SU1686698A1 - Method of displacement-to-digital conversion - Google Patents

Method of displacement-to-digital conversion Download PDF

Info

Publication number
SU1686698A1
SU1686698A1 SU894726323A SU4726323A SU1686698A1 SU 1686698 A1 SU1686698 A1 SU 1686698A1 SU 894726323 A SU894726323 A SU 894726323A SU 4726323 A SU4726323 A SU 4726323A SU 1686698 A1 SU1686698 A1 SU 1686698A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sine
cosine
signals
coefficients
phase values
Prior art date
Application number
SU894726323A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марклен Абдурахманович Габидулин
Игорь Давидович Лейбович
Original Assignee
Московский институт радиотехники, электроники и автоматики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский институт радиотехники, электроники и автоматики filed Critical Московский институт радиотехники, электроники и автоматики
Priority to SU894726323A priority Critical patent/SU1686698A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1686698A1 publication Critical patent/SU1686698A1/en

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (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  точности путем компенсации погрешностей высших гармонических составл ющих и упрощени  путем уменьшени  . вычислительных операций, в способе преобразовани  перемещени  в код, основанном на преобразовании перемещени  в синусно-косинусные электрические сигналы , измерений амплитуды и фазы этих сигналов , определении коэффициентов дискретного преобразовани  Фурье корректирующего сигнала в функции фазовых значений на каждом периоде синусно-косинусных сигналов, формировании корректирующих кодов в виде тригонометрического р да и их суммировании с соответствующими фазовыми значени ми, выбирают в качестве корректирующего нормированный синусный сигнал, а коэффициенты тригонометрического р да корректирующих кодов определ ют по соответствующим формулам . 1 ил. СЛThe invention relates to automation and computing and can be used to connect analog information sources with a digital computing device. In order to improve accuracy by compensating for higher harmonic components errors and simplifying by decreasing. computational operations, in a method of converting movement into a code, based on converting movement into sine-cosine electric signals, measuring the amplitude and phase of these signals, determining the coefficients of the discrete Fourier transform of the correction signal as a function of phase values at each period of the sine-cosine signals, generating correction codes in the form of a trigonometric series and their summation with the corresponding phase values, choose normalized as a corrective the sine signal, and the coefficients of the trigonometric series of correction codes are determined by the corresponding formulas. 1 il. SL

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть 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.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности путем компенсации погрешностей высших гармонических составл ющих и упрощение способа путем уменьшени  вычислительных операций.The aim of the invention is to improve the accuracy by compensating for the errors of higher harmonic components and simplifying the method by reducing computational operations.

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  реализации способа.The drawing shows a block diagram of a device for implementing the method.

Устройство содержит синусно-косинус- ный датчик (СКД) 1, блок 2 преобразовани  синусно-косинусных сигналов в код фазы,The device contains a sine-cosine sensor (ACS) 1, a block 2 that converts sine-cosine signals into a phase code,

вычислительный блок 3 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4.computing unit 3 and analog-to-digital converter (ADC) 4.

Способ преобразовани  перемещени  в код осуществл етс  следующим образом.The method for converting movement to code is as follows.

СКД 1 преобразует перемещение в синусно-косинусные сигналы Кс,норми- рованные значени  которых Us и Uc могут быть представлены следующим образом:ACS 1 converts the displacement into sine-cosine signals Kc, the normalized values of which Us and Uc can be represented as follows:

Us т sin Д8;(1)Us t sin D8; (1)

JoJo

Uc jp Ac,(2)Uc jp Ac, (2)

UoUo

ОчOch

oooo

оabout

OO

оabout

0000

гдеWhere

As bso + asi sin p + bsi costp + + 32 + 02 cos + аз sin +As bso + asi sin p + bsi costp + + 32 + 02 cos + az sin +

+ Ьзсоз 3 + a4 sin Aip+ b4 cos (3) Ac bco + aci sin p + bci cosy ++ Exodus 3 + a4 sin Aip + b4 cos (3) Ac bco + aci sin p + bci cozy +

+32 Sin 2 (p+ т)+b2COS 2fy + 77) ++32 sin 2 (p + t) + b2COS 2fy + 77) +

+ аз sin 3(# + TJ) + bscos3fy + TJ) ++ az sin 3 (# + TJ) + bscos3fy + TJ) +

+ a4sln4(y + 2) + b4COs4(p+ TJ): (4)+ a4sln4 (y + 2) + b4COs4 (p + TJ): (4)

p реальное значение пространственной фазы сигналов СКД, пропорциональное перемещению;p is the real value of the spatial phase of the ACS signals proportional to the displacement;

Uo - номинальное значение амплитуды первой гармоники сигналов СКД;Uo is the nominal value of the amplitude of the first harmonic of the ACS signals;

As, Ac относительна  величина искажени  сигнала Us, Uc соответственно;As, Ac is the relative magnitude of the signal distortion Us, Uc, respectively;

bso,asi,bsi,aci,bci,a2,...a4,b2....b4 - амплитуды гармонических составл ющих искажений .bso, asi, bsi, aci, bci, a2, ... a4, b2 .... b4 are the amplitudes of the harmonic components of the distortion.

Здесь учтены наиболее значительные высшие пространственные гармоники (до четвертой включительно) сигналов СКД. Кроме того, прин то, что искажени  формы сигналов СКД этими гармониками одинаковы .Here the most significant higher spatial harmonics (up to the fourth inclusive) of the ACS signals are taken into account. In addition, it was assumed that the distortion of the waveform of the ACS by these harmonics is the same.

Затем определ ют измеренное значение V пространственной фазы р по измеренным амплитудным значени м сигналов СКДThen, the measured value V of the spatial phase p is determined from the measured amplitude values of the ACS signals.

V р+ Ay arctg --,(5)V p + Ay arctg -, (5)

где А р - погрешность преобразовани , обусловленна  наличием искажений сигналов СКД.where A p is the conversion error due to the presence of distortions of the ACS signals.

При этом величина погрешности с учетом выражений (1) - (5) после соответствующих преобразований может быть в первом приближении представлена следующим образом;In this case, the magnitude of the error, taking into account expressions (1) - (5) after the appropriate transformations, can be in the first approximation as follows;

2 bs1 - Эс1 + (32 - D2 - 2ЬСО) X 2 bs1 - Эс1 + (32 - D2 - 2ЬСО) X

х sin р + (Ьг + 82 + 2bso) cos p + + (asi -bci) sin + (bsl + aci) x x cos + (32 + 34 + 02 f ) sin + + (b2 + b4 - Э2 - 34) cos 3ip + 2аз sin 4ун- + 2Ьз cos 4 p(a4 - b4) sin 5y + (a4 + + b4) cos .(6)x sin p + (LP + 82 + 2bso) cos p + + (asi-bci) sin + (bsl + aci) xx cos + (32 + 34 + 02 f) sin + + (b2 + b4 - E2 - 34) cos 3ip + 2az sin 4un- + 2Bh cos 4 p (a4 - b4) sin 5y + (a4 + + b4) cos. (6)

Затем подвергают Фурье-анализу в функции V корректирующий сигнал Us($ с выхода АЦП 4, который в функции Щ согласно выражени м (1),(3),(5),(6), можно представить следующим образом:Then, in the function V, the Fourier analysis is performed on the correction signal Us ($ from the output of the A / D converter 4, which in the function according to expressions (1), (3), (5), and (6)) can be represented as follows:

Os(t/fl {2bso - b2 - 32 + (4 + 3asi +Os (t / fl {2bso - b2 - 32 + (4 + 3asi +

+ bci) (bsi + ari)cosi/J + 4 (2bco + 2a2 - a/j - b4) sin 2 + + (2ba - 2bso + 34 - Ы) cos ) + + (bd +2a3-asi)sin3i/ +(2b3-bsi - aci) cos 3l/J f (2a4 - 32 -b2 ) sin + (2b4 - 32 b2) cos 4 -2аз sin 5 -2Ьзсо8 5ty + (b4-34 ) Sin Щ - (34 + Ь4) .(7)+ bci) (bsi + ari) cosi / J + 4 (2bco + 2a2 - a / j - b4) sin 2 + + (2ba - 2bso + 34 - S) cos) + + (bd + 2a3-asi) sin3i / + (2b3-bsi - aci) cos 3l / J f (2a4 - 32 -b2) sin + (2b4 - 32 b2) cos 4 -2az sin 5 -2Bzzo8 5ty + (b4-34) Sin Sch - (34 + b4 ). (7)

В результате выполнени  дискретного преобразовани  Фурье (ДПФ) последова- тельности из п равномерно распределенных по периоду отсчетов функции .Us($ вычисл ютс  коэффициенты ДПФAs a result of performing a discrete Fourier transform (DFT) of a sequence of functions n. Us ($, the coefficients of the DFT are calculated from the evenly distributed over the period of samples)

А D US(V к) sin I r/v;A D US (V to) sin I r / v;

n , 0 „ n-1n, 0 „n-1

B| rT 2n 0(V 0 cos I Vk, где V B | rT 2n 0 (V 0 cos I Vk, where V

.0.0

2ЯК2YAK

nn

(8)(eight)

(9)(9)

(Ю)(YU)

I-26; n 12.I-26; n 12.

Затем формируют корректирующий код в виде тригонометрического р да и суммируют его с соответствующими фазовыми значени ми if)Then a correction code is formed in the form of a trigonometric series and summed with the corresponding phase values if ()

р V+ 2(А2 + А4 - 2В4 + ЗАб -2Be )sln V + (B2 + 2A4+ 84 + + 2Ае + ЗВе) cos V + (Аз + As) sin 2ty + + (Вз + Bs) cos 2 + (A4 + Ae +2Be) x x sin 3V + (B4 - 2Ae + Be) cos 3V4+ As sin 4V + 85 cos 4V+ Ae sin 5V+ + Be cos 5V.(11)p V + 2 (A2 + A4 - 2B4 + ZAB -2Be) sln V + (B2 + 2A4 + 84 + + 2Ae + ZVe) cos V + (Az + As) sin 2ty + + (Su + Bs) cos 2 + (A4 + Ae + 2Be) xx sin 3V + (B4 - 2Ae + Be) cos 3V4 + As sin 4V + 85 cos 4V + Ae sin 5V + + Be cos 5V. (11)

Справедливость полученного выражени  можно обосновать следующим образом. Найденные коэффициенты ДПФ выражаютс  согласно выражению (7)The validity of the expression obtained can be justified as follows. The found DFT coefficients are expressed according to the expression (7)

А2 (2ЬСО + 232 - 34 - Ь4); Аз (Ьс1 + 2аз-а51);A2 (2HCO + 232 - 34 - b4); Az (bc1 + 2az-a51);

А4 - (2з4 - 32 - Ьг): аз.A4 - (2z4 - 32 - b): az.

А5 - 1A5 - 1

22

Аб (Ь4 - 34);Ab (b4-34);

В2 {2Ь2 - 2bso + 34 - Ь4);B2 {2b2 - 2bso + 34 - b4);

B3(2b3-bsl-aci);B3 (2b3-bsl-aci);

B4(2b4 + 32-b2);B4 (2b4 + 32-b2);

5050

B5 B5

Be - (a4 + b4).Be - (a4 + b4).

В результате решени  данной системы линейных уравнений определ ютс  выра- жени  неизвестных bso.bco.bsi + 3d, bci - asi,a2,...34,b2....b4 через известные значени  коэффициентов ДПФ. Полученные выражени  подставл ютс  в формулу дл  внутри- шаговой погрешности А рв с учетом выражени  (6)As a result of solving this system of linear equations, the expressions of the unknowns bso.bco.bsi + 3d, bci - asi, a2, ... 34, b2 .... b4 are determined through the known values of the DFT coefficients. The obtained expressions are substituted into the formula for intra-step error A pb, taking into account the expression (6)

Дуэв A Jbs1 -Эс1Duev A Jbs1 -Es1

(12)(12)

Переход от полной погрешности ; внут- ришаговой необходим, чтобы исключить из рассмотрени  не устран емую этим спосо- бом крупнопериодную погрешность.Transition from full error; internal step is necessary to exclude from consideration the large-period error that cannot be eliminated by this method.

Подстановка выражени  (12) в формулу дл  расчета значени  фазы со скомпенсированной внутришаговой погрешностью, имеющую видSubstituting expression (12) in the formula for calculating the value of the phase with compensated intra-step error, having the form

р«. У - , позвол ет получить искомое выражениеR". Y -, allows to get the expression you are looking for.

(11).(eleven).

Вычисление коэффициентов ДПФ повтор ют дл  каждого периода сигналов СКД, тем самым осуществл ют процесс адаптивной коррекции погрешности при измен ющихс  от периода к периоду составл ющих искажений сигналов СКД.The calculation of the DFT coefficients is repeated for each period of the ACS signals, thereby performing the process of adaptive error correction as the component components of the ACS signal distortion vary from period to period.

Представленное на чертеже устройство дл  реализации способа работает следующим образом.Presented in the drawing, the device for implementing the method works as follows.

СКД формирует на своих выходах сигналы вида (1).(2), которые при помощи блока 2 (выполненного, например, в виде последо- вательно соединенных фазорасщепител , блока стробируемых компараторов и дешифратора ) преобразуютс  в код ip согласно (5), который поступает в вычислительный блок 3 по сигналу опроса, формируемому им циклически на первом управл ющем выходе . При достижении выходного кода блока 2 значений, определ емых согласно (10), вычислительный блок 3 сигналом на своем втором управл ющем выходе запускает АЦП 4 (построенный, например, на микросхеме К572ПВ1), который формирует очередной отсчет сигнала Us($ . передаваемый в вычислительный блок 3. По окончании прохождени  очередного полного периода (при перемещении вперед или назад) вычислительный блок 3 вычисл ет новые значени  коэффициентов ДПФ согласно выражени м (8) и (9). Эти новые значени  используютс  при прохождении следующего периода дл  вычислени  искомого скорректированного значени  р согласно выражению (11), выполн емого по запросу или циклически.The ACS generates at its outputs signals of the form (1). (2), which with the help of block 2 (made, for example, in the form of successively connected phase splitters, gated comparators and decoder) are converted into the ip code according to (5), which arrives to computing unit 3 according to a polling signal generated cyclically at the first control output. When the output code of the block reaches 2 values determined according to (10), the computing unit 3 with a signal at its second control output triggers an ADC 4 (built, for example, on a K572PV1 chip), which forms the next readout of the signal Us ($. Transferred to the computational block 3. At the end of the passage of the next full period (when moving forward or backward) computing unit 3 calculates the new values of the DFT coefficients according to expressions (8) and (9). These new values are used when passing the next period for calculating techniques, are corrected desired value r according to expression (11) is performed by the on-demand or cyclically.

Окончание прохождени  очередного полного периода сигналов СКД определ ет- с  по скачкообразному изменению кода 1/ от максимальной его величины до минимальной (или наоборот).The end of the passage of the next full period of the ACS signals is determined by the step change in code 1 / from its maximum value to the minimum (or vice versa).

В качестве вычислительного блока 3 используетс  однокристальна  микро-ЭВМ типаКМ1816ВЕ48.A single-chip microcomputer of the type PKM1816BE48 is used as the computing unit 3.

Предлагаемое техническое решение эффективно при использовании в канале точного отсчета многоотсчетного преобразовател  перемещени  в код с многопери- одным СКД (например, растрового фотоэлектрического типа), поскольку в нем искажени  сигналов мало измен ютс  от периода к периоду, следовательно, значени  коэффициентов ДПФ, полученные на предыдущем периоде, справедливы и дл  последующего периода, где они используютс  дл  коррекции.The proposed solution is effective when using in the accurate reading channel a multi-dimensional displacement transducer into a code with a multiperiod ACS (for example, a raster photoelectric type), since in it the signal distortions change little from period to period, therefore, the values of the DFT coefficients obtained in the previous the period is also valid for the subsequent period where they are used for correction.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ преобразовани  перемещени  в код, основанный на преобразовании перемещени  объекта в синусно-косинусные электрические сигналы, измерении амплитуды синусно-косинусных сигналов в дискретных пространственных положени х объекта, определении фазовых значений синусно-косинусных сигналов в тех же дискретных пространственных положени х, определении синусных AI и косинусных Bt коэффициентов дискретного преобразовани  Фурье корректирующего нормированного сигнала в функции фазовых значений на каждом периоде синусно-косинусных сигналов, формировании корректирующих кодов в виде тригонометрического р да и их суммировании с соответствующими фазовыми значени ми синусно-косинусных сигналов , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и упрощени  способа, выбирают в качестве корректирующего нормированный синусный сигнал, а синусный AJ и косинусный В) коэффициенты тригонометрического р да корректирующих кодов определ ют по формуламA method of converting movement into a code, based on converting an object's movement into sine-cosine electrical signals, measuring the amplitude of sine-cosine signals at discrete spatial positions of the object, determining the phase values of sine-cosine signals at the same discrete spatial positions, determining sine AI and cosine Bt coefficients of the discrete Fourier transform of the correcting normalized signal as a function of phase values for each period of sine cosine sig the formation of correction codes in the form of a trigonometric series and their summation with the corresponding phase values of sine-cosine signals, characterized in that, in order to improve the accuracy and simplification of the method, the sinus AJ and cosine B are chosen as the correcting ) The coefficients of a trigonometric series of correction codes are determined by the formulas A I 2 (А2 + А4 - 2В4 + ЗАе - 2 Be), 2 (Аз + А Б); Аз 2(А4 + А6 + 2В6); А 2As; As 2А6;A I 2 (A2 + A4 - 2B4 + ZAE - 2 Be), 2 (Az + A B); AZ 2 (A4 + A6 + 2B6); A 2As; As 2A6; Bi 2(82+2 А4-В4+2А6 + ЗВе); 82 2(Вз + Be); Вз 2 (В4 - 2Аб - Be): B4 2В5, Bs 2Be,Bi 2 (82 + 2 А4-В4 + 2А6 + ЗВе); 82 2 (Thu + Be); Burr 2 (B4 - 2Ab - Be): B4 2B5, Bs 2Be, где i 26 - номера гармоник корректирующего сигнала;where i 26 are the harmonic numbers of the correction signal; j 1 ,...,5 - номера гармоник тригонометрического р да корректирующих кодовj 1, ..., 5 - harmonic numbers of a trigonometric number and correction codes
SU894726323A 1989-07-27 1989-07-27 Method of displacement-to-digital conversion SU1686698A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894726323A SU1686698A1 (en) 1989-07-27 1989-07-27 Method of displacement-to-digital conversion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894726323A SU1686698A1 (en) 1989-07-27 1989-07-27 Method of displacement-to-digital conversion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1686698A1 true SU1686698A1 (en) 1991-10-23

Family

ID=21464489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894726323A SU1686698A1 (en) 1989-07-27 1989-07-27 Method of displacement-to-digital conversion

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1686698A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР Ns 1159162, кл. Н 03 М 1/46, 1983. Высокоточные преобразователи угловых перемещений/Под ред. А.А.Ахмет- жанова,- М.: Энергоатомиздат, 1986, стр. 96-97. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4462083A (en) Method of interval interpolation
KR20070054735A (en) Encoder signal processor and processing method
US4335373A (en) Method for analyzing a digital-to-analog converter with a nonideal analog-to-digital converter
SU1686698A1 (en) Method of displacement-to-digital conversion
US5933106A (en) Encoder signal analysis system for high-resolution position measurement
US4956566A (en) Circuit configuration with a generator system for path- or angle-dependent signals
RU2714591C1 (en) Hybrid method of measuring angular position
Jovanović et al. An improved linearization circuit used for optical rotary encoders
USH104H (en) Digital resolver compensation technique
JPH0410974B2 (en)
SU1487184A1 (en) Shaft angle encoding method
SU1381711A1 (en) Method of converting shaft angle of turn to code
US5079511A (en) Circuit arrangement with a transmitter system for path or angle dependent signals
SU1228280A1 (en) Analog-to-digital converter
SU902040A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU1262649A1 (en) Device for measuring error of synchro resolver
CN117574635A (en) Multi-circle indexing mechanism angle resolving method
SU1129575A1 (en) Method of forming magnetic flux in ferromagnetic specimen
SU1001118A1 (en) Device for transformation of rectangular coordinates into polar ones
RU1830487C (en) Measuring alternating tension of amplitude meaning
SU1283807A1 (en) Phase interpolator of two quadrature signals
SU756300A1 (en) Precision amplitude converter
RU2108664C1 (en) Method for measuring angle of shaft turn
SU809015A1 (en) Device for analysis of digital converter characteristics
SU890424A1 (en) Method of cyclic conversion of displacement into code