SU720452A1

SU720452A1 - Shaft angular position-to-code converter

Info

Publication number: SU720452A1
Application number: SU772519145A
Authority: SU
Inventors: Виктор Дмитриевич Аксененко; Сергей Яковлевич Барменков; Вадим Николаевич Васильев; Алексей Николаевич Дорофеев
Original assignee: Предприятие П/Я В-8624
Priority date: 1977-09-05
Filing date: 1977-09-05
Publication date: 1980-03-05

Description

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники ¹И предназначено для использования в системах преобразования угловых вели-5 чин в код.The invention relates to the field of automation and computer technology ¹ And is intended for use in systems for converting angular values to 5 codes.

Известны преобразователи угла поворота вала в код на основе электромеханических следящих систем, содержащие двухполюсный и многополюсный датчики угла, фазовращатели и фазовые детекторы [1]. Недостатком известных преобразователей являются большой вес,, габариты и низкое быстродействие.Known converters of the angle of rotation of the shaft into a code based on electromechanical tracking systems containing bipolar and multipolar angle sensors, phase shifters and phase detectors [1]. A disadvantage of the known converters are the large weight, dimensions and low speed.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являет ся преобразователь угла поворота вала в код, содержащий двухполюсный фазовращательный датчик угла, один выход которого через первый фазовращатель подключен к одному входу первого фазового дискриминатора, другой вход которого соединен с другим выходом фаэовращательного датчика угла, а 25 выход подключен к первому преобразователю напряжения в частоту, выходы которого подключены к входам первого реверсивного счетчика, выходы разрядов первого реверсивного счетчика подключены к управляющим входам первого фазовращателя, многополюсный фаэовращательный датчик угла,, один выход которого через второй фазовращатель подключен к одному входу· второго фазового дискриминатора, другой' вход которого соединен с другим выходом многополюсного фазовращательного датчика угла, а выход подключен ко второму преобразователю напряжения в частоту, второй реверсивный счетчик, выходы разрядов которого подключены к управляющим входам второго фазовращателя, блок согласования отсчетов, входы которого соединены с выходами первого и второго реверсивных счетчиков [2] . 'The closest technical solution to this invention is a shaft angle converter to a code containing a bipolar phase-shifting angle sensor, one output of which through the first phase shifter is connected to one input of the first phase discriminator, the other input of which is connected to the other output of the phase-rotation angle sensor, and 25 output connected to the first voltage to frequency converter, the outputs of which are connected to the inputs of the first reversible counter, the outputs of the discharges of the first reversible counter are connected are connected to the control inputs of the first phase shifter, a multi-pole phase-shifting angle sensor, one output of which through the second phase shifter is connected to one input of the second phase discriminator, the other 'input of which is connected to another output of the multi-pole phase-shifting angle sensor, and the output is connected to the second voltage to frequency converter , a second reversible counter, the outputs of the discharges of which are connected to the control inputs of the second phase shifter, a block for matching samples, the inputs of which are connected to the outputs of the first- and second reversible counters [2]. ''

Недостатком известного преобразователя является низкая динамическая точность при больших скоростях и ускорениях движения входного вала. Это обусловлено тем, что известный преобразователь является астатической системой с астатизмом, равным 1, которая имеет добротность по ско- * рости, как правило, не более 1000 с* и которой по принципу действия присущи ошибки по скорости и высшим про изводным закона движения входного вала..A disadvantage of the known Converter is the low dynamic accuracy at high speeds and accelerations of the input shaft. This is due to the fact that the known converter is an astatic system with astatism equal to 1, which has a quality factor * of speed, as a rule, not more than 1000 s * and which, by the principle of action, has errors in speed and higher derivatives of the input shaft motion law ..

Целью изобретения является повышение динамической точности преобразователя. Это достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код введены два элемента ИЛИ, первые и вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму преобразователям напряжения в частоту, а выхода подключены к входам второго реверсивного счетчика.The aim of the invention is to increase the dynamic accuracy of the Converter. This is achieved by the fact that two OR elements are entered into the shaft angle converter, the first and second inputs of which are connected to the first and second voltage to frequency converters, respectively, and the outputs are connected to the inputs of the second reversible counter.

Блок-схема преобразователя приведена на чертеже.The block diagram of the converter is shown in the drawing.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит двухполюсный фазовращательный датчик 1 угла, один из выходов которого непосредственно, а второй через фазовращатель 2, подключенный к управляющему выходу реверсивного счетчика 3, соединены с входами фазового дискриминатора 4, выход которого через преобразователь 5 напряжения в частоту связан с входами реверсивного счетчика 3, много’полюсный фазовращательный датчик б угла, один из выходов которого непосредственно, а другой через фазовращатель 7, подключенный к управляющему выходу реверсивного счетчика 8, соединены с входами фазового дискриминатора 9, выход которого через преобразователь 10 напряжения в частоту и элементы 11 и 12 ИЛИ связан со входами реверсивного счетчика 8, вторые входы элементов 11 и 12 ИЛИ соединены с выходами преобразователя 5 напряжения в частоту, блок 13 согласования отсчетов, подключенный своими входами к выходам реверсивных счетчиков 3 и 8.The converter of the angle of rotation of the shaft into the code contains a two-pole phase-shifting angle sensor 1, one of the outputs of which is directly, and the second through the phase shifter 2, connected to the control output of the reversing counter 3, is connected to the inputs of the phase discriminator 4, the output of which is connected through voltage converter 5 to the frequency the inputs of the reversible counter 3, a multi-pole phase-shifter b angle, one of the outputs of which directly, and the other through a phase shifter 7, connected to the control output of the reverse counter 8, connected to the inputs of the phase discriminator 9, the output of which through the voltage to frequency converter 10 and the OR elements 11 and 12 is connected to the inputs of the reverse counter 8, the second inputs of the OR elements 11 and 12 are connected to the outputs of the voltage to frequency converter 5, block 13 coordination of samples connected by its inputs to the outputs of reversible counters 3 and 8.

Преобразователь работает следующим образом. В исходном состоянии датчики 1 и б угла и фазовращатели 2 и 7, управляемые, соответственно, кодами счетчиков 3 и 8, находятся в согласованном положении. При повороте входного вала на угол А. дг»тчик :1 и фазовращатель 2 рассогласовывается, на выходе фазового дискриминатора 4 появляется напряжение ошибки,· в результате чего преобразователь 5 напряжения в частоту начинает выработ ку выходных импульсов. Импульсы с выхода преобразователя 5 напряжения в частоту подсчитываются реверсивным счетчиком 3, кодом которого управляется фазовращатель 2 таким образом, что рассогласование датчика 1 и фазовращателя 2 уменьшается До нуля. В течение цикла отработки на реверсивный счетчик 3 поступает число импульсов, пропорциональное углу А 4 где ошибка канала грубого отсчета. Это же количе ство импульсов поступает через элементы 11 и 12 ИЛИ на реверсивный .счетчик 8 канала точного отсчета, следовательно фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 7, управляемым реверсивным счетчиком 8, изменится на величину, пропорциональную Фазовый сдвиг, вносимый датчиком 6 при повороте его вала на угол А., пропорционален углу А . Таким образом, рассогласование канала точного отсчёта равно ^Аго, т. е. ошибке канала грубого отсчета, и отрабатывается каналом точного отсчета с ошибкой ААго.т.е. с ошибкой канала точного отсчета.The converter operates as follows. In the initial state, angle sensors 1 and b and phase shifters 2 and 7, controlled respectively by counter codes 3 and 8, are in a coordinated position. When the input shaft is rotated through the angle A. dg, the probe: 1 and the phase shifter 2 are inconsistent, an error voltage appears at the output of the phase discriminator 4, · as a result, the voltage-to-frequency converter 5 starts generating output pulses. The pulses from the output of the voltage-to-frequency converter 5 are counted by a reversible counter 3, the code of which is controlled by the phase shifter 2 so that the mismatch of the sensor 1 and phase shifter 2 is reduced to zero. During the working cycle, the number of pulses is proportional to the angle A 4, where the error of the coarse reference channel is supplied to the reversible counter 3. The same number of pulses is transmitted through the elements 11 and 12 to the reversible counter 8 of the channel of the exact reference, therefore, the phase shift introduced by the phase shifter 7 controlled by the reverse counter 8 will change by a value proportional to the phase shift introduced by the sensor 6 when its shaft is rotated by angle A., proportional to angle A. Thus, the mismatch of the exact reference channel is equal to ^ Ago, i.e., the error of the coarse reference channel, and is processed by the exact reference channel with the error AAGo, i.e. with an error of the channel of the exact reference.

При вращении входного вала с постоянной скоростью канал грубого отсчета отслеживает это движение с динамической ошибкой АА_ГО , которая в этом случае является постоянной величиной и, слейовательно, полностью отрабатывается каналом точного отсчета. Таким образом, в режиме вращения входного вала с постоянной скоростью динамическая ошибка преобразователя равна нулю.When the input shaft rotates at a constant speed, the coarse channel tracks this movement with a dynamic error AA _GO , which in this case is a constant value and, consequently, is fully worked out by the exact channel. Thus, in the rotation mode of the input shaft with a constant speed, the dynamic error of the converter is equal to zero.

При движении вала по закону 5к(1)=А-1² динамическая ошибка преобразователя обратно пропорциональна произведению добротностей каналов грубого и точного отсчета на скорости, постоянна по величине и равна а- “а где &, - величина ускорения движения входного вала, QroiQro ~ Добротности по скорости каналов точного и грубого отсчета.When the shaft moves according to the law 5k (1) = A-1 ^{2, the} dynamic error of the converter is inversely proportional to the product of the quality factors of the coarse and accurate reference channels at speed, constant in magnitude and equal to a- “and where & is the value of the acceleration of the input shaft, QroiQro ~ Quality factors for the speed of accurate and coarse channels.

Таким образом, введение в состав преобразователя двух элементов ИЛИ, включенных указанным образом, повышает степень астатизма преобразователя, что позволяет уменьшить динамическую ошибку по скорости и значительно снизить динамическую ошибку по ускорению.Thus, the introduction of two OR elements included in the specified way into the converter increases the degree of converter astatism, which allows to reduce the dynamic error in speed and significantly reduce the dynamic error in acceleration.

Применение предлагаемого·преобразователя позволит существенно повысить точность кодирования угловых величин в широком диапазоне скоростей и ускорений входного вала.The application of the proposed · converter will significantly improve the accuracy of coding of angular values in a wide range of speeds and accelerations of the input shaft.

Экономический эффект от использования такого преобразователя определяется его техническим преимуществом.The economic effect of using such a converter is determined by its technical advantage.

Claims

1. Zverev A.E. and others. Converters of angular displacements in a digital code. L., Energie, 1974, p. 80, fig. 29.

2. Zverev A.E. and others. Converters of angular displacements into a digital code. L., Energie, 1974, p. 82, fig. 30 (prototype).