SU525987A1 - Преобразователь угла в код - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и может быть использовано в цифровых системах управлени  и устройствах аналогичного назначени  щг  получени  цифровой информации об угле поворота быстро вращающегос  вала, когда датчиком угла служит фазовращатель.

Преобразователи угловых перемещений в код, использующие з качестве датчика утла фазовращатель , осуществл ют преобразование в два этапа. Сначала угол поворота оси фазовращени  преооразузтс  в пропорциональный фазовый сдвиг синусоидального напр жени  относительно опорного синусоидального напр жени , получаемого на форлтрователе синусоидального напр жени , а затем формируетс  кодовьш эквивалент вьвделенного фазового сдвига, пропорциональный кодируемому угл поворота вала.

Фазовый сдвиг между опорным напр жением и выходным напр жением фазовращател  с помощью устройства вьщелени  нул  (формировател  фазового импульса) представл етс  в виде временного интервала, а временной интервал преобразуетс  в цифровую форму либо с помощью счетчика, на котором подсчитьшаетс  число импртьсов за этот временный интервал, либо с помощью временной

писалы, формируемой на делителе частоты, по которой определ етс  кодовый эквивалент фазового сдвига.

Точность работы преобразовател  определ етс  двум  компонентами: погрещностью вследствие квантовани  по времени ( динамическа  погрешность ) и статической погрешностью.

Наиболее близким техническим решением к предложенному  вл етс  преобразователь угла в код, содержащий генератор импульсов, подключенный непосредственно к счетчику и через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь синусоидального напр жени  - к фазовращателю , выход которого через формирователь фазового импульса подключен к одному из входов элемента И, другой вход которого соединен с делителем частоты, а выход элемента И подключен к реверсивному счетчику и через последовательно соединенные блоки приращени  угла и коэффициентов - к счетчику.

Однако динамическа  ошибка преобразовани  в любой момент считывани  информации может превьпнать единицу дискретности преобразовани .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани , т.е. выходной информации в

интервале време ш между соседними фазовыми импульсами.

Это достигаетс  введением в преобразователь элементов И, НЕ триггера, причем нулевой вход трштера соединен с формирователем .фазового импульса, а первый и второй выходы через дополнительные элементы И - с реверсивным счетчиком , блок приращешш подключен к одному дополнительному элементу И непосредственно и через элемент НЕ - ко второму дополнительному элементу И, а счетный вход триггера соединен со счетчиком.

Блок-схема предложенного преобразовател  приведена на чертеже.

Преобразователь состоит из последовательно соеддненных генератора 1 импульсов, делител  2 частоты, формировател  3 синусоидального напр жени , фазовращател  4, выход которого соединен с формирователем 5 фазового импульса. Выход формировател  5 соединен с элементом И 6, второй вход которого соединен с единичным выходом делител  2 частоты. Выходы элемента И 6 соединены с разр дными входами записи реверсивного счетчика 7 и с блоком 8 приращени  угла, который соединен через блок 9 коэффициентов со счетчиком 10, коэффидиент пересчета которого измен етс  блоком 9 коэффициентов, триггер 11 и дополнительные элементы И 12 соединены с импульсным входом реверсивного счетчика 7, а знаковый выход блока 8 приращени  угла через дополнительный элемент И 12 и последовательно соединенные элементы НЕ13иИ12-с суммирующим и вычитающим входом реверсивного счетчика 7. Вход счетчика 10 соединен с генератором импульсов 1.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Импульсы с генератора 1 с частотой f поступают на вход делител  2 частоты. На делителе 2 частоты развертьшаетс  во времени   - разр дна  двоична  шкала преобразовател . С выхода делител  2 частоты меандр с частотой f/2 поступает на формрователь 3 синусоидального напр жени , питаюыирго фазовращатель 4. С выхода фазовращател  4 синусоидальное напр жение, сдвинутое по фазе относительно входного на угол, пропордиональный развороту вала фазовращател  4, поступает на формирователь 5 фазового импульса. Формирователь 5 фазового импульса вьщел ет момент перехода через нуль синусоидального напр хсени  от положительного значени  к отрицательному. Этот имг (ульс, поступа  на элемент И 6, списывает код со ижальг, развертьшающейс  на делителе 2 частоты, в реверсивный счетчик 7, фиксиру  код, пропордиональный углу поворота вала в данный момент времени. Следующий фазовый импульс сойдет с формировател  фазового импульса 5 через Т сек, где период напр жени  питающего фазовращатель 4.

Дл  компенсащш динамической опшбки преобразовател  при скорост х вращени  вала, превышающих со 27Г/2 т на суммирующий или вычитающими вход реверсивного счетчика 7 в зависимости от направлени  вращени , поступает число импульсов, соответственно пропорциональное приращению угла. Приращени  угла определ ютс  как разность текущего и предьщущего N i-1 значени  угла AN Ni-Ni-l. Знак приращени  угла положительньш, если N i N i-1 и отрщательный при .-).Co схемы вы влени  величины и знака приращени  угла 8 величина приращени  угла ДМ поступает на блок 9 коэффициентов , представл ющий собой дешифратор.

Коэффициент перерасчета К, поступающий с блока 9 коэффициентов И на счетчик 10, дл 1-того момента равено

-

С выхода счетчика 10 поступают равномерно распределенные по периоду Т импульсы, число которых за период равно 4 W , суммируетс  или вычитаетс  в реверсивном счетчике 7.

При этом динамическа  опшбка преобразовани  ( в промежутке времени мехсду соседними фазовыми импульсами) будет складьшатьс  из опшбок определени  величины приращени  и ощибки дискретности ( квантовани  по уровню),равной

да бО|Т4 - (2) где Wj - скорость i - того момента времени;

7( - врем , в течение которого величина выходного кода измен етс  н  единицу младщего разр да;

f;-частота, с которой измен етс  выходной код преобразовател .

Выразим частоту формируемого на счетчике 10 импульса fi через величину приращений кода ДМ .. AN f. .

f N (З)

Из выражени  (1) определим йЫ

И)

.Ni---i

Представим выражение (3) и (4) в вьфажение (2) и получим выражение: CJi

да

(5)

/S f

Из этого выражени  уже видно, что при уменьщении коэффициента пересчета в 2 раз уменьпиетс  динамическа  опшбка преобразовани . Дл  частоты, получаемой на выходе счетчика Ш, имеем следующее выражение

(6)

f (ANi+i),

ft а опшбка дискретности уменьшаетс  в 2 раз, при

этом необходимо ввести г дополните;п ных последовательно соединенных триггеров, выходы которых будут использоватьс  в качестве дополнительных разр дов выходного кода преобразовател . В преобразователе, показанном на чертеже г 1.

При приходе фазового импульса триггер 11 устанавливаетс  в положение О, а в реверсивном счетчике 7 переписываетс  информаци  фазовым импульсом с делител  частоты. Частота импульсов, поступающих со счетчика 10 увеличиваетс  в два раза.

Импульсы с выхода счетчика 10 подаютс  на счетный вход триггера 11, нулевой сигнал триггера 11 через дополнительный элемент И 12, управл емый знаковьпи выходом блока 8 приращени  угла подаетс  на суммирующий вход реверсивного счетчика 7, а единичнью сигнал через дополнительный элемент И 12 управл етс проинвертированным элементом НЕ 13, выходом блока 8 приращени  угла подаетс  на вычитаюащй вход реверсивного счетчика 7.

Таким образом, благодар  введению триггера, информаци , снимаема  в любой момент времени с триггера и реверсивного счетшка, имеет меньшую динамическую ошибку.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь угла в код, содержащий генератор импульсов, подлюченный непосредоъенно к счетчику и через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь синусоидального напр жени  - к фазовращателю, выход которого через формирователь фазового импульса подключен к одному из входов элемента И, другой вход которого соединен с делителем частоты, а выход элемента И подключен к реверсивному счетчику и через последовательно соединенные блоки приращени  угла и коэффициента - к счетчику, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены элемент НЕ, триггер и дополнительные элементы И, нулевой вход триггера соединен с формирователем фазового шотульса, а первый и второй выходы через дополнительные элементы И - с реверсивным счетчиком , блок приращени  угла подключен к одному дополнительному элементу И непосредственно и через элемент НЕ - ко второму дополнительному элеменTJ И, а счетный вход триггера соединен со счетчиком.