(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ-КОД
Изобретение относитс к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано дл преобразовани переменных напр жений синхронизации сельсина-датчика в цифровые коды угла, синуса и косинуса. Известны преобразователи углового положени вала сельсина в код, содержащие блок фазочувствительных вьшр мителей, подключенньш через последовательно соединенные первый блок компараторов и блок определени сектора к одному из входов коммутатора и через второй блок компараторов - к другим входам коммутатора, и блок пам ти. Однако такие преобразователи не позвол ют получить одновременно с кодом угла коды синуса и косину са. Кроме того, в них содержитс много аналоговых уздов, которые внос т погрешности преобразовани , а непосредственное кодирование амплитудных значений напр жений требует сложного аналого-цифро вого преобразовател и накладьшает ограничени на разрешающую способность. Целью изобретени вл етс расширение функи 10нальных возможностей - получение одновременно кодов угла и его синуса и косинуса, а также повышение эффективности преобразовани . Эта цель достигаетс тем, что в предложенный преобразователь введены реверсивные счетчики, коммутаторы кодов блок формировани управл ющих импульсов , цифро-аналогов ьш преобразователь, трансформатор , вьшр митель, блок сравнени , элемент И, генератор тактовых импульсов и блок подбора кода, выходы которого соединены с первыми входами реверсивных г гетчиков, вторые входы которых соединены с выходами блока определени сектора. Выходы реверсивных счетчиков соединены через первый коммутатор кода с блоком пам ти. Первый выход трансформатора подключен через вьшр митель к блоку сравнени и к цифро-аналоговому преобразователю, второй - к одному из входов блока формировани управл ющих импульсов, другие входы которого соединены со входами блока фазочувствительных вьшр мителей, а выход - с блоком определени сектора . Выход блока сравнени и выход генератора тактовых импульсов через элемент И подключены ко входам коммутаторов кода и к блоку подбора кода. a ЯЫХОД цифро-аиалогоБого преобразовател соединен со вторым блоком компараторов. а чертеже представлена блок-схема преобразовател угол-код. Преобразователь угол-код содержит трансформатор 1 питании сельсин-датчика, блок фазочувствитель ных выпр мителей 2, блоки компараторов 3 и 4, блок формироват управл ющих импульсов 5, блок определени сектора 6, коммутатор 7,блок подбора кода 8 Хверсивные счетчики 9 и 10,Тчоммутаторы кодов 11 и i 2, блок пам ти 13, цифро-аналоговый преобразовагель 14 (ii4FI), выпр митель i5 дл ЦАП, блок сравнени 16, элемент И 17 генератор тактовых импульсов 8, BijixoMbi статориых обмоток сельсина-дат 1чикц С1х;динсны со входами блоков 2 и 5. Выходьз блока 2 сое/щнеиы с соответствующими входами ком параторов блоков 3 и 4. Выходы блоков 4 и 5 соединены со входами блока определени сектора 6. КажД1 .1Й блок 3 и 4 состоит из трех компараторов, в качестве которых могут быть использованы разностные усилители. Блок 5 состоит из усилителей-ограничителей , логических злементов И, НЕ и триггера Блок 5 вл етс дополнением к блоку 6 и служит дн формировани управл ющих импульсов, подаваемых в блок 6. Блок 6 состоит из дешифратора сектора и 1Ш|фратора дан нрн;образовани позиционного кода начала сектора. Выходы блока 6 соединены с коммутатором 7, блоком подбора кода 8 и вторыми «хошми счетчиков 9 и 10. Блок подбора кода 8 состоит из логических элементов И, ИЛИ и НЕ. Выходы блока 3 через коммутатор 7 подсоединены к блоку 8, Выходом преобразовател угол-код вл етс выход счетчика 9 дл значени угла, первый выход ком мутатора кодов 12 дл значени синуса и второй выxoji iviH значе1ш косинуса. Ла обмотку ьизбу гУ1,ени сельсин-датчика подаетс опорное напр жение от трансформатора 1, в кото}к )м предварительно поизводитс сдвигфазы напр жени ;uiH устранени систематического фазового сдвига ,y напр жени ми опорным и синхронизации . Вып}5 мйтель 15 дл ЦАП необходим дл уравновешивашз нестабильности напр жений синхронизации , соответствующим изменением эталонного напр хчсни питани , подаваемого на ЦАП 14. Дл исключе sijiK ошибок из-за нелинейности ана/юговых элементов ри небольших значени х мгновенных напр же НИИ сннх{юнизащ и, которые могут привести к выход из синхронизации, примен етс блок сравнени 16 « jiioMCHT И 17. )б}изователь угол-код работает следующим .-образом. Ol pcдeJieниe угла б ротора сельсин П1Х.П43ВОДИТСЯ в два этапа. На первом этапе ои (х-,иел етсй тридцати (чадусный сектор, в пределах которого нахо/штс ротор. Во втором Jraiie определ етс код угла внутри найденного сектора, полный угол и одновременно его тригонометрические синус и косинус. После выпр млени в блоке 2 огибающие напр жений синхронизации подаютс в блоки компараторов 3 и 4, где они соответственно сравниваютс с напр жением, пропорциональным косинусу угла в секторе с ЦАП 14 и друг с другом. Компараторы построены таким образом, что если напр жение на перном входе превышает напр жение на втором входе, то на выходе по вл етс положительный потенциал. Если напр жени на входах равны, то на вь1ходе будет нулевой потенциал. Полученные после сравнени величины в виде ишротно-импульсных и фазово-временных значений однозначно определ ют угловое положение ротора сельсина-датчик а. Весь интервал изменени угла 0-ЗбО° разбиваетс на 12 секторов, в крторых одно из трехфазных напр жений синхронизации аналогично изменению синуса или косинуса в интервале . На этом участке огибающа напр жений синхронизации имеет достаточную крутизну, что определ ет нежесткие требовани к характеристикам компараторов, а дрейф нулевого уровн и нелинейность аналоговых злементов незначительно вли ют на погреишость . Результат сравне1ш с трех компараторов первого блока 4 подаетс в блок 6, дещифратор которого определ ет сектор. В зависимости от номера сектора происходит выбор фазы напр жени сравне|ни со второго блока компараторов 3 и одновременное преобразование позиционного номера найденного сектора в 1шфровое значение его нижней границы (0, ЗО, 60°, 90°,..., 330°), определение знака наклона (производной) огибающей на данном секторе и в зависимости от положительного или отрицательного знака с блока 6 устанавливаетс в счетчик 10 код 30° или 60° соответственно. В счетчик 9 записываетс цифровой код выбранного сектора. С блока 6 сигнал, подаваемый на коммутатор 7, выбирает соответствующий результат сравнени (сигнал рассогласовани ) , последний подаетс на блок 8, предназначенный дл пропускани тактовых импульсов на вычитающие или суммирующие входы реверсивных счетчи|ков 9 и 10. Исход из выщеизложенного, угол поворота ротора сельсина-датчика в пределах тридцатиградусного сектора определ етс по той фазе, огибающа напр жени которой измен етс в пределах этого сектора аналогично изменению функции синуса или косинуса Зй-60°. Состо ние счетчика 10 определ ет величину угла в пределах выбравпого тридцатиградусного сектора. Состо ние счетчика 9 определ ет угол поворота ротора сельсина-датчика. Коды с выходов счетчикоВ9ТГ 1(0 через коммутатор кодой 11 подаютс в качестве адреса в блок пам ти 13. На выходе блока пам ти 13 по вл етс код синуса и . ЦАП 14 преобразует код синуса в аналоговую величииу , котора срав}шваетс в блоке 3 с величиной оги:(
бающей напр жений каждой фазы синхроитаиии. В случае если наггр жение с ЦАП 14 больше oi иОающей выбранного напр жени , на выходе коммутатора 7 по вл е1с положительный потенциал и блок 8 пропускает тактовые импульсы на суммирующий вход счетчика 10, содержимое ею увеличиваетс , и растет напр жение с ЦАП 14. Если напр жение ЦАП 14 меньше (или равно) величине огибающей, то тактовые импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 10 и процесс протекает в оО(1тном пор дке. При положительном знаке наклона огибающей реверс счетчиков 9 и 10 одинаковый, при отрицательном - противоположен. Реверс счетчика с пр мого на обратный происходит в момент, когда огибающа напр жени выбранной фазы проходит через экстремалные точки. Полное значение угла поворота ротора сельсина-датчика определ етс по содержимому счетчика 9 путем суммировани значений нижней границы сектора со значением угла в секторе. При неподвижном роторе сельсина-датчика система обратной св зи соверщаёт колебани около истинного значени угла на единицу младщего разр да стетчика 9. Коммутатор кодов 11 через период тактовых импульсов пoдключaef к блоку пам ти 13 в качестве адреса содержимое либо счетчика 9, либо счетчика 10. На выходе блока пам ти 13 по вл етс соответственно код синуса в пределах 30°-60°, затем код синуса и косинуса угла поворота ротора сельсина-датчика. Коммутатор кодов 12, жестко синхронизированный с коммутатором кодов 11, подает первое значение в ЦАП 14, вторые значе1ш на выход преобразовател , куда одновременно подаетс код угла поворота.сельсина-датчика из счетчика 9. При вращении ротора сельсина-датчика происход т соответствующие измерени состо ни дешифратора блока 6 и описанный выше процесс слежени .