SU1320902A1 - Shaft angle position-to-time digital converter - Google Patents
Shaft angle position-to-time digital converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1320902A1 SU1320902A1 SU864020845A SU4020845A SU1320902A1 SU 1320902 A1 SU1320902 A1 SU 1320902A1 SU 864020845 A SU864020845 A SU 864020845A SU 4020845 A SU4020845 A SU 4020845A SU 1320902 A1 SU1320902 A1 SU 1320902A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- outputs
- inputs
- output
- digital
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл св зи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. С целью повышени динамической точности путем коррекции частотной характеристики в преобразователь, содержащий синусно-косинусный датчик 1 грубого отсчета, синусно-косинусньй датчик 2 точного отсчета, демодул тор 3, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 4 и 5, первый синусно-косл ьо о со о toThe invention relates to automation and computing and can be used to connect analog information sources with a digital computing device. In order to increase the dynamic accuracy by correcting the frequency response to a converter containing a sine-cosine sensor 1 of rough counting, a sine-cosine sensor of accurate counting 2, demodulator 3, digital-to-analog converters (D / A) 4 and 5, the first sine-co with to
Description
синусный генератор 7, цифровые сумматоры 8 и 9, аналоговый сумматор 10, генератор П опорной частоты, блок 12 функционального преобразовани , блок 13 выбора каналов, блок ,1А преобразовани напр жени в частоту , реверсивный счетчик 15, введены второй сннусно-косинусный генератор 6, аналого-цифровой преобразователь 16, блок 17 управлени и обработки, компараторы 18 и 19. Выходные напр жени датчиков 1 и 2 демодулируютс | в демодул торе 3, ЦАП 4 и 5. Выход1sine generator 7, digital adders 8 and 9, analog adder 10, generator P of the reference frequency, functional conversion unit 12, channel selection unit 13, unit, voltage-to-frequency conversion 1A, reversible counter 15, a second SN-generator 6, analog-to-digital converter 16, control and processing unit 17, comparators 18 and 19. The output voltages of sensors 1 and 2 are demodulated | in demodul torus 3, DAC 4 and 5. Output 1
Изобретение относитс к автоматик и вычислительной технике и может быт использовано дл св зи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. The invention relates to automation and computing and can be used to connect analog information sources with a digital computing device.
Цель изобретени - повьппение динамической точности преобразовател -. путем цифровой коррекции его частотной характеристики.The purpose of the invention is the evolution of the dynamic accuracy of the converter. by digital correction of its frequency response.
На фиг. 1 представлена блок-схема преобразовател ; на фиг. 2 - математическа модель одной из реализаций канала точного отсчета преобразовател .FIG. 1 is a block diagram of a converter; in fig. 2 - a mathematical model of one of the implementations of the exact reference channel of the converter.
Преобразователь угла поворота вала в код содержит синусно-косинусный датчик 1 грубого отсчета (СКДГО), синусно-косинусный датчик 2 точного отсчета (СКДТО), демодул тор 3, циф- роаналоговые преобразователи (ЦАП) 4 и 5, синусно-косинусные генераторы 6 и 7, цифровые сумматоры 8 и 9, аналоговьй сумматор 10, генератор 11 опорной частоты, блок 12 функциональ- ного преобразовател кодов, блок 13 выбора каналов, блок 14 преобразовани напр жени в частоту (ПНЧ), реверсивный счетчик 15, аналого-цифровой преобразователь (ЛЦП) 16, блок 17 управлени и обработки, компараторы 18 и 19.The shaft rotation angle-to-code converter contains a coarse-count sine-cosine sensor 1 (SKDGO), a precision-read sine-cosine sensor 2 (SKDTO), a demodulator 3, digital-to-analogue converters (DAC) 4 and 5, sine-cosine generators 6 and 7, digital adders 8 and 9, analog adder 10, reference frequency generator 11, block 12 of the functional code converter, block 13 of channel selection, block 14 of voltage-to-frequency (PVC) conversion, reversible counter 15, analog-to-digital converter ( LTSP) 16, control and processing unit 17, computer Ratters 18 and 19.
Синусно-косинусные генераторы 6 и 7 представл ют собой функциональный преобразователь кода .в коды си- нуса и косинуса, выходы которого подключены к цифровым входам соответствующих ЦАП, на выходе ЦАП установные сигналы рассогласовани между углом и кодом с выходов демодул тора 3 и аналогового сумматора 10 через блок 13 поступают на вход цифрового интегратора, образованного блоками 14, 15, и вход АЦП. Полученные коды обрабатьгоаютс блоком 17 дл обеспечени заданных динамических характеристик и по цепи обратной св зи выходной код блока 17 воздействует на напр жение возбуждени датчиков 1 и 2, компенсиру фазовый угол поворота датчика. 2 ил.Sine-cosine generators 6 and 7 are a functional code converter. Into sine and cosine codes, the outputs of which are connected to the digital inputs of the corresponding D / A converters, the output signal of the DAC between the angle and the code from the outputs of the demodulator 3 and the analog adder 10 through the block 13 is fed to the input of the digital integrator formed by the blocks 14, 15, and the input of the ADC. The resulting codes are processed by block 17 to provide the specified dynamic characteristics and, through the feedback circuit, the output code of block 17 affects the excitation voltage of sensors 1 and 2, compensating for the phase angle of rotation of the sensor. 2 Il.
лены усилители мощности. Генератор 11 опорной частоты представл ет собой последовательно соединенные генератор импульсов и делитель частоты. Блок 17 управлени и обработки, который может быть выполнен, например, на микро-ЭВМ 1АРХ-186, содержит арифметико-логический блок, контроллеры доступа к пам ти и прерываний, счет- чик микрокоманд, генератор синхросигналов , буферные регистры.Lena power amplifiers. The reference frequency generator 11 is a series-connected pulse generator and frequency divider. The control and processing unit 17, which can be performed, for example, on a 1ARH-186 micro-computer, contains an arithmetic logic unit, memory access and interrupt controllers, a micro-command counter, a clock signal generator, and buffer registers.
Преобразователь представл ет собой импульсную след щую систему, котора в зависимости от углового рассогласовани образуетс блоками 9,The converter is a pulse tracking system, which, depending on the angular mismatch, is formed by blocks 9,
7,1,3, 13, 14, 15, 16, 17, 9 или7.1,3, 13, 14, 15, 16, 17, 9 or
8,6, 2, 4, 5, 10, 13, 14, 15, 16, 17, 8.8.6, 2, 4, 5, 10, 13, 14, 15, 16, 17, 8.
Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.
Генератор 11 вырабатывает цифровой эквивалент аргумента cot, который блоком 12 функционального преобразовани кода преобразуетс в код функции cos ot и sin cot, а цифровыми сумматорами 8 и 9 и синусно-косинусными генераторами 6 и 7 - в аналоговые напр жени возбуждени датчиков 2 и 1 UQsin(cot-N), UgCosCot-Njc) и UpSin((ot-N), UgCos(cot-N) соответственно , где К - коэффициент электрической редукции. На цифровой сумматор 8 поступает п младших разр дов выходного кода и, а на цифровой сумматор 9 -т старших разр дов кода N, число разр дов которого Р п + m - 1.The generator 11 generates the digital equivalent of the argument cot, which is converted by the functional conversion unit 12 to the cos ot and sin cot function code, and digital adders 8 and 9 and sine-cosine oscillators 6 and 7 to the analog excitation voltages of sensors 2 and 1 UQsin ( cot-N), UgCosCot-Njc) and UpSin ((ot-N), UgCos (cot-N), respectively, where K is the electrical reduction ratio. The digital adder 8 receives the lower bits of the output code and, and the digital adder 9-t high bits of the code N, the number of bits of which is Pn + m - 1.
Р ПR P
При этом К 2 , Цифровой сумматорAt the same time, K 2, Digital adder
совместно с синусно-косинусным генератором выполн ют функцию цифроана- логового преобразовани цифровогоin conjunction with a sine-cosine generator, perform the function of digital-analog conversion
кода N.. или К в аналоговые значени tscode N .. or K to ts analog values
фазы напр жени возбуждени соответствующего датчика 2 и 1 угла. .the phase of the excitation voltage of the corresponding angle sensor 2 and 1. .
Выходные фазомодулированные напр жени датчика 2 точного отсчета и sin(cot-Nn+oi-) и U cosCwt-Njj+oi) перемножаютс цифроаналоговыми преобразовател ми 4 и 5 на коды взаимно ортогональных функций coswt и sin cot. После вычитани в аналоговом сумматоре 10 на его выходе образуетс напр жениеThe output phase-modulated voltages of the fine-reading sensor 2 and sin (cot-Nn + oi-) and U cosCwt-Njj + oi) are multiplied by digital-to-analogue converters 4 and 5 by the codes of the mutually orthogonal functions coswt and sin cot. After subtraction in the analog adder 10, a voltage is formed at its output.
У,, .(o6- У,).Y ,,. (O6- Y,).
Напр жение с вторичной обмоткиVoltage with secondary winding
t5 ко. Выходное напр жение аналогового сумматора 10 отлично от нул и на вы ходе компаратора 18 (сдвоенный компа ратор с окном) по вл етс сигнал, разрешающий по входу стробировани t5 co. The output voltage of the analog adder 10 is different from zero and at you the progress of the comparator 18 (dual comparator with a window) a signal appears that permits on the input of the gating
датчика 1 грубого отсчета U,cos(ut - 20 работу компаратора 19, который фор N + об) поступает на вход демоду.)1 то- ра 3, который в качестве опорного использует напр жение старшего разр да генератора 11. Выходное напр жение демодул тора 3 после фильтрации с помощью вход щего в его состав фильтра нижних частот имеет видCoarse sensor U 1, cos (ut - 20, the operation of comparator 19, which is N + about) is fed to the input of the demodus.) 1 of the 3, which uses the high voltage of the generator 11 as a reference. Output voltage of the demodule torus 3 after filtering with the help of its low-pass filter has the form
2525
(-N+o6). Поскольку канал грубого отсчёта необходим дл исключени Неоднозначности отсчетов, то использован только лишь один демодул тор 3 в режиме релейного синхронного детектировани .(-N + o6). Since the coarse channel is necessary to eliminate the ambiguity of samples, only one demodulator 3 is used in the relay synchronous detection mode.
Выходные напр жени каналов грубо30The output voltages of the channels are roughly30
мирует импульс в момент перехода через нуль выходного напр жени датчика 2 угла грубого отсчета. Под воздействием этого импульса блок 17 осуществл ет прерьгоание выполнени основного режима работы и выполн ет режим согласовани отсчетов. В выходной регистр блока 17 заноситс код генератора 11, соответствующий моменту прихода импульса на прерывание , реализу тем самым метод бегущей стробирующей метки. Этот код приближенно соответствует угловому положению датчика 1, поэтомуIt detects a pulse at the moment of zero crossing of the output voltage of the coarse angle sensor 2. Under the influence of this impulse, block 17 performs the interdiction of the execution of the main mode of operation and executes the mode of matching the samples. In the output register of block 17, the generator code 11, corresponding to the moment of arrival of the pulse at the interruption, is entered, thereby implementing the running gating mark method. This code corresponds approximately to the angular position of sensor 1, therefore
го и точного отсчетов через блок 13 35 след ща система грубого отсчетаth and accurate readings through block 13 35 follow coarse reference system
выбора каналов поступают на вход бло- измен ет код до тех пор, когда выка 14 преобразовани напр жени вchannel selection is received at the input of the unit changes the code until, when the voltage conversion voltage is 14
частоту ПНЧ дл преобразовани их вfrequency of the fnu to convert them to
последовательный код с последующимsequential code followed
суммированием в реверсивном счетчикеsummation in a reversible counter
15. Блок 14 совместно с реверсивным15. Block 14 together with reversible
4040
ходное напр жение демодул тора 3 уменьшаетс до нул , т.е. Uabix э Ujsin(K-oi) О, откуда N ; tA с точностью до величины младшего разр да грубого отсчета, т.е. N об + + NK/2. the driving voltage of demodulator 3 decreases to zero, i.e. Uabix e Ujsin (K-oi) Oh, whence N; tA with an accuracy of the smallest bit of a rough reference, i.e. N about + + NK / 2.
счетчиком 15 производит цифровое интегрирование сигнала рассогласовани след щей системы. Одновременно этотcounter 15 performs digital integration of the following system error signal. Simultaneously this
ходное напр жение демодул тора 3 уменьшаетс до нул , т.е. Uabix э Ujsin(K-oi) О, откуда N ; tA с точностью до величины младшего раз р да грубого отсчета, т.е. N об + + NK/2. the driving voltage of demodulator 3 decreases to zero, i.e. Uabix e Ujsin (K-oi) Oh, whence N; tA with an accuracy up to the value of the younger time is the row of a rough reference, i.e. N about + + NK / 2.
Как только Ugbix-v- О (код АПП 16As soon as Ugbix-v- O (code APP 16
сигнал подвергаетс цифровому преоб- - также уменьшилс до нул ), блок 17the signal is digitally transformed - also reduced to zero), block 17
разованию в аналого-цифровом преобразователе 16. Выходные коды реверсивного счетчика 15 и АЦП 16 поступают на соответствующие входы блока 17, который осуществл ет выбор канала отсчета (согласование отсчетов цифровую обработку сигналов пропорционального (через АЦП) и интегрального (через ПНЧ и реверсивный счетчик ) управлени след щей системой, цифровую коррекцию ее частотной характеристики , выработку и фиксацию выходного кода N, который поступаетAnalog-to-digital converter 16. The output codes of the reversible counter 15 and the A / D converter 16 are fed to the corresponding inputs of the block 17, which selects a reference channel (sample matching) digital processing of proportional (through A / D converters) and integral (via IFF and reversible counter) control signals tracking system, digital correction of its frequency response, generation and fixation of the output code N, which arrives
209024209024
в цифровые сумматоры 8 и 9. Тем самым замыкаетс обратна св зь в соответствующей след щей системе.to digital adders 8 and 9. This closes the feedback in the corresponding follow system.
В зависимости от величины углово5 го рассогласовани след ща система образуетс блоками 9, 7, |, 3, 13, 14, 15, 16, 17, 9 при /N-oi/i 360°/2 либо блоками 8, 6, 2, 4, 5, 10, 13, 14, 15, 16, 17, 8 при / N-06/ 360°/2 .Depending on the magnitude of the angular mismatch, the following system is formed by blocks 9, 7, |, 3, 13, 14, 15, 16, 17, 9 with / N-oi / i 360 ° / 2 or by blocks 8, 6, 2, 4, 5, 10, 13, 14, 15, 16, 17, 8 with / N-06/360 ° / 2.
W При включении преобразовател по команде блока 17 блок 13 выбора каналов включает в след щую систему канал грубого отсчета, так как угловое рассогласование достаточно велиt5 ко. Выходное напр жение аналогового сумматора 10 отлично от нул и на выходе компаратора 18 (сдвоенный компаратор с окном) по вл етс сигнал, разрешающий по входу стробировани W When the converter is turned on by the command of block 17, channel selection unit 13 includes a coarse channel in the tracking system, since the angular mismatch is large enough to 5. The output voltage of the analog adder 10 is different from zero, and the output of the comparator 18 (dual comparator with a window) is a signal that permits on the gate input
работу компаратора 19, который фор the job of comparator 19 which is odds
мирует импульс в момент перехода через нуль выходного напр жени датчика 2 угла грубого отсчета. Под воздействием этого импульса блок 17 осуществл ет прерьгоание выполнени основного режима работы и выполн ет режим согласовани отсчетов. В выходной регистр блока 17 заноситс код генератора 11, соответствующий моменту прихода импульса на прерывание , реализу тем самым метод бегущей стробирующей метки. Этот код приближенно соответствует угловому положению датчика 1, поэтомуIt detects a pulse at the moment of zero crossing of the output voltage of the coarse angle sensor 2. Under the influence of this impulse, block 17 performs the interdiction of the execution of the main mode of operation and executes the mode of matching the samples. In the output register of block 17, the generator code 11, corresponding to the moment of arrival of the pulse at the interruption, is entered, thereby implementing the running gating mark method. This code corresponds approximately to the angular position of sensor 1, therefore
ходное напр жение демодул тора 3 уменьшаетс до нул , т.е. Uabix э Ujsin(K-oi) О, откуда N ; tA с точностью до величины младшего разр да грубого отсчета, т.е. N об + + NK/2. the driving voltage of demodulator 3 decreases to zero, i.e. Uabix e Ujsin (K-oi) Oh, whence N; tA with an accuracy of the smallest bit of a rough reference, i.e. N about + + NK / 2.
Как только Ugbix-v- О (код АПП 16As soon as Ugbix-v- O (code APP 16
00
5five
с помощью блока 13 выбора каналов включает в след щую систему канал точного отсчета и приступает к выполнению основного режима работы, который предусматривает на начальном этапе оптимальный по быстродействию переходный процесс из точки N cJ- + в точку W a j с точностью до величины младшего разр да точного отсчета.using the channel selection unit 13, it includes into the next system an accurate reference channel and proceeds to perform the basic mode of operation, which at the initial stage provides for a transient process that is optimal in speed from the point N cJ- + to the point W aj with an accuracy of the least significant bit countdown.
При этом напр жение рассогласова- ни на выходе сумматора Ю равно нулю , компаратор IS запирает по входуIn this case, the voltage mismatch at the output of the adder U is zero, the comparator IS locks the input
стробировани компаратор 19 и,импульс на прерывание не вырабатываетс .gating a comparator 19 and an interrupt pulse is not generated.
В зависимости от требований к преобразователю по быстродействию и ве-г личине динамической погрешности блок 17 желаемый вид частотной характеристики след щей системы канала точного отсчета. На фиг. 2 изображена математическа модель однойDepending on the requirements of the converter for speed and the size of the dynamic error, block 17 is the desired frequency response of the exact reference channel system. FIG. 2 depicts a mathematical model of one.
из реализаций импульсной след щей системы На этой схеме W,(w) implementations of the impulse-dependent servo system In this diagram, W, (w)
К, TO,
(1+Т,У)(1-ТаУ)(1 + T, U) (1-Tau)
- передаточна - gear
М W функци , реализуема блоком 17;M W function implemented by block 17;
I -Т WI -T W
W...(w) К, - передаточна W ... (w) K, - transfer
ЦП {- -tfCPU {- -tf
функци цифрового интегратора; ПФК - преобразователь код-фаза. Совокупность , блоков 2, 4, 5, 10 (см. фиг. эквивалентна блоку с выходным напр жением , измен ющимс по закону 10 sin(()i,-N)t), на входе которого действует углова ошибка (об-N). Следовательно , его передаточный коэффициент К 10/1Г. Окончательно передаточную функцию импульсной след щей системы можно записать в видеdigital integrator function; PFC - code-phase converter. The set of blocks 2, 4, 5, 10 (see Fig. Is equivalent to a block with an output voltage varying according to the law 10 sin (() i, -N) t), at the input of which the angular error (r-N) acts . Consequently, its transfer coefficient is K 10 / 1G. The final transfer function of the pulse tracking system can be written as
„(,,, о) К (.l)(l-T.v)„(,,, о) К (.l) (l-T.v)
VV
Таким образом, при реализации изобретени с цифровым интегратором в качестве корректирующего устройства , производ щего вычислени в соответствии с алгоритмомThus, when implementing the invention with a digital integrator as a correction device, performing calculations in accordance with the algorithm
N(n) а,М(п-1) + а.Н(-п--2} + + Ъ,Ш(п-1) + b,jN(n-2)N (n) a, M (n-1) + a. H (-n - 2} + + b, W (n-1) + b, jN (n-2)
где N(n), N(n-l), N(n-2) - значени выходного кода, вычисленные в соответствующих тактах;where N (n), N (n-l), N (n-2) are the values of the output code, calculated in the corresponding cycles;
.N(n-l), W(n-2) - суммарный код цифрового интегратора и АЦП, измеренный в соответствующих тактах, преобразователь приобретает свойства астатической след щей системы третьего пор дка, в которой отсутствуют динамические ошибки по скорости и .ускорению при изменении входного уг ла об с посто нным ускорением..N (nl), W (n-2) is the total code of the digital integrator and the ADC, measured in the corresponding cycles, the converter acquires the properties of a third-order astatic tracking system, which does not have dynamic errors in speed and acceleration when the input angle changes la with constant acceleration.
Дл устранени инструментальной погрешности блок управлени и обра To eliminate instrumental error, the control unit and
г 5 Wg 5 W
1515
2020
) 30 ) thirty
эс 40es 40
5050
45 45
5555
ботки предусматривает в основном режиме коррекцию выходного кода с помощью поправок, записанных в посто нную пам ть указанного блока на этапе метрологической аттестации преобразовател .Processing mainly provides for the correction mode of the output code with the help of corrections recorded in the permanent memory of the specified block at the stage of metrological certification of the converter.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864020845A SU1320902A1 (en) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | Shaft angle position-to-time digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864020845A SU1320902A1 (en) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | Shaft angle position-to-time digital converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1320902A1 true SU1320902A1 (en) | 1987-06-30 |
Family
ID=21221101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864020845A SU1320902A1 (en) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | Shaft angle position-to-time digital converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1320902A1 (en) |
-
1986
- 1986-02-12 SU SU864020845A patent/SU1320902A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Прангишвили И. В. Микропроцессоры и локальные сети микро-ЭВМ в распределенных системах управлени . М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 49, .рис.1,3. Авторское свидетельство СССР № 10222Q3, кл. G 08 С 9/04, 1982. Ав торское свидетельство СССР № 1088045, кл.. G 08 С 9/00, 1983. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3618073A (en) | Synchro angle converter | |
CN109506681B (en) | Magnetic encoder chip structure based on silicon Hall effect | |
US3828347A (en) | Error correction for an integrating analog to digital converter | |
SU1320902A1 (en) | Shaft angle position-to-time digital converter | |
EP0257100B1 (en) | Pulse distribution type position detector | |
RU2259631C2 (en) | Angle digital converter | |
SU645190A1 (en) | Shaft angular position-to-code converter | |
US3898649A (en) | Encoder device for use with polydecade consumption or usage meters | |
CN112268501B (en) | Detection method applicable to linear displacement or corner position of object | |
SU1088044A2 (en) | Shaft turn angle encoder | |
SU1309311A1 (en) | Displacement-to-digital converter | |
JPH0529045B2 (en) | ||
SU1424123A1 (en) | Shaft angle digitizing method | |
JPS62156514A (en) | Angle detector | |
SU1187273A1 (en) | Angle-to-digital converter | |
SU947895A1 (en) | Multichannel shaft angular position-to-code converter | |
SU1279064A1 (en) | Analog-to-digital converter | |
SU1216829A1 (en) | Digital-to-analog converter | |
SU1096674A2 (en) | Shaft turn angle encoder | |
SU1298920A1 (en) | Analog-to-digital converter | |
SU1640816A1 (en) | Angle-to-number converter | |
SU599161A1 (en) | Information recording arrangement | |
SU1125643A1 (en) | Shaft turn angle encoder | |
SU1064280A1 (en) | Sine-cosine function generator | |
SU955151A1 (en) | Shaft rotation angle to code converter |