SU559257A1 - Функциональный преобразователь угла поворота вала в код - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и может быть использовано при построении функционального преобразовател  дл  ввода информации от СКВТдатчиков в цифровую вычислительную машину .

Известны преобразователи угол-код, выполн ющие кодирование информации, поступающей от СКОТ-датчиков в виде синуснокосинусных напр жений l. Указанные уст- ройства обеспечивают в соответствии с использованными при,ближенными зависимост ми непосредственное кодирование угла поаорота или его синусной (косинусной) функции с некоторой методической ошибкой, прин ципиально ограничивающей точность преобразовани .

Известен функциональный преобразовател угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные датчики, соединенные че- рез коммутатор каналов с входами первых двух операционных усилителей, соединенные между собой коммутаторы компенсационного и входного напр жений, выходы которых соответственно через третий и четвертый

операционные усилители соединены с первым и вторым входами преобразовател  код-напр жение , выход четвертого операционного усилител  через блок сравнени  подключен к первому входу первого регистра управлени , второй вход которого соединен с одним из выходом распределительного устройства, один из выходов первого регистра управлени  подключен к первому входу регистра хранени  кода, а другие выходы соединены с входами преобразовател  код-напр жение, последовательно соединенные синхронизирующее устройство и делитель тактовых сигналов подключены к входу распределительного устройства 2.

Недостатком устройства  вл етс  наличие методической прогрешности за счет но пользовани  приближенной зависимости.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани  синусно-косинусных напр жений в пропорциональные коды.

Это достигаетс  тем, что в преобразователь введены дополнительные операционные усилители, преобразователь код-напр жение и регистры управлени , выходы перво го из которых подключены соответственно к входу регистра хранени  кода и к коммутатору входного напр жени , а вход первого Дополнительного регистра управлени  соединен с другим выходом распределифельного устройства, первый вход второго дополнительного регистра управлени  соединен с выходом блока сравнени , а второй вход соединен с первым выходом распределительного устройства, выходы второго до полнительного регистра управлени  соединены с входами дополнительного преобразовател  код-напр жение, выходы которого через первый и второй дополнительные операционные усилители подключены к входам коммутатора компенсационного напр жени , выход первого операционного усилител  непосредственно соединен с входом дополнительного преобразовател  код-напр жение и с первым входом коммутатора входного напр жени  и через третий дополнительный операционный усилитель подключен к входам второго дополнительного операционного усилител  и ко второму входу коммутатора входного напр жени , выход второго операционного усилител  подключен через четвертый дополнительный операционный усилитель к третьему входу и непосредственно к четвертому входу коммутатора входного напр жени .

На чертеже приведена структурна  схема функционального преобразовател .

Преобразователь содержит синусно-коси- нусные датчики 1 (СКВТ), коммутатор 2 каналов, операционные усилители 3-6, дополнителбные усилители 7-10, регистр управлени  11, дополнительный преобразователь 12 код-напр жение, коммутатор 13 компенсационного напр жени , коммутатор 14 входного напр жени , регистр 15 управлени , преобразователь 16 код-напр жение, блок 17 сравнени , синхронизирующее устройство 18, делитель 19 тактовых сигналов распределительное устройство 20, регистр 21 управлени , регистр 22 хранени  кода.

Функциональный преобразователь угла поворота СКВТ в код состоит из нескольких СКВТ-датчиков 1, соединенных синусно-косинусными обмотками с коммутатором каналов 2. Выходы коммутатора 2 поступают на инвертирующие операционные усилители 3, 4 и 9, 10, обеспечивающие подключение к остальной схеме пр мых и инверсных значений синусного и косинусного напр жений. От операционных усилителей 3 и 9 пр мое и инверсное синусное напр жение поступает через дополнительный преобразователь 12 код-напр жение непосредственно к операционным усилител м 7 и 8, на выходах которых вырабатываютс  произведени  синусного напр жени  на код с взаимно-противоположными знаками. Указанные усилители св заны с коммутатором 13. компенсационного напр жени , соединенным через операционный усилитель 5 с преобразователем 16 код-напр жение, представл ющим управл емую цепь компенсационной части преобразовател  напр жение-код. Одновременно усилители 3, 4 и 9, 10 соединены с коммутатором 14 входного напр жени , который через операционный усилитель 6 соединен с входной цепью преобразовател  напр жениекод . Входна  и компенсадионна  цепи замыкаютс  на блок сравнени  17.

Цифрова  часть преобразовател  содержит вспомогательные и управл ющие устройства. Вспомогательные устройства представлены соединенными последовательно синхронизирующим устройством 18, делителем 19 тактовых сигналов и распределительным устройством 20. Распределительное устройство обеспечивает передачу поразр дных управл ЮЕЩХ сигналов к регистру 21 управлени  коммутаторами входного и компенсационного напр жений и к регистрам 11 и 15 упра лени  основным 16 и дополнительным 12 преобразовател ми код-напр жение. Регистр

15управлени  основным преобразователем

16и регистр 21 управлени  коммутаторами 14 и 13 св заны с регистром 22 хранени  кода, куда передаютс  выходные кодированные значени .

Работа функционального преобразовател  происходит в последовательности, раздел ющей преобразование на три цикла. Первый цикл  вл етс  подготовительным и служит дл  преобразовани  синусно-косинусных напр жений в код функции тангенса половинного угла. При этом кодирование выполн етс  в соответствии с зависимостью

Т

(1)

oL а Г

с учетом построени  преобразовател , как устройства с обратной св зью, где сравниваютс  рааиопол рные сигналы, зависимость (1) преобразуетс  к виду

-sin c C-«-tgp - (sin oL-tg-- -200501) 0

Замен   tg у- его кодовым эквивалентом e-Ctg- -j- ) , получим

-sin dL-fe-Cfcgr Y)tsiTid.-e(tg- Y)

(2)

В указанном соотнощении знаки перед составл ющими сохран ютс  посто нными во всем диапазоне изменени  угла (О ) за счет инверсии сигналов. Перед вторым и третьим циклами полученное значение e(tg -j-) -кода функции тангенса половинного-угла устанавливаетс  на дополнительном линейном цифроанапоговом преобразователе, с помощью которого определ етс  масштабирование синусной составл ющей компенсационного сигнала, представл ющего в результате функционально константу. uiti oL-e-Ctg-)-«-cos oL 1 Напр жение, пропорциональное соотношению (3), поступает на цифроаналоговый преобразователь цепи компенсации в преобразователе напр жение-код. Входное синусное ил косинусное напр жение поступает непосредст венно на входную цепь преобразовател  напр жение-код , образу  при уравновешивании в контуре с обратной св зью соотношени  d. -siTiot.- -e-gLsTndL-&(fg- )-«-cosoL O(4) или -cos«C+ si-ncL-d( Y - Cosd-l O (5) Поскольку множители в правых составл ющи соотношений (4) и (5) представл ют собой константу (3), то результат преобразовани  т.е. код e-g или e-g , образует собой синусную или косинусную зависимость соответственно . Приведенна  последовательность зависимостей (2), (4) и (5) реализуетс  по циклам на преобразователе напр жение-код путем поразр дного уравновешивани , Рассмотрим последовательность действи  устройства по циклам. Первый подготовитель ный цикл отводитс  на определение функции тангенса половинного угла (ig З ) -В пе вом такте подключением синусного напр жени  через переключатель 23 к блоку 17 сравнени  происходит определение фазы (зна ка) синусной зависимости. Во втором такте подключением косинусного напр жени  через переключатель 24 к блоку 17 сравнени  происходит определение фазы (знака) косинусной зависимости. В третьем и последующих тактах, число которых зависит от числа выбранных разр дов , выполн етс  поразр дное уравновешивание с помощью регистров 11 и 15, управл ющих преобразовател ми 12 и 16 коднапр жение . При этом дл  получени  знаков соответствующих соотношению (3), в зависимости от номера квадранта, определенного знаками синусной и косинусной зависимостей , переключатели подключаютс  вС ледую- щем пор дке. Если обозначить знаки функций через а, в (положительный знак) в (отрицательный знак), то при а, в чены переключатели 25, 26 и 23; при а, в переключатели 25, 27 и 23; при а, в - переключатели 28, 27 и 29; при а, в - переключатели 28, 26 и 29. При этом переключатели 28 и 25 обеспечивают выбор составл ющей sin oL-OCtg-Yl , вз той с положительным или отрицательным знаком. При fsincCc выхода усилител  7 поступает -si-n ot--e-(ig---) , а с выхода усилител  8 поступает -t-siTiot.-e-Cig- ) I . При - sirioL на выходах усилителей 7 и 8 составл ющие мен ют ЗН61КИ на обратные. Переключатели 27 и 26 обеспечивают выбор знака составл ющей поступающей от усилителей 4 и 10. Аналогично переключатели 23 и 29 обеспечивают выбор знака составл ющей sirroL, поступающей от усилителей 3 и 9. Второй цикл отводитс  на определение синусной зависимости -65 . Перед началом цикла Kou-0(tg-%) устанавливаетс  в регистре 11 и пропорционально на преобразователе 12 код-напр жение. Регистр 15 обнул етс  и приводитс  преобразователь напр жение-код (15, 16, 17) в исходное состо ние. В процессе поразр дного уравновешивани  при выбранном числе разр дов с помощью регистра 15, управл ющего преобразователем 16 код-напр жение, происходит формирование кода, пропорционального синусной зависимости. Дл  выполнени  уравновещивани  следует сохранить знаки перед составл ющими в зависимости (4). Дл  этого используютс  также знаки синусной и косинусной функций, определ ющих номер квадранта. При а, в включены переключатели 25, ЗО и 24; при а, в - переключатели 25, 31 и 32; при а, в - переключатели 28, 31 и 32; при а, в - переключатели 28, ЗО vi 24. Масштаб передачи косинусного напр жени  в зависимости (2) в первом цикле или в зависимост х (4) и (5) во втором и третьем циклах регулируетс  непосредственно на входе усилител  5. При передаче напр жени  через переключатели 27 и 26 масштаб равен двум, а через переключатели 31 и 30 масштаб равен единице. Подключение преобразовател  12 к усилител м 7 и 10 создает во входных цеп х усилителей токи, пропорциональные -б- и (1 -&), где -в- - код управлени  преобразователей коднапр жение , поступающий от регистра 11 и пропорциональный в конкретном случае тангенсу половинного угла. Так как преобразователь 12 входом св зан с усилителем 3, то достаточно подключить к входу усилител  8 инверсное синусное напр жение от усилител  9, чтобы можно было компенсировать посто нную составл ющую тока (1-6).Тогда суммарный ток на входе уси йтел : 8 будет иметь величину - & , т.е.

противоположной пол рности по отношению к входн му току усилител  3. Таким образом , на выходах усилителей 7 и 8 всегда формируютс  напр жени  взаимно противоположной пол рности или фазы. Выбор соответствующих из них происходит на коммутаторе 13.

Синхронизаци  преобразовани  выполн етс  от сети, общей с источником питани  СКВТ-датчиков, с помощью синхронизирук щего устройства 18. Синхронизирующий сигнал обеспечивает запуск делител  19 тактовых сигналов, представл ющих последовательность импульсов дл  выработки поразр дных сигналов на распределительном устройстве 20. Регистр 21 управлени  обеспечивает обработку несложных логических соотнощений дл  коммутации переключателей 23 32 в каждом конкретном цикле работы. Выходы регистров 15 и 21 св заны с регистром 22 хранени  кода, откуда коды 9БЫХпоступают в ЦВМ.

Предложенное устройство позвол ет преобразовать синусное и косинусное напр жени  СКВТ-датчиков в двоичный код непосредственно в процессе кодировани  без использовани  приближенных зависимостей с применением соотнощений, св зывающих тригонометрические функции, чем обеспечиваетс  отсутствие методической ощибки и дости гаетс  общее повышение точности функционального преобразовани , котора  ограничиваетс  только инструментальной погрешностью .

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР № 385304 М., Кл q 08 С 9/04, 04.05.71.

2.Авторское свидетельство СССР № 355640 М., Кл G 08 С 9/04, 09.01.70.

CM