The quadrant change signal in the transducer is negative transfer pulses P and P, generated in blocks 13 and 14, respectively. Negative transfer impulse is generated by a reversible subtracting counter in the engine.
мент перехода от кода 00...00 к ко- .ду П.11.The transition point from code 00 ... 00 to code 11.
00
Разр ды а,Ranks a,
2п2n
кода номера квадранта управл ют работой преобразовател : разр д а управл ет переключателем 5 и коммутатором ЬО, а сумма разр дов а, и а, вз та по модулю два и равна логической функции , используетс дл формировани сигнала d, управл ющего блоком 7. Логическа функци d формируетс элементом 17 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и определ51етс из вьфалсени The quadrant number code controls the operation of the converter: the bit controls the switch 5 and the switch BO, and the sum of the bits a and a, modulo two and equal to the logic function, is used to form the signal d controlling the unit 7. Logic Function d is formed by the element 17 EXCLUSIVE OR, and is determined from the reflection
J5J5
пP
00
5five
00
00
5five
00
где арп логический сигнал, получаемый из напр жени питани датчика, принимает значение I или О в зависимости от знака напр жени U . Блок 15 коррекции и управлени формирует также коды N начальных условий квадрантов, которые, в общем случае, могут быть различными дл разных квадрантов датчика. Дл хранени кодов Nj в составе блока 15 имеетс посто нное запоминающее устройство 25. С Помощью кодов N можно измен ть дискретность дф преобразовани . При этом измен етс не- только амплитуда треугольных функций N и N, но и закон их поведени , повтор ющий асимметрию датчика. Таким образом, с помощью кодов N. можно компенсировс1ть первую с гармоническую составл ющую внутри- шаговой погрешности игадукционного датчика, котора измен етс по гармоническому закону в функции от перемещени . В простейшем случае, когда код N одинаков дл всех квадрантов датчика ,,const), в блоке 25 -, хранитс только одно слово.where arp the logical signal obtained from the sensor supply voltage, takes the value I or O depending on the sign of the voltage U. The correction and control unit 15 also generates codes N of initial conditions of quadrants, which, in general, may be different for different sensor quadrants. To store the codes Nj, the block 15 contains a permanent storage device 25. With the help of the N codes, the resolution of the df transform can be changed. In this case, not only the amplitude of the triangular functions N and N is changed, but also the law of their behavior, which repeats the asymmetry of the sensor. Thus, with the help of codes N. one can compensate the first one with the harmonic component of the intra-step error of the play sensor, which is harmonically changed as a function of displacement. In the simplest case, when the N code is the same for all quadrants of the sensor (const), in block 25, only one word is stored.
У реального индукционного датчика значени выходных напр жений отличны от идеальных, Основпа причина этого - внутрипериодна (внутриша- гова ) погрешпость, составные части которой могут быть аппроксимированы с помощью функции вида sinKp0 и созКрв, где K lj254, Наибэлыч ий вес среди них перва гармоническа составл оща (p6 )5 котора носит систематический характер, так как обусловлена технологией изготовлени , а именно неточностью изготовлени обмоток датчика. Перва гармоническа сос 1 авл юща norpetuHOCTH вл етс результатом геометрической ьгеортогональности синусных и косинус5In a real induction sensor, the values of the output voltages are different from the ideal ones. The main reason for this is the intraperiod (intrastage) error, the components of which can be approximated using the function of the form sinKp0 and cosRvr, where Klj254, The most powerful weight among them is the first harmonic which is systematic because it is due to the manufacturing technology, namely the inaccuracy of manufacturing the sensor windings. The first harmonic channel, one norpetuHOCTH, is the result of the geometric orthogonality of sine and cosine5
ных обмоток датчика, она про вл етс в электрической асимметрии сигналов синуса Од и косинуса U.sensor windings, it manifests itself in the electrical asymmetry of the sine od and cosine signals U.
Поэтому при повороте на угол 0 ротора реального датчика с его выходов снимаютс сигналы Гс; и Uc, которые соответствуют углу рЭ+с (вместо угла рб в случае идеального датчика) При этом величины сигналов Ug и U определ ютс из выражений:Therefore, when the rotor is rotated by angle 0 of the real sensor, the signals Gc are taken from its outputs; and Uc, which correspond to the angle RE + c (instead of the angle PB in the case of an ideal sensor). The values of the signals Ug and U are determined from the expressions:
.ио51п(ре+Л,.io51p (re + L,
Uj.KT.UoCos(p0+d ).Uj.KT.UoCos (p0 + d).
Так как погрешность углова величина (ошибка по аргументу дл функции Us и Uj,), то ее можно скомпенсировать в измерительном преобразователе , искусственно ввод при формировании функции f(sin) и f(cos) ошибку / в значени цифровых аргументов N, N. Закон рассогласовани в преобразователе будет сформирован в этом случае в следуюшем виде:Since the error is the angular value (the error in the argument for the function Us and Uj,), it can be compensated for in the measuring transducer, artificially entering the error in the value of the digital arguments N, N when forming the function f (sin) and f (cos). mismatch in the converter will be formed in this case in the following form:
з1п(р0-Ф)81п(ре-с/)-(ф+.сУ) .11п (р0-Ф) 81п (re-с /) - (ф + .сУ).
Без компенсации погрешности закон рассогласовани будет иметь другой вид: sin (рЭ+с/)- , что неизбежно ведет к оиибке при формировании выходного угла ф.Without compensation of the error, the law of mismatch will have a different form: sin (re + c /) -, which inevitably leads to the oyibke when forming the output angle f.
Учет погрешности с в значени хAccounting for errors with in values
,,
1313
цифровых аргументов N .и N осуществл етс с помощью кодов N2 начальных условий, которые определ ют величины реальных квадрантов, образо-. ванных электрическими ос ми датчика Они повернуты относительно декартовых осей и образуют квадранты датчика , которые не совпадают с декартовыми квадрантами. Это и есть асимметри датчика,- которую в преобразователе необходимо повторить в значени х кодов N. При учете погрешности сГ (в значени х кодов N2) сохран - етс неизменным требуемой число NUJ и обеспечиваетс выполнение дл каждого шага датчика следующего равенства:digital arguments n. and n are implemented using the initial condition N2 codes, which define the values of real quadrants, obra-. Baths of the sensor's electrical axes. They are turned relative to the Cartesian axes and form sensor quadrants that do not coincide with the Cartesian quadrants. This is the sensor asymmetry, which in the converter needs to be repeated in the values of N. When the cG error (in the values of N2) is taken into account, the required number NUJ is maintained and the following equality is ensured for each sensor step:
Niy Ni+N2 +Nj+N4.,Niy Ni + N2 + Nj + N4.,
где NI-N4 начальные услови 1-4where NI-N4 is the initial conditions 1-4
квадрантов датчика. Введение асимметрии в закон формировани треугольных N и N осуществл етс путем перераспределени небольшого количества дискре между значени ми кодов N внутри - каждого шага датчика на основе данsensor quadrants. The introduction of asymmetry into the law of formation of triangular N and N is carried out by redistributing a small amount of disk space between the values of the N codes inside — each step of the sensor is based on
1024, ных1024
1212
, полученных в результате аттестации индукционного датчика.received as a result of certification of the induction sensor.
На фиг. 3 приведена функционапь- на схема блока 15 коррекции и управлени .FIG. 3 shows a functional diagram of the correction and control unit 15.
00
,. ,
Импульсы отрицательного переносаNegative carry pulses
Рг иPr and
Р поступают через элемент 24P come through element 24
ШМ на вход выборки ПЗУ 25 и на коммутатор 21, который управл етс логическим сигналом е,. В зависимостиCM on the sample input of the ROM 25 and on the switch 21, which is controlled by a logical signal e ,. Depending
л пl p
от значени сигнала ej,импульсы отрицательного переноса коммутируютс on the value of the signal ej, the negative transfer pulses commute
с на суммирующий или .вычитающий входы - реверсивного счетчика 22, который формирует т-ргзр дный адрес z дл выборки слова 11- из ПЗУ 25. Младшие разр ды ар и номера z квадранта подаютс на вход элемента 23 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, который формирует логическую функцию а,. С выходов блока 15 снимаетс код Nj, и две логи- ческие функции а и а. Счетчики 13,from to the summing or quantifying inputs — a reversible counter 22, which forms the t-address address z for sampling word 11- from ROM 25. The lower bits ap and the z numbers of the quadrant are input to the element 23 EXCLUSIVE OR, which forms a logical function a , From the outputs of block 15, the code Nj is removed, and the two logic functions a and a. Counters 13,
5 1 работают только в зоне однопол р- ных положительных кодов. Однако при смене номера квадранта преобразовател реверсивный счетчик, который сформировал импульс, переходит в запрещенную , зону отрицательных кодов /на его выходе устанавливаетс код 11...). Чтобы обеспечить треугольный закон изменени кодов N и М , необходимо этот счетчик вернуть в зону положительных кодов и установить5 1 work only in the zone of uni-positive positive codes. However, when changing the quadrant number of the converter, the reversible counter that generated the impulse goes into the forbidden one, the area of negative codes (at its output is set to code 11 ...). To ensure the triangular law of variation of the N and M codes, it is necessary to return this counter to the zone of positive codes and set
в нем требуемый код 00... 01. В другом реверсивном счетчике требуетс уста0 in it the required code is 00 ... 01. In another reversible counter, a setting is required
,. ,
00
новить код (). Эта операци начальной установки счетчиков 13, 14 должна выполн тьс при смене квадранта за врем между моментом по влени импульса отрицательного переноса и моментом прихода следуюр(его счетного импульса частоты .update code (). This initial setup of the counters 13, 14 should be performed when the quadrant changes between the time the negative transfer pulse appears and the next time it arrives (its counting frequency pulse.
Функцию начальной установки счетчиков 13, 14 выполн ет блок 16 синхронизации . На два его входа поступают импульсы отрицательного переноса Р2 и Р, каждый из которых инициирует формирование на выходах синхронизатора 16 трех разнесенных по тактам импульсов, в результате чего в реверсивном счетчике, который работал на вычитание и сформировал импульс отрицательного переноса устанавли- ваетС код 00...01, а н другом реверсивном счетчике - код jCNj-I).The function of the initial installation of the counters 13, 14 is performed by the synchronization unit 16. At its two inputs, negative transfer pulses P2 and P are received, each of which initiates the formation of three pulses spaced apart at synchronizer 16 outputs, resulting in a reversible counter that worked on subtraction and formed a negative transfer impulse C code 00 .. .01, and on another reverse counter, the code jCNj-I).
ФормулаFormula
1313
и 3 о б р е тand 3 o r e t
е н и e ni
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853944225A SU1311024A1 (en) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | Angular displacement-to-digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853944225A SU1311024A1 (en) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | Angular displacement-to-digital converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1311024A1 true SU1311024A1 (en) | 1987-05-15 |
Family
ID=21194237
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU853944225A SU1311024A1 (en) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | Angular displacement-to-digital converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1311024A1 (en) |
-
1985
- 1985-08-13 SU SU853944225A patent/SU1311024A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 708386, кл. G 08 С 9/04, 1977. Авторское свидетельство СССР № 1035627, кл. G 08 С 9/00, 1982. .(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ЛЕРЕМЕ- ЩЕНИЙ В КОД * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2991462A (en) | Phase-to-digital and digital-to-phase converters | |
US3555542A (en) | Methods and apparatus for determining the angular position of a shaft | |
SU1311024A1 (en) | Angular displacement-to-digital converter | |
US3636337A (en) | Digital signal generator for generating a digitized sinusoidal wave | |
US3768022A (en) | Apparatus for generating phase modulated electrical signals in response to a measured angular or linear displacement | |
SU843802A1 (en) | Device for automatic steering of agricultural sets | |
SU942098A1 (en) | Shaft angular position-to-code converter | |
SU903811A1 (en) | Program control device | |
SU1272507A1 (en) | Angular shift-to-digital converter | |
SU734774A1 (en) | Shaft angular position-to-code converter | |
RU2108663C1 (en) | Method for converting angle of shaft turn to code | |
SU896654A1 (en) | Shaft angular position-to-code converter | |
SU928387A1 (en) | Shaft angular position-to-code converter | |
SU693416A1 (en) | Code-to-angle converter | |
SU1640816A1 (en) | Angle-to-number converter | |
SU1589391A1 (en) | Device for checking angle-shaft-position-to-digital converter | |
RU2068619C1 (en) | Method for conversion of movement to code and device for implementation of said method | |
SU559257A1 (en) | Functional converter of the angle of rotation of the shaft into the code | |
SU938163A1 (en) | Quasi-equilibrium detector | |
SU801023A1 (en) | Shaft angular positio-to-code converter | |
RU1783473C (en) | Digital-analog servo system device for control of positioning object | |
SU667954A1 (en) | Device for determining global extremum of function of several variables | |
SU1153335A2 (en) | Angle-to-phase-to-number converter | |
SU1095213A1 (en) | Shaft turn angle encoder | |
SU809055A1 (en) | Discrete electric drive |