SU1336241A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано в системах преобразовани  информации. Целью изобретени   вл етс  повьппение точности преобразовател . Дл  достижени  поставленной цели в преобразователь,содержащий сицусно-косинусный фазовращатель 1, два синхронных детектора 4, W СО ОО о: |ЬО 4

Description

7, сумматор 10, преобразователь напр жение - частота (ГШЧ) 11, реверсивный счетчик 12, цифровой сумматор 21,генератор 22 сетки частот, введены четыре модул тора 13...16, два триггера 17, 18, два инвертора 19, 20, полосовые усилители 2, 3 напр жени , четыре синхронных детектора 5, 6, 8, 9, полосовые усилители 23, 24 тока, сумматоры 25, 26. Под действием токов с выходов усилителей 23, 24, поступающих на первичные обмотки фазовращател  1, на вторичных обмотках фазовращател  1 навод тс  напр жени , завис щие от угла поворота его вала. Эти напр жени  через синхронные детекторы 4, 7 поступают на сумматор 10, вьпсод- ной сигнал которого через ПНЧ 11 по1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах преобразовани  информации.

Цель изобретени  - повышение точности преобразовател .

На чертеже представлена структурна  схема преобразовател .

Преобразователь содержит синусно- косинусный фазовращатель 1,полосовые усилители 2 и 3 напр жени ,синхронные детекторы 4-9, сумматор 10,преобразователь 11 напр жение - частота (ПНЧ), реверсивный счетчик 12, модул торы 13-16, триггеры 17 и 18, инверторы 19, 20, цифровой сумматор 21,генератор 22 сетки частот (ГСЧ), полосовые усилители 23 и 24 тока, сумматоры 25 и 26.

ГСЧ состоит из задающего генератора и счетчика-делител .

Преобразователь работает следующим образом.

Выход старшего разр да ГСЧ 22 соединен с полосовым усилителем 24 тока. Частота напр жени  на этом выходе минимальна и соответствует частоте, на которой работает фазовращатель. Выход ГСЧ с частотой, вдвое превышающей мп- нймальную. Соединен через инвертор 20 с триггером 18. Благодар  этому

ступает на входы реверсивного счетчика 12, При соответствии его выходного кода углу поворота сигнал рассогласовани  на выходе сумматора 10 отсутствует . Дл  уменьшени  ошибок из-за расстроек полосовых усилителей последние охвачены отрицательной обратной св зью по квадратурному сигналу. В цепь обратной св зи включены синхронные детекторы 5, 6, 8, 9 и модул торы 13...16, Опорные напр жени  синхронных детекторов и модул торов цепи обратной св зи полосовых усилителей напр жени  сдвинуты на 90 относительно опорных напр жений синхронных детекторов, включенных в пр мой цепи, 1 ил.

напр жени  на входах полосовых усилителей 23 и 24 тока сдвинуты на 90 относительно друг друга. Токи вида I sinu)t и Icoswt с выходов усилите- лей 23 и 24 поступают на первичные обмотки фазовращател  1. На его вторичных обмотках навод тс  напр жени  вида

0 Е sinCwt +5); -Е cos (u)t-i-6),

где 9- угол поворота вала фазовращател .

Эти напр жени  через полосовые 5усилители 2 и 3 напр жени  поступают на синхронные детекторы 4 и 7, опорные напр жени  которых сдвинуты на 90° и поступают от триггера 17 и старшего разр да сумматора 21,

0

и, и sign cos(tot+ Ф);

Uj и sign sin(o)t+ Ф),

(- где Ф - угол, код которого записан в реверсивном счетчике 12,

В состав каждого синхронного де- .тектора входит фильтр нижних частот. Посто нные выходные напр жени  детекторов и и и, суммируютс  в сумматоре 10:

Uj (U + U) sinCe - Ф)

и управл ют через ПНЧ 11 счетчиком

12. В установившемс  состо нии 11 О,

что возможно только при 0 Ф.

Так же, как и известный, предлагаемый преобразователь нечувствителен к асимметрии первичных и вторичных обмоток фазовращател , тюравенству коэффициентов передачи усилителей 2 и 3 синхронных детекторов 4 и 7.

Применение полосовых усилителей напр жени  2,. 3 и тока 23, 24 позвол ет уменьшить вли ние гармонических составл ющих на погрешность преобразовател , использовать релейные синхронные детекторы вместо гармонических .

Обычно полосовые усилители не при- мен ютс  в фазоизмерительных устройствах , так как фазовые сдвиги, возникающие при расстройках полосовых усилителей , полностью-вход т в ошибку измерений. Дл  уменьшени  ошибок из- за расстроек в данном преобразователе полосовые усилители охвачены отрицательной обратной св зью по квадратурному сигналу. В цепь обратной св зи включены синхронные детекторы 5,6,8 и 9 и модул торы 13- 1б. Синхронные детекторы и модул торы собраны на аналоговых ключах. Опорные напр жени  синхронных детекторов и модул торов цепи обратной св зи полосовых усили- телей напр жени  сдвинуты на 90 относительно опорных напр жений синхронных детекторов, включенных в пр мой цепи.

Опорные напр жени  синхронных де- текторов и модул торов цепи обратной св зи полосовых усилителей тока сдвинуты на 90° относительно напр жений, подаваемых на входы полосовых усилителей тока.

Тогда в согласованном положении, например, выходное напр жение синхронного детектора 4 равно нулю, напр жени  на его сигнальном и опорном входах сдвинуты на 90°, на вход полосового усилител  2 поступают два противофазных напр жени : напр жение фазовращател  и и напр жение обратной св зи и . Выходное напр жение полосо- вого усилител  2

UiК 1+рК

i А

Е sinut

где К - коэффициент усилени  полосового усилител  2; В - коэффициент передачи цепи обратной св зи, состо щий из синхронного детектора 5 и модул тора 13: . Если теперь, разъединив ПНЧ 11 и счетчик 12, повернуть вал преобразовател  на угол в , напр жени  U nU перестанут быть в противофазе.

Ц Е sin( wt+0)E sine coswt + + E cos в sin wt.

Дл  первого слагаемого U обратна  св зь отсутствует, поскольку дл  него опорное напр жение синхронного детектора 5 сдвинуто на 90°, поэтому

Е cos е sinwt

U,j K-E-sin в- cosut +

в

(ОВторое слагаемое Ц сдвинуто по фазе на 90° относительно опорного напр жени  синхронного детектора 4 и не приводит к по влению посто нной составл ющей на его выходе. Первое слагаемое представл ет собой полезный сигнал.

Вернем преобразователь в согласованное положение и расстроим полосово усилитель 2 так, чтобы его выходное напр жение оказалось сдвинутым на угол cf относительно выходного. В этом случае напр жени  Ц и U не перестают ,быть противофазными, так как фаза напр жени  определ етс  опорным напр жением , но напр жение U. сдвинуто на угол Cf. Разложив его на составл ющие с учетом уменьшени  глубины обратной св зи, получаем

П - Е S in (u) ) Е tg i(- с о salt В cos if В Е sinut

В

Так же, как и в предыдущем случае, лишь первое слагаемое приводит к по влению посто нного напр жени  на выходе синхронного детектора 4.

Сравнива  его с первым слагаемым из (1) находим, что при малых расстройках ц посто нное напр жение на выходе синхронного детектора в К /3 раз меньше, чем при повороте вала фазовращател  на угол б V. Таким образом , вли ние ошибок за счет расстроек полосовых усилителей уменьшено в К ji раз по сравнению с известным преобразователем .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный фазовращатель, первый и второй синхронные детекторы, выходы которых подключены к входам первого сумматора, выход которого подключен к входу преобразовател  напр жение - частота,выходы которого подключены к входам ре- версивного счетчика, выходы которого  вл ютс  выходами преобразовател  и подключены к одной группе входов цифрового сумматора, друга  группа входов которого соединена с выходом ге- нератора сетки частот, одни выводы входных и выходных обмоток синусно- косинусного фазовращател  объединены и соединены с общей шиной, отличающийс  тем, что,с пелью повышени  точности преобразовател , в riero введены четыре сумматора,четыре модул тора, два полосовых усилител  напр жени , два полосовых усилител  тока, четыре синхронных детектора, два триггера и два инвертора, выход последнего старшего разр да генератора сетки частот подключен к пр мому входу второго сумматора и к одним входам первого модул тора и третьего синхронного детектора, другой вход которого соединен с другим выводом входной синусной обмотки синусно- косинусного фазовращател  и подключен к выходу первого полосового усилител  тока, а выход подключен к другому входу первого модул тора, выход которого подключен к инверсному входу третьего сумматора, выход которого подключен к входу первого полосового усилител  тока, выход предпоследнего разр да генератора сетки частот через первый инвертор подключен к входу первого триггера, выход которого подключен к пр мому входу третьего сум

   ор Е. Папп 4055/56

   Составитель А. Сидорова Техред И.Попович,

   Ко

   ,,„

   Под

   Тираж 901 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,

   Q 5

   5

   0

   5

   0

   матора и одним входом второго модул тора и четвертого синхронного детектора , выход которого подключен к другому входу второго модул тора,выход которого подключен к инверсному входу второго сумматора, выход которого через второй полосовой усилитель тока подключен к другому входу четвертого синхронного детектора и к другому выводу входной косинусной обмотки си- нусно-косинусного фазовращател , выход последнего старшего разр да цифрового сумматора подключен к одним входам первого и п того синхронных детекторов и третьего модул тора, выход которого соединен с инверсным входом четвертого сумматора, пр мой вход которого соединен с другим выводом выходной синусной обмотки синус- но-косинусного фазовращател , а выход - через первый полосовой усилитель напр жени  соединен с одним входом второго синхронного детектора и другим входом п того синхронного детектора , выход которого соединен с другим входом третьего модул тора, выход предпоследнего старшего разр да цифрового сумматора через второй инвертор соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с другим входом второго синхронного детектора и одними входами шестого синхронного детектора и четвертого модул тора , выход которого подключен к инверсному входу п того сумматора, пр мой вход которого соединен с другим выводом выходной косинусной обмотки синусно-косинусного фазовращател , а выход - через второй полосовой усилитель напр жени  подключен к другим входам первого и шестого синхронных детекторов, выход шестого синхронного детектора подключен к другому входу четвертого модул тора.

   Корректоре. Шекмар

   ,,,и- -- - ----- --

   Подписное