SU1742996A1 - Shaft rotation angle-to-code converter - Google Patents

Shaft rotation angle-to-code converter Download PDF

Info

Publication number
SU1742996A1
SU1742996A1 SU904781692A SU4781692A SU1742996A1 SU 1742996 A1 SU1742996 A1 SU 1742996A1 SU 904781692 A SU904781692 A SU 904781692A SU 4781692 A SU4781692 A SU 4781692A SU 1742996 A1 SU1742996 A1 SU 1742996A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
inputs
output
input
outputs
phase shifter
Prior art date
Application number
SU904781692A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ярослав Владимирович Бучинский
Валерий Павлович Блинов
Юрий Богданович Гладьо
Александр Степанович Пальчик
Николай Иванович Микита
Павел Петрович Шевченко
Original Assignee
Тернопольское конструкторское бюро опытных работ
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 Тернопольское конструкторское бюро опытных работ filed Critical Тернопольское конструкторское бюро опытных работ
Priority to SU904781692A priority Critical patent/SU1742996A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1742996A1 publication Critical patent/SU1742996A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано , например, в системах управлени  антеннами спутниковой св зи и в других системах, к которым предъ вл ютс  жесткие требовани  к температурному режиму работы датчика угла, удаленного на значительное рассто ние. Изобретение обеспечивает повышение температурной стабильности и помехоустойчивости преобразовател  Преобразователь содержит фазовращатель 1, генератор 2 импульсов, компараторы 3-6, RS-триггеры 7 и 8, сумма- торы-вычитатели 9 и 10, генератор 11 синусного и генератор 12 косинусного сигналов, Элементы И 14 и 13. счетчики тока 15 и 16, датчики тока 17-20, термокомпенсирующие элементы 21 и 22, дифференциальные усилители 23 и 24, сумматор 25 и выходную шину 26. Использование в качестве опорThe invention relates to automation and computer technology and can be used, for example, in satellite antenna control systems and in other systems that are subject to strict requirements for the temperature mode of operation of an angle sensor that is remote for a considerable distance. The invention provides an increase in temperature stability and noise immunity of the converter. The converter contains a phase shifter 1, a generator of 2 pulses, comparators 3-6, RS-flip-flops 7 and 8, summators-subtractors 9 and 10, a generator of 11 sine and a generator of cosine 12, Elements And 14 and 13. current counters 15 and 16, current sensors 17-20, temperature compensating elements 21 and 22, differential amplifiers 23 and 24, adder 25 and output bus 26. Use as supports

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано , например, в системах управлени  антеннами спутниковой св зи и в других системах, в которых предъ вл ютс  жесткие требовани  к температурному режиму работы датчика угла, удаленного на значительное рассто ние.The invention relates to automation and computer technology and can be used, for example, in satellite antenna control systems and in other systems that have strict requirements for the temperature mode of operation of an angle sensor that is remote for a considerable distance.

Целью изобретени   вл етс  повышение температурной стабильности и помехоустойчивости преобразовател .The aim of the invention is to increase the temperature stability and noise immunity of the converter.

На фиг 1 представлена схема преобразовател  угла поворота вала в код; на фиг.2 - эквивалентна  схема замещени  фазовращател .Fig 1 is a diagram of the converter of the angle of rotation of the shaft into a code; FIG. 2 shows an equivalent circuit for replacing a phase shifter.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит фазовращатель 1, генератор 2 импульсов, первый 3, второй 4, третий 5 и четвертый 6 компараторы, первый 7 и второй 8 RS-триггеры, первый 9 и второй 10 сумматоры-вычитатели, генератор 11 пара- фазных синусных сигналов, генератор 12 парафазных косинусных сигналов, первый 13 и второй 14 элементы И, первый 15 и второй 16 счетчики, первый 17, второй 18, третий 19, четвертый 20 датчики тока, первый 21 и второй 22 термокомпенсирующие элементы, первый 23 и второй 24 дифференциальные усилители, сумматор 25 и выходную шину 26.The converter of the shaft rotation angle into the code contains a phase shifter 1, a generator of 2 pulses, the first 3, the second 4, the third 5 and the fourth 6 comparators, the first 7 and the second 8 RS triggers, the first 9 and the second 10 totalizers-subtractors, the generator 11 para-phase sine signals, generator 12 paraphase cosine signals, the first 13 and second 14 elements are And the first 15 and second 16 counters, the first 17, second 18, third 19, fourth fourth current sensors, first 21 and second 22 thermal compensating elements, first 23 and second 24 differential amplifiers, the adder 25 and the output bus 26.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.Converter angle of rotation of the shaft in the code works as follows.

Импульсы генератора 2 тактовых импульсов подаютс  на входы генераторов синусного 11 и косинусного 12 сигналов. Сформированные сигналы с их выходов через датчики 17-20 тока соответственно подаютс  с помощью симметричной линии на одни и другие входы входных обмоток фазовращател  1. С датчиков 17 и 18 тока сигнал , пропорциональный току одной обмотки, поступает на входы первого сум- матора-вычитател  9, а сигнал с датчиков 19 и 20 тока, пропорциональный току другой обмотки, поступает на входы второго сум- матора-вычитател  10. С выходов сумматоров-вычитателей 9 и 10 сигналы одного и другого каналов,  вл ющиес  опорными, подаютс  на нуль-компараторы 3 и 4 соответственно . Нуль-компараторы 3 и 4 формируют импульсы при переходе опорных сигналов через ноль и подают их на S-входы RS-триггеров 7 и 8 соответственно. Сигналы двух других обмоток фазовращател ,  вл ющиес  выходными, с помощью симметричной линии передаютс  также на дифференциальные усилители 23 и 24 одного и другого каналов соответственно. С помощью компараторов 5 и 6 при переходе через ноль выходных сигналов, поступающих с выходов дифференциальных усилителей 23 и 24 формируютс  импульсы, адресуемые на R-входы RS-триггеров 7 и 8 одного и другого каналов. В результате на выходах RS-триггеров 7 и 8 формируютс The pulses of the generator 2 clock pulses are supplied to the inputs of the generators of the sine 11 and cosine 12 signals. The generated signals from their outputs through sensors 17-20 of the current are respectively fed through a symmetrical line to one and other inputs of the input windings of the phase shifter 1. From the sensors 17 and 18 of the current, a signal proportional to the current of one winding is fed to the inputs of the first subtractor 9 and the signal from the current sensors 19 and 20, proportional to the current of the other winding, is fed to the inputs of the second subtractor 10. From the outputs of the adders 9 and 10, the signals of one and the other channels, which are reference, are fed to zero comparators 3 and 4 respectively venno. Zero comparators 3 and 4 generate pulses when the reference signals go through zero and feed them to the S inputs of RS flip-flops 7 and 8, respectively. The signals of the other two windings of the phase shifter, which are output, are also transmitted via a symmetric line to the differential amplifiers 23 and 24 of the one and the other channels, respectively. With the help of comparators 5 and 6, when passing through zero output signals from the outputs of differential amplifiers 23 and 24, pulses are generated that are addressed to the R inputs of the RS flip-flops 7 and 8 of one and the other channels. As a result, the outputs of the RS-flip-flops 7 and 8 are formed

сигналы, длительность которых пропорциональна углу поворота вала фазовращател  1. С помощью элементов И 13 и 14 и счетчиков 15 и 16 производитс  преобразование длительности этих импульсов в цифровой.signals whose duration is proportional to the angle of rotation of the shaft of the phase shifter 1. Using the elements And 13 and 14 and counters 15 and 16, the duration of these pulses is converted into digital.

код. Цифровые коды каждого из каналов (одного и другого) с выходов счетчиков 15 и 16 суммируютс  в сумматоре 25, на выходе 26 которого образуетс  цифровой код, равный полусумме входных кодов одного и другогоcode. The digital codes of each of the channels (one and the other) from the outputs of the counters 15 and 16 are summed up in the adder 25, the output 26 of which forms a digital code equal to half the sum of the input codes of the one and the other

каналов и пропорциональный углу поворота вала фазовращател  1, причем применение двух каналов (одного и другого) позвол ет устранить погрешности преобразовател , св занные с неравенством амплитуд и неортогональностью фаз напр жений, запиты- вающих фазовращатель 1.channels and proportional to the angle of rotation of the shaft of the phase shifter 1, and the use of two channels (one and the other) eliminates the converter errors associated with the inequality of amplitudes and the non-orthogonality of the phases of the voltages supplying the phase shifter 1.

С целью исключени  температурного дрейфа выходного кода преобразовател , вызванного дрейфом фазы между входнымIn order to eliminate the temperature drift of the output code of the converter caused by phase drift between the input

напр жением фазовращател  и током в обмотках возбуждени , в качестве опорных сигналов использованы не напр жени  возбуждени , а токи, протекающие в обмотках возбуждени  фазовращател . Дл  любогоthe voltage of the phase shifter and the current in the excitation windings, the reference signals used are not the excitation voltages, but currents flowing in the excitation windings of the phase shifter. For any

произвольного угла поворота вала фазовращател  между напр жением возбуждени  иarbitrary angle of rotation of the shaft of the phase shifter between the excitation voltage and

током в обмотках возбуждени  существует фазовый сдвиг, обусловленный наличием индуктивности и активного сопротивлени  обмотки, причем этот фазовый сдвиг измен етс  при изменении активного сопротивлени  обмотки возбуждени . Поскольку ЭДС, наводима  на выгодных обмотках фазовращател ,  вл етс  следствием тока воз- буждени , то между напр жением возбуждени  и ЭДС присутствует температурный дрейф фазы. При использовании сигналов, пропорциональных току возбуждени , в качестве опорных удаетс  частично устранить температурный дрейф кода преобразовател , вызванный изменением активного сопротивлени  обмоток, возбуждени  фазовращател ,current in the field windings there is a phase shift due to the presence of inductance and active resistance of the winding, and this phase shift changes as the active resistance of the field winding changes. Since the emf induced on the advantageous windings of the phase shifter is a consequence of the excitation current, there is a temperature drift between the excitation voltage and the emf. When using signals proportional to the excitation current, it is possible to partially eliminate the temperature drift of the converter code caused by a change in the active resistance of the windings, the excitation of the phase shifter,

Дл  практически полного устранени  температурного дрейфа кода преобразовател  в его схему введены термокомпенсиру- ющие элементы - конденсаторы 21 и 22. Дл To almost completely eliminate the temperature drift of the converter code, thermal compensating elements — capacitors 21 and 22 — are introduced into its circuit.

5five

доказательства этого рассмотрим эквива- схему фазовращател  по одному из каналов (фиг.2). Эквивалентна  схема другого канала  вл етс  аналогичной.evidence of this will consider the equivalent of a phase shifter along one of the channels (figure 2). The equivalent circuit of another channel is similar.

Экспериментально установлено, что с увеличением температуры индуктивные параметры измен ютс  незначительно, в то врем  как активное сопротивление обмоток RI и R2 увеличиваетс , а активное сопротивление потерь холостого хода RO уменьшаетс .It was established experimentally that with an increase in temperature, the inductive parameters change slightly, while the resistance of the windings RI and R2 increases, and the resistance of the no-load loss RO decreases.

Записав согласно законов Кирхгофа в комплексной форме распределение токов и ЭДС, получим отношение выходного напр жени  и входного тока в фазовращателе. Поставив в него переменные значени  Ro. RI и R2, линейно завис щие от температуры, и приравн в производную этого соотношени  по температуре к нулю, получим равенство дл  определени  необходимого реактивного сопротивлени  элемента, шунтирующего обмотку возбуждени Writing in accordance with the Kirchhoff laws in a complex form, the distribution of currents and EMF, we obtain the ratio of the output voltage and the input current in the phase shifter. By putting the variable values Ro in it. RI and R2, which are linearly dependent on temperature, and equate to the derivative of this ratio with respect to temperature to zero, we obtain equality to determine the required reactance of the element shunting the excitation winding

у (g RQ - % R2) (R§ + Х§) ± У(й R2 Qb Ro)2 (Ro + Xj) - 4 og R§ X0 (R2 + Ro)2 Yy (g RQ -% R2) (Rg + Xg) ± Y (d R2 Qb Ro) 2 (Ro + Xj) - 4 og Rg X0 (R2 + Ro) 2 Y

AHn о vАОAHn o vAO

2 во RCJ АО2 in RCJ AO

X0где Хн - расчетна  величина необходимого реактивного сопротивлени ;X0 where Xn is the calculated value of the required reactance;

Ro, Ri, R2, Хо, Xi, X2 - активные и реактивные сопротивлени  холостого хода и обмоток фазовращател ; Ro, Ri, R2, Ho, Xi, X2 are the active and reactive resistances of the idling and phase coil windings;

ею и а.2 - модули температурных коэффициентов изменени  сопротивлени  холостого хода и обмотки возбуждени .it and a.2 are the moduli of temperature coefficients of variation of the idling resistance and the excitation winding.

На практике величина Хн всегда получаетс  отрицательной, что свидетельствует о необходимости емкостной нагрузки.In practice, the value of Hn is always negative, which indicates the need for a capacitive load.

Емкость конденсатора определ ют по формулеThe capacitance of a capacitor is determined by the formula

Ск - Ck -

1one

шХн где со- частота тока возбуждени .wcn where is the frequency of the excitation current.

Поэтому именно с целью обеспечени  термостабилизации в схему предлагаемого преобразовател  введены конденсаторы 21 и 22.Therefore, in order to provide thermal stabilization, capacitors 21 and 22 are introduced into the circuit of the proposed converter.

Использование в качестве опорных сигналов токов возбуждени  фазовращател , сформированных с помощью датчиков 17- 20 тока, а также введение в схему преобразовател  конденсаторов 21 и 22, включенных параллельно выходным обмоткам фазовращател , позвол ют в совокупности достичь температурной погрешности преобразовател , практически равной нулю . В свою очередь, наличие симметричных выходов генераторов парафазного синусного 11 и парафазного косинусного 12 сигна2 Qb Ro)2 (Ro + Xj) - 4 og R§ X0 (R2 + Ro)2 YThe use of phase shifter excitation currents as reference signals, generated using current sensors 17-20, as well as the introduction of a capacitor converter 21 and 22 connected parallel to the output windings of the phase shifter, make it possible in total to achieve a temperature error of almost zero. In turn, the presence of symmetrical outputs of paraphase sinus 11 generators and paraphase cosine 12 signals Qb Ro) 2 (Ro + Xj) - 4 og R§ X0 (R2 + Ro) 2 Y

n о vАОn о vАО

2 во RCJ АО2 in RCJ AO

X0X2X0X2

лов в сочетании с симметричными лини ми как на стороне возбуждени , так и со стороны выхода фазовращател  с использованием дифференциальных усилителей 23 и 24 дает возможность существенно повысить помехоустойчивость преобразовател .Fishing in combination with symmetrical lines on both the excitation side and the output side of the phase shifter using differential amplifiers 23 and 24 makes it possible to significantly increase the noise immunity of the converter.

Таким образом, предлагаемое схемное решение преобразовател  угла поворота вала в код позвол ет значительно повысить его температурную стабильность и помехоустойчивость . Так, например, при использовании в качестве фазовращател  датчика типа ВТ-5 температурна  погрешность в диапазоне температур ±50°С равна нулю при 16-разр д- ном выходном коде, а помехоустойчивость при длине линии св зи с датчиком, равной 12 м, такова, что разрешающа  способность преобразовател  составл ет половину младшего разр да 16-разр дного выходного кода без усреднени .Thus, the proposed circuit solution for converting the angle of rotation of the shaft into a code allows one to significantly increase its temperature stability and noise immunity. For example, when using a BT-5 type sensor as a phase shifter, the temperature error in the ± 50 ° C temperature range is zero for a 16-bit output code, and the noise immunity for a communication line with a sensor of 12 m is that the resolution of the converter is half the low-order bit of the 16-bit output code without averaging.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий фазовращатель, генератор импульсов, два генератора парафазных синусоидальных напр жений , входы которых соединены с выходом генератора импульсов, первый и второй нуль-компараторы, выход первого нуль-компаратора соединен с S-вхо- дом первого RS-триггера, третий и четвертый нуль-компараторы, выходы которых соединены с R-входами соответственно первого и второго триггеров, выходы которых соединены с одними входами первого и второго элемента И соответственно, другие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а выходы соединены со счетны- ми входами первого и второго счетчиков соответственно , выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого  вл етс  выходом преобразовател , входы обнулени  первого и второго счетчиков соединены с вы- ходом первого нуль-компаратора, о т л и - ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  температурной стабильности и помехоустойчивости преобразовател , в него введены четыре датчика тока, два сумматора-вычитател , два термокомпенсирующих эл.емента, выходы генераторов синусоидальных напр жений через соответственно первый и второй датчики тока соединены с одними входами соответствующих входных обмоток фазовращател , а другие выходы генераторов синусоидального напр жени  через соответственно третий и четвертый датчики тока соединены с другими входами соответствующих входных обмоток фазовращател , выводы первого датчика тока соединены с одними входамиA shaft rotation angle converter into a code containing a phase shifter, a pulse generator, two para-phase sinusoidal voltage generators, the inputs of which are connected to the output of the pulse generator, the first and second zero comparators, the output of the first zero comparator is connected to the S-input of the first RS- the trigger, the third and fourth null comparators, the outputs of which are connected to the R-inputs of the first and second triggers respectively, the outputs of which are connected to one input of the first and second element And, respectively, the other inputs of which are connected The outputs are connected to the output of the pulse generator, and the outputs are connected to the counting inputs of the first and second counters, respectively, whose outputs are connected to the inputs of an adder, whose output is the output of the converter, the zeroing inputs of the first and second counters are connected to the output of the first zero comparator, This is so that, in order to increase the temperature stability and noise immunity of the converter, four current sensors, two subtractors, subtractors, two thermal compensating elements, and outputs of syn generators are introduced into it via the first and second current sensors, respectively, are connected to one input of the corresponding input windings of the phase shifter, and the other outputs of the sinusoidal voltage generators are connected to the other inputs of the corresponding input windings of the phase shifter, respectively, the first current sensor connectors are connected to one input т 1t 1 0первой и второй групп входов первого сумматора-вычитател , выводы второго датчика тока соединены с другими входами первой и второй групп входов первого сумматора- вычитател , выход которого соединен с входом первого нуль-компаратора, выводы третьего датчика тока соединены с одними входами первой и второй групп входов второго сумматора-вычитател , выводы четвертого датчика тока соединены с другими входами первой и второй групп входов второго сумматора-вычитател , выход которого соединен с входом второго нуль-компаратора , выходы первой выходной обмотки фазовращател  соединены с выводами первого термокомпенсирующего элемента и входами первого дифференциального усилител , выход которого соединен с входом третьего нуль-компаратора, выходы второй выходной обмотки фазовращател  соединены с выводами второго термокомпенсирующего элемента и входами второго дифференциального усилител , выход которого соединен с входом четвертого нуль- компаратора.0first and second groups of inputs of the first adder-subtractor, the findings of the second current sensor are connected to other inputs of the first and second groups of inputs of the first adder-subtractor, the output of which is connected to the input of the first zero comparator, the conclusions of the third current sensor are connected to one input of the first and second groups the inputs of the second adder-subtractor, the conclusions of the fourth current sensor connected to other inputs of the first and second groups of inputs of the second adder-subtractor, the output of which is connected to the input of the second zero comparator, the outputs of the first The output winding of the phase shifter is connected to the terminals of the first temperature compensating element and the inputs of the first differential amplifier, the output of which is connected to the input of the third null comparator, the outputs of the second output winding of the phase shifter are connected to the terminals of the second temperature compensating element and the inputs of the second differential amplifier, the output of which is connected to the input of the fourth zero - comparator. Я2 ПZ2 P (T 4 -J4 -J Фиг.11
SU904781692A 1990-01-12 1990-01-12 Shaft rotation angle-to-code converter SU1742996A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904781692A SU1742996A1 (en) 1990-01-12 1990-01-12 Shaft rotation angle-to-code converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904781692A SU1742996A1 (en) 1990-01-12 1990-01-12 Shaft rotation angle-to-code converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1742996A1 true SU1742996A1 (en) 1992-06-23

Family

ID=21491225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904781692A SU1742996A1 (en) 1990-01-12 1990-01-12 Shaft rotation angle-to-code converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1742996A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2248092C1 (en) * 2003-09-03 2005-03-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" System for transforming angular displacement of gantry
RU2356162C1 (en) * 2007-08-27 2009-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" Shaft position transducer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Домрачев В.Т. и др Схемотехника цифровых преобразователей перемещений. М.: Энергоатомиздат. 1987, с 76, рис.5.2. Авторское свидетельство СССР № 1162045. кл. Н 03 М 1/50, 1983. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2248092C1 (en) * 2003-09-03 2005-03-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" System for transforming angular displacement of gantry
RU2356162C1 (en) * 2007-08-27 2009-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" Shaft position transducer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5412317A (en) Position detector utilizing absolute and incremental position sensors in combination
KR102144254B1 (en) Zero Force Transform Vector Synthesis Active Resolver Apparatus
US4700189A (en) Linear resolver
Yim et al. A resolver-to-digital conversion method for fast tracking
US4697144A (en) Position sensing apparatus
Tran et al. Improving the accuracy of an absolute magnetic encoder by using harmonic rejection and a dual-phase-locked loop
Szymczak et al. Precision resolver-to-digital converter measures angular position and velocity
US20030137294A1 (en) Inductive measuring transducer
US6552666B1 (en) Phase difference detection device and method for a position detector
Benammar et al. A novel method for estimating the angle from analog co-sinusoidal quadrature signals
US2894256A (en) Dual phase shift conversion circuits
SU1742996A1 (en) Shaft rotation angle-to-code converter
Verma et al. Design considerations for resolver-to-digital converters in electric vehicles
CN112050835A (en) High-precision high-speed tracking shaft angle converter and control method thereof
US3851330A (en) Amplitude-to-phase conversion circuit
JPH0374326B2 (en)
US7323863B2 (en) Inductive transducer measurement system
JPH0125286Y2 (en)
Hanselman Signal processing techniques for improved resolver-to-digital conversion accuracy
JPH037765Y2 (en)
Aung Analysis and synthesis of precision resolver system
CN106656188B (en) High-precision zero offset adjustment R/D converter and implementation method thereof
Baert Circuit for the generation of balanced output signals
Liu et al. A Novel Absolute Angle-Measuring Method with Rotary Inductosyn
US3358280A (en) Synchro data conversion method and apparatus