SU1347186A1 - Преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  передачи информации об угле поворота объекта в вь ислительном устройстве. С целью повышени  быстродействи  преобразовател , содержащего синусно-косинус- ный датчик 1 угла, блок 2 питани . коммутатор 4,устройства 8,9 выборки и хранени , блок 17 сравнени , регистр 21 последовательных приближений , линейньш ДАЙ 22, генератор 10 импульсов, в него введены два комму- татора 3,5, делитель 11 частоты, формирователь 12 управл ющих импульсов , триггер 19, элемент И, инвертор 18, ключи 6,7, блок 13 выбора октантов , кодовые преобразователи 14, 15, 16, а датчик выполнен с дополнитель- ной обмоткой 24, соосной с обмоткой 23 возбуждени  датчика. С помощью элементов 6,7 и блоков 13,14 определ етс  номер октанта. По кодам блоков 15, 16 осуществл етс  коммутаци  обмоток СКВТ 1 таким образом, чтобы формирование кода младших разр дов с помощью элементов 7,8, 17, 28 методом подразр дного уравношивани  производилось на линейном участке выходных сигналов СКВТ 1. При этом точность преобразовател  не ухудшаетс , а быстродействие увеличиваетс , поскольку формирование кода осуществл етс  за один период несущей частоты. 2 ил, 2 табл. С/) Фиг.1

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  передачи информации об угле поворота объекта в вычислительное устройство.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  преобразовател .

На фиг.1 приведена структурна  схема предлагаемого преобразовател  на фиг,2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу.

Преобразователь содержит синус- но-косинусный датчик 1 угла (СКВТ), блок 2 питани , коммутаторы 3-5, ключи 6 и 7, устройства 8 и 9 выборки и хранени , генератор 10 имни  Uj и U(. , измен ющиес  в функции угла (/..по закону синуса или косинуса, и напр жение UQ обмотки 24, соосной с обмоткой 23 возбуждени , независ щее от угла cL, Несуща  указанных напр жений синусоидальной формы во времени и с частотой fj представлена зависимостью 25 (фиг.2). На втором выходе формировател  12 со сдвигом относительно и„с,; О формируетс  сигнал 26 Обнуление, передним фронтом которого все триггеры в кодовом преобразователе 14 устанавливаютс  в О, Сигнал 27 Строб 1 с выхо- /да формировател  12, следующий со сдвигом во времени Tj, относительно ,и„ (j О, открывает на врем  , соответствующее ширине импульса 27,

25

пульсов, делитель 11 .частоты, формирователь 12 управл ющих импульсов, 20 ключи 6 и 7, При этом выходные сиг- блок 13 выбора октантов, кодовые пре- налы синусной Uj и косинусной обмо- образователи 14 - 16, блок 17 сравнени , инвертор 18, триггер 19, элемент И 20, регистр 21 последовательных приближений, линейньш цифроана- логовый преобразователь 22, обмотку 23 возбуждени  синусно-косинусного датчика, дополнительную обмотку 24 синусно-косинусного датчика. Кроме того, на диаграммах (фиг.2} показаны сигнал 25 несущей частоты СКВТ, сигнал 26 дл  обнулени  кодового преобразовател  14 с выхода формировате30

ток Uj. СКВТ 1 попадают на входы блока 13 выбора октантов, на четырех выходах которого в соответствии с табл,1 формируетс  код Джонсона Х, определ емый номером октанта, т.е, угловым положением J. ,

Код Х с выхода блока 13 выбора октантов преобразуетс  кодовым преобразователем 14 в нормальный трех. разр дный двоичный код Х , который формирует три старших разр да выходного кода предлагаемого преобразовател  и, кроме того, преобразуетл  12, сигнал 27 управлени  ключами

Код Х с выхода блока 13 выбора октантов преобразуетс  кодовым преобразователем 14 в нормальный трехразр дный двоичный код Х , который формирует три старших разр да выходного кода предлагаемого преобразовател  и, кроме того, преобразуе

6 и 7 Строб Г с выхода формировате- 35 с  кодовыми преобразовател ми- 15 и

45

л  12, сигнал 28 Строб 2 с выхода формировател  12, сигнал 29 на i-м выходе кодового преобразовател  14, сигнал 30 на (i+l)-M выходе кодового преобразовател  14, сигнал 31 на выходе инвертора 18, сигнал 32 на выходе триггера 19, сери  33 тактовых импульсов на входе регистра 21, сигнал 34 на выходе регистра 21,

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

При включении питани  преобразовател  запускаетс  высокочастотный генератор 10 импульсов, частота сигнала которого делитс  до несущей f( с помощью делител  частоты. Сигнал несущей частоты f с первого выхода формировател  1 2 управл ющих импульсов после преобразовани  в сину- gg соидальную форму и усилени  в блоке 2 питани  поступает на обмотку 23 возбуждени  СКВТ 1. На выходных обмотках последнего формируютс  напр же16 соответственно в управл ющие код Х, и (табл.1). Код Х. управл е первым 3 и вторым 4 коммутаторами обмоток СКВТ 1, код Хз - третьим коммутатором обмоток -СКВТ 1, При

этом в зависимости от углового поло жени  oL и, следовательно, выбранного номера октанта и значений код Х и Xj к выходам коммутаторов 3

50

5 обмоток подключаютс  те или иные вьшоды обмоток СКВТ 1, причем таким образом, что в каждом октанте реализуетс  линейный режим работы вращающегос  трансформатора. Подключение выводов СКВТ к вьшоду е обмотки 24, соосной с обмоткой возбуждени , на выход рабочего сигнала или

к шине Земл  осуществл етс  ответствии с табл,2.

в со

При преобразовании выходных сиг налов датчика 1 угла в код в устрой стве используетс  отношение сигналов Up выхода СКВТ 1 и УОИ с выход

ни  Uj и U(. , измен ющиес  в функции угла (/..по закону синуса или косинуса, и напр жение UQ обмотки 24, соосной с обмоткой 23 возбуждени , независ щее от угла cL, Несуща  указанных напр жений синусоидальной формы во времени и с частотой fj представлена зависимостью 25 (фиг.2). На втором выходе формировател  12 со сдвигом относительно и„с,; О формируетс  сигнал 26 Обнуление, передним фронтом которого все триггеры в кодовом преобразователе 14 устанавливаютс  в О, Сигнал 27 Строб 1 с выхо- да формировател  12, следующий со сдвигом во времени Tj, относительно ,и„ (j О, открывает на врем  , соответствующее ширине импульса 27,

ключи 6 и 7, При этом выходные сиг- налы синусной Uj и косинусной обмо-

ключи 6 и 7, При этом выходные сиг- налы синусной Uj и косинусной обмо-

ток Uj. СКВТ 1 попадают на входы блока 13 выбора октантов, на четырех выходах которого в соответствии с табл,1 формируетс  код Джонсона Х, определ емый номером октанта, т.е, угловым положением J. ,

Код Х с выхода блока 13 выбора октантов преобразуетс  кодовым преобразователем 14 в нормальный трех. разр дный двоичный код Х , который формирует три старших разр да выходного кода предлагаемого преобразовател  и, кроме того, преобразуетс  кодовыми преобразовател ми- 15 и

16 соответственно в управл ющие коды Х, и (табл.1). Код Х. управл ет первым 3 и вторым 4 коммутаторами обмоток СКВТ 1, код Хз - третьим 5 коммутатором обмоток -СКВТ 1, При

этом в зависимости от углового положени  oL и, следовательно, выбранного номера октанта и значений кода Х и Xj к выходам коммутаторов 3

5 обмоток подключаютс  те или иные вьшоды обмоток СКВТ 1, причем таким образом, что в каждом октанте реализуетс  линейный режим работы вращающегос  трансформатора. Подключение выводов СКВТ к вьшоду е обмотки 24, соосной с обмоткой возбуждени , на выход рабочего сигнала или

к шине Земл  осуществл етс  ответствии с табл,2.

в соПри преобразовании выходных сигналов датчика 1 угла в код в устройстве используетс  отношение сигналов Up выхода СКВТ 1 и УОИ с выхода

313471

дополнительной обмотки 24 СКВТ 1 (k), т.е. кодируема  функци  записьшаетс 

F - е. t KI ЕЛ sin () Uo« ЁЛТ+К соз1).5

Т + КГР COSc

где Р„ - амплитуда опорного напр жени ;10 - коэффициент трансформации датчика.

Знак F,

ыг

определ етс  в соответ

ствии с табл.2. Данна  функци   вл - етс  линейной в диапазоне -60 J. + + 60 , ее максимальна  погрешность от нелинейности при Кгр - 0,536 составл ет 0,06%. Таким образом, в течение Времени j , определ емого шири- ной импульсов, следующих с выхода формировател  12, определ етс  номер рабочего октанта и код Y трех старших разр ;; ов преобразовател , определ ющий соответствующую схему включени  (в соответствии с табл.2) обмоток СКВТ 1. По окончании импульса Строб 1 27 (фиг.2) на выходе - формировател  I2 формируетс  импульс Строб 2, .имеющий временную за- держку () и длительность t i который поступает на управл ющие входы первого 8 и второго 9- устройств выборки и хранени , а также на вход инвертора 18 и первьш вход триггера 19. На выходах устройств 8 и 9 выборки и хранени  после стро- бировани  сигналов Up и Up по вл ютс  сигналы посто нного тока, отношение которых преобразуетс  в код Y2 за врем  Т. по принципу поразр дного уравновешивани . Число разр дов кода определ етс  разр д- ностью линейного ЦАП 22, на первый вход которого поступает опорное нап- р жение Uo« . Рабочее напр жение, равное Up, приходит на один из входов блока 17 сравнени ,.на другой вход которого подаетс  выходной сигнал линейного ЦАП 22. Задним фронтом импульса 26 Строб 2 триггер 19 перебрасьшаетс  в 1, тем самым разрешаетс  прохождение импульсов высокой частоты через элемент И 20 на тактовый вход регистра 21, Сигнал Строб 2, кроме того, проход  через инвертор 18, поступает на второй вход регистра 21 и задним фронтом определ ет момент начала преоб

5

0

5

5 0 5 о о 5

86

разовани  напр жени  в код. За врем  Tj-, определ емое числом тактов преобразовани , на входах блока 17 сравнени  производитс  уравновешивание рабочего сигнала Up и сигнала эталонных уровней U;,,, , поступающего с выхода линейного ЦДЛ. По окончании интервала v на кодовых выходах регистра 21 формируетс  код Y, на втором выходе регистра 21 по вл етс  перепад их , триггер 19 переходит в состо ние О, запреща  подачу импульсов на тактовый вход регистра 21. Указанный перепад служит сигналом о готовности регистра 21 и преобразовател  в целом к считыванию информации с его выхода в виде параллельного двоичного кода Y + Yj, , пропорционального углу поворота о, С приходом следующего импульса обнулени  26 с второго выхода формировател  12 весь процесс повтор етс , при этом пропорционально изменению угла измен етс  и код Y г

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинус- ный датчик угла, выходы которого подключены к информационным входам первого коммутатора, выход которого подключен к информационному входу первого устройства выборки и хранени , выход которого подключен к первому входу блока сравнени , выход которого подключен к информационному входу регистра последовательных приближений, группа выходов которого  вл етс  выходами младших разр дов преобразовател  и подключены к информационным входам линейного цифроаналогового преобразовател , выход которого соедиене с вторым входом блока сравнени , второе устройство выборки и хранени , выход которого соединен с опорным входом линейного цифроаналогового преобразовател , генератор импульсов, блок питани , выход которого подключен к одному выводу обмотки возбуждени  синусно-косинусного датчика угла,, другой вывод которой подключен к общей шине, отличающийс  тем, что, с целью повьштени  быстродействи  преобразовател , в него введены второй и третий коммутаторы, два ключа, блок выбора октанта, три

   кодовых преоб{)азовател , делитель частоты, формирователь управл ющих и шульсов, элемент И. триггер, инвертор , а синусно-косинусный датчик

   угла выполнен с дополнительной обмоткой , соосной обмотке возбуждени , выходы синусно-косинусного датчика угла подключены к информацион- HbW входам второго и третьего комму - таторов, выход которого подключен к одному выводу дополнительной обмотки синусно-косинусного датчика угла, другой вывод которой подключен к информационному входу второго устройства выборки и хранени ,первый и втО рой выходы синусно-косинусного датчика угла -подключены к информационным входам первого и второго ключей соответственно, выходы которых подключены к входам блока выбора октанта, выходы которого подключены к входам первого кодового преобразовател , выходы которого  вл ютс  выходами старших разр дов преобразовател  и подключены к входам второго кодового преобразовател , выходы которого подключены к входам треть347186

   его кодового преобразовател , выход которого подключен к управл ющему входу второго коммутатора, выход ко- , торого соединен с общей шиной, выход ВТОРОГО кодового преобразовател  подключен к управл ющим входам первого и третьего коммутаторов, выход ген ератора импульсов подключен к одJO иому входу элемента И и через дели- тель частоты к входу формировател  управл ющих импульсов, первый вькод которого подключен к входу блока питани , -второй - к входу обнулени 

   15 первого кодового преобразовател , третий - к управл ющим входам ключей, четвертый - к управл ющим входам устройств выборки и хранени , к входу инвертора и одному входу триггера,

   20 выход инвертора подключен к управл ющему входу регистра последовательных приближений, другой вход триггера соединен с выходом регистра последовательных приближений, а выход под25 ключен к другому входу элемента И, выход которого подключен к тактовому входу регистра.последовательных приближений .

   Т а б л и ц а 1

   Таблица2

   Й

   гв

   21

   29 30

   зг

   Составитель М.Сидорова Редактор И.Шулла Техред А„Кравчук

   Заказ 5128/52 Тираж 899 Подписное

   ВНИЖИ Государственного комитета СССР

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

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

   Корректор НоКороль