SU453690A1 - Цифровой преобразователь координат - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к нзмернтел1 110Й и вычислительно технике i может i aiiTH р менение в с е 1иализирова х вычисл тел1 Х устройствах ДИСКреТНО -0 действи 

ЭЛеКТрОИЗЛ ерИТеЛ)Х риборах дл  В ЛЧ СЛеНИЯ 10 ИЗВеСТ1 Ь Л ))П 1рОеКЦ 1

 м измер емой величи) ее ал литуд фа3 , и а обор от.

ИзвеСТН)ТС уСТрО СТВа аЗначе и  содержат -е ератор ил ульсов, счетчики им 1ульсов, счетчик с ифратором и различителем квадрантов, блок управле 1Я , КЛЮЧИ и схе.му переноса.

изобретени   вл етс  рас нирение функциональ Ь х возможностей устройства за счет вычислени  не только амплитуды и фазы по известным орто ональным проекци м, но и са.их ортого аль 1ых роекций, если извест1 ы и фаза.

В отличие от извест1 х редложе 1ое устройство содержит блоки умноже и , одни из входов которых соединены с фратором, другие - через первый ключ - с генератором им1 ульсов и через реверсивн)Й счетчи - со схемой , одключенной к су. счетч кам, а выход блоков ум Южени  соеди 1е 1ы с из входов Biopoго и трет)е1о , одкл10че 1ных к суммирующим счетчикам и блоку управлени , соединенному с реверсивным счетчиком, схемой ереНОСа, СЧеТЧ КОМ ерВ)1М КЛ Очом , и компаратор, входы которого С ОД ИЗ В 1 ХОД01 ВТОрОГО 1 ТреТЬОГО , а В)ХОД-с у 1раВЛе Я.

в устройстве реа; зуетс  с.тедуюнип С особ реобразова1 и  коорди ат.

Пуст Л 1 у - нроек,И вектора 7. в нр мо толь ой системе координат, т. е.

X Zcos(f; y-Z sincf.

(2)

(f - угол между векторо: Z и осью А , отсчит :)ваемый часовой

.

стрелк ; Z - модул вектора Z. произведени :

А Zcosфcosj3;(3)

У -- Zsincpsinp,(4)

сумму модулей А У: lAi -fiyl Z(icoscpcos 54|sin(p sinpi) (5)

(6)

В 5 браТЬ (i (f,

то У

(7)

образом, нр p cf сумма модулей А и У макс мальна и равна модул О Z. Следователь о, суть выч 1слени  моду ..

30 л  Z i фазы Ф вектора Z по известным значени м opioiOiia.ibiibix составл ющих Л ii гУ сводитс  к выполнению оиерацим согласно выражени м (3), (4), (5) до обеснсчеии  усЛ ()15НН (6) и (7).

Если заданы модуль Z и фаза (| вектора Z н необходимо решить обратную задачу - вычислить нр моугольные координать X и У, то в этом случае вычислителем реализуютс  соотноигени  (1) и (2).

Структурна  схема нредлагаемого нреобразовател  нриведеиа на чертеже.

В состав вычислител  вход т суммирующие счетчики 1, 2 кодов N и N,, нроекни А , У, схема иереноса 3, реверсивный счетчик 4, блок управлени  5, ключ 6, генератор имнульсов 7, блоки умножени  8, 9, шифратор 10 дискретных значении фуикний sinp и cosp, реверсивный счетчик фазы 11, ключи 12, 13, цифровой комнаратор 14, различитель квадрантов 15.

Суммирующие счетчики 1, 2 служат дл  записи соответственно кодов N,. , ., ортогональных нроекний X, У вектора Z. Эти счетчики иоразр дно посредством схемы переноса 3 соединены с реверсивным счетчнком 4. Схема нереноса 3 соединена с блоком унравлени  5, формирующим тактовые имнульсы и нотенциальные сигналы, сиихронизирующие работу устройства.

Генератор имнульсов 7 через ключ 6 соединен с имнульсными входами блоко15 умножени  8, 9. Потенциальные входы блоков умножени  нодключены к Н1нфратору 10, управл емому счетчиком фазы 11, счетньи вход которого соединен с блоком управлени  5. Выходы блоков умножени  8, 9 через ключи 12, 13 соответствеиио нодключены, с одной стороны, к счетным входам счетчиков 1, 2 н, с другой стороны, - к входу цифрового комиаратора 14.

Режим работы цифрового комиаратора 14 н ключей 6, 12, 13 задаютс  унравл юн1,нм11 сигналами блока управлени  5. В свою очередь , в блок управлени  постуиают сигналы с выходов счетчика 4 и комнаратора 14.

Счетчик фазы 11 соединеи с разлнчнтелем квадрантов 15.

Возможны два режима работы вычнслнтел :

1)режим вычислеии  модул  Z и фазы (f но известным значени м проекций X, У;

2)режим вычислени  проекций X, У но известиым значени м Z и ф.

Рассмотрим пер) режнм работы вычислител .

В исходпом состо нии вычислител  is счетчики 1 и 2 заннсаиы коды Л н Л ,, ироекций А и У соответственно.

По сн1-нала.м блока управлепи  5 код Л ,. из счетчика 1 через схему нереноса 3 заннсываетс  в счетчик 4 иа вычитание н открываютс  ключи 6, 2. Через ключ 6 нмиульсы с генератора 7 иостунают на блоки умножени  8, 9 и в счетчик 4 иа суммироваиие. На

другие 15Х()л.ы блоков -мнг)же11И  8, 9 с Н1нфратора 10, управл емого счетчнком 11, нодаютс  соответственно cospo и sinpo т. е. .

( выхода блока умножени  8 импульсы, нронорциональные нроизведению Л ,. -Л,., -через ключ 12 постуиают в комнаратор 14. С выхода блока умножени  9 имнульсы в компаратор 14 не прохо71, т, поскольку ключ 13 закрыт. При ностунлении на счетчик 4 импульсов он нереполн етс  (устанав.тнваетс  в нулевое состо ние) и иа его выходе формируетс  импульс, поступающий иа блок унравленн  5. С выхода блока умножени  8 в

комнаратор 14 ноступит /CV,. Ад- импульсов,

где /( - коэффициент нронорциональностн.

Блок унравлеии  5 формирует уиравл ющие сигиалы, которы.ми иоказаии  счетчика 2 (код Лу ) через схему нереноса 3 занисываютс  в счетчик 4, ключи (5, 12 закрываютс , а ключ 13 открываетс . С некоторой задержкой , необходимой дл  завершени  переходиых ироцессов в устройстве, ключ 6 открываетс , и импульсы с генератора 7 ностунают на блоки умножени  8, 9. С этого момента в комнаратор 14 пост)нают имнульсы с выхода блока умножени  9 через открытый ключ 13. При возвращении счетчика 4 в

нулевое состо ние на его выходе формируетс  имнульс, иостунающий в блок унравлени  5. К этому моменту с выхода блока умиоженн  9 в комнаратор 14 ностунит импульсов, которые суммируютс  с нредыдуП1 ,нм количеством имнульсов. В результате в комнараторе 14 будет записано число имиульсов

А .,-л:(А-,„ л,-;- А,„л-,).

с некоторой задержко открываетс  ключ 6 и описанные вьпне процессы в ycTpoiiстве новтор ютс  с тем отличием, что с шифратора 10 на входы блоков умножени  8, 9 подаютс  коды А и А . косииуса и сииуса угла Pi((3o Н- Api), а с выходов блоков умножени  8, 9 в комнаратор 14 ностунают накеты имиульсов /(А ,. Л. и ,, ду. Суммарное количество и.мнульсов, ностунивтнее в комнаратор 14, будет равно:

А-, (А ,, А ,-+ Ау,, X,.

В компараторе 14 коды А„ и Al сравниваютс  н в зависимости от их соотнощени  нзмен ютс  ноказателн счетчика фазы 11. Если А ,, Ai, то код счетчика фазы 11 увеличитс  до А .„ угла р2 так, что . Если же .,, то код счетчика фазы 11 умеиьн аетс  до Afb, так что . В дал|5нейн1ем работа схемы новтор етс  никлнчески до (/-;--)-14) цикла, ко1да А/ i А ,.

а А , A,j,i . При этом код А- счетчика фазы 11 соответствует

Р, ,

I--1

при котором выполн етс  условие (7), т. е.

I(N, N,+ N, N,) N,

Очевидно, когда .V- пропорционален Z, а код Л- , записанный в счетчике фазы 11, пропорционален (.

Закон изменени  Ар,- (прирагцепи угла РЦ ) определ етс  прин тым алгоритмом уравновеп1ивани . Наиболее просто реализуетс  алгоритм, при котором Лр,- измен етс  единичными ступен ми, определ емыми погрешностью дискретности Лрд вычислени  фазы ф.

Различитель квадрантов 15 определ ет

квадрант, в котором находитс  вектор Z, н, исход  из этого, управл ет работой счетчика фазы И.

Рассмотрим принцин действи  вычислител  во втором режиме.

В исходном состо нии коды модул  N- и фазы N. записываютс  в счетчики 4 и 11 соответственно, ключи 6, 12, 13 закрыты, счетчики 1, 2 наход тс  в нулевом состо нии.

В зависимости от величины /V., со счетчика фазы 11 в различитель квадраитов 15 выдаетс  сигнал, по которому определ ютс  знаки проекций X, У.

По сигналу блока управлени  5 открываютс  электронные ключи 6, 12, 13, нричем ключн 12, 13 устанавливаютс  в состо ние, при котором к выходам блоков умножени  8, 9 подключаютс  соответственно счетчики 1,2.

Через открытый ключ 6 импульсы с. генератора 7 поступают одновременно на блоки умножени  8, 9 н в счетчик 4 на списывание его ноказаннй. С выхода блоков умножени 

имнульсы через открьггые ключи 12, 13 поступаю г на счетчики 1, 2 соот1 етствен110.

Когда со счетчика 4 будет списано полностью количество импульсов .V., имиульс

1еренолпенн  с его выхода ноступнт на блок управлени  5, которьп закроет ключн 6, 12. 13. На этом процесс вычислени  заканчнваетс . Очевидно количество импульсов .V . и Л, , поступиви1ее в счетчики 1. 2. будет пронориионал ,;) проекци м X и -V соответственно .

Н р е д м е т из о б р е т е н и  

Цифровой нреобразователь коордннат, содержащнй суммирующие и реверсивньп счетчики , генератор импульсов, счетчик фазы, соединениый с ншфратором и различителем

квадрантов, ключи, блок управлени  и схему переноса, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства, он содержит блоки умнолчени , одни из входов которых соедннены с шнфратором , другие - через нервын ключ - с ге{ератором импульсов н через реверснвиый счетчик - со схемой нереноса, подключенной к суммирующим счетчикам, а выходы блоков умножени  соединены с одними из входов

второго и третьего ключей, иодключенных к суммирующий счетчикам и блоку управлени , соединенному с реверснвиым счетчиком, схе.мой иереноса, счетчиком фазы и первым ключол,..и компаратор, входы которого соедннены с одними из выходов второго и третьего ключей, а - с блоком управлени .