SU758218A1 - Преобразователь угла поворота вала в код 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к области, автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в устройствах ввода информации в цифровую вычислительную машину. 5.

Известен преобразователь угол-код, который содержит синусно-косинусный датчик угла, выхода которого через первый и второй аналоговые ключи соединены с высокоомными входами интеграторов, выход первого интегратора подключен через третий аналоговый ключ к низкоомному входу второго интегратора выход второго интегратора через инвертор и четвертый аналого- 15 вый ключ - к низкоомному входу первого интегратора и выхода обоих интеграторов через компараторы и элемент ИЛИ - к одному из входов триггера, элемент И, входы которого подключены 20 к выходам триггера и генератора так- ->· товых импульсов, а выход - ко входу счетчика, выхода разрядов которого . через ключи выдачи кода подключены, к выходу устройства, и блок упрвлений, " вход которого соединён с выходом элемента ИЛИ, а выхода - с управляющими входами всех ключей, входами сброса интеграторов, другим входом триггера и входом установки в нуль счетчика^!] .30

2

Недостатком этого преобразователя является низкая точность, Обусловленная изменением во времени постоянной времени интеграторов в результате старения элементов интегрирующей цепи и влияния дестабилизирующих факторов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, который содержит синусно-косинусный трансформатор и источник опорного напряжения, выхода которых через двухпозиционные переключатели подключены ко входам двух интеграторов, выход которых непосредственно и через цифроаналоговый преобразователь (преобразователь код-напряжение) соединены со входами преобразователя отношения напряжения в код, выход которого через блок определения знака поправки и реверсивный счетчик подключен к управляющему входу цйфроаналогового преобразователя, и блок управления. Кроме того, в состав преобразователя должны входить демодуляторы и селектор октанта, не показанные на чертежах, но необходимые для обеспечения нормального функционирования устройства.в пределах полного диапазона изменения угла поворота [2] .

Ч -л —'--'^ζ '·· ;

³ 758218 4

Недостатком данного устройства, в котором исключается погрешность от временной нестабильности постоянной времени интеграторов, является использование промежуточного преобразователя код-напряжение. Погрешность цифроаналогового преобразователя с управляемым-коэффициентом делений непосредственно входит в общую погрешность преобразования и снижает точность цифрового измерения угла поворота.

Целью изобретения является увеличение точности преобразователя.

Поставленная-цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик, вход которого подключен к выходу источника питания, к управляющим входам демодуляторов и одному входу селектора октантов, а выходы подключены к другим входам селектора -октантов и через демодуляторы к переключателям, управляющие входы которых соединены с одним выходом селектора октантов, источник опорного напряжения, блок управления, формирователь кода отношения и интеграторы, введены компаратор, ключи, дешифратор нуля, блок передачи кода и регистр, выход источника опорного напряжения и выход первого переключателя через первые два ключа соединены с входом первого интегратора, выход источника опорного напряжения и выход второго переключателя через вторые два ключа соединены с входом второго интегратора, первые четыре выхода блока управления соединены с управляющими входами ключей, пятый выход - с входами сброса интеграторов, второй, третий и четвертый выходы - О входами формирователя кода отношения, выходы которого через дешифратор подключены к первому входу блока управления и через блок передачи кода подключены к регистру, управляющие входы блока передачи кода соединены с другим входом селектора октантов и четвертым выходом блока управления, второй вход которого через компаратор Соединен с выходами интеграторов.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик (СКД) 1, обмотка питания которого подключена к управляющим входам, а синусная и косинусная обмотки - к сигнальным входам демодуляторов 2 и 3, выходы которых через двухпозиционные переключатели 4 и 5 и ключи 6, 7 соединены со входами интеграторов 8 и 9, источник 10 опорного напряжения, выход которого через ключи 11 и 12 также соединен со входами интеграторов 8 и 9, выходы которых подключены ко входам компарато.15

20

25

30

40

45

50

55

60

35

ра 13, блок 14 управления, ко входам которого подключены выход компаратора 13 непосредственно и выходы разряд дов формирователя 15 кода отношения напряжений через дешифратор 16 нуля, а к выходам - управляющие входы ключей 6, 7, 11 и 12, входы сброса интеграторов 8 и 9 и входы формирователя 15, селектор 17 октанта, входы которого подключены к обмоткам СКД 1, а первый выход - к управляющим входам двухпоэиционных переключателей 4 и 5, блок 18 передачи кода, управляющие входы которого соединены со вторым выходом селектора 17 октанта и одним из выходов блока 14 управления, .входы - с выходами разрядов формирователя 15, а выходы - с регистром 19. в состав формирователя. 15 кода отношения напряжений входят элемент ИЛИ 20, генератор 21 импульсов, элементы И 22, 23 и реверсивный счетчик 24. Обмотка питания СКД 1 соединена с источником 25 питания,.

Преобразователь работает следующим образом. Напряжения и_1С1и и_2о выходных обмоток СКД 1, пропорциональные синусу й косинусу угла поворота Θ , преобразуются и напряжения постоянного тока посредством демодуляторов 2 и 3. Селектор 17 октанта по результатам анализа амплитудных и фазовых соотношений между напряжениями и,₂ и и_г2 определяет 45-ти градусный участок угловой оси (октант), в котором лежит искомый угол поворота Θ , и формирует признак этого участка, в соответствии с которым к интеграторам 8 и 9 через двухпозиционные переключатели 4 и 5 и ключи 7 и 6 подключаются соответственно большее 0_Б и меньшее и_м выходные напряжения демодуляторов 2 и 3 (в 1, 4, 5 и 8 октантах: ϋ_Μ = и_10> и5 = и₂₁; во 2, 3, б и 7 октантах: 11_м =

= 4>е> = и₁₀) .

Процесс преобразования угла в код можно разделить на 3 этапа.

Первый этап. В первом такте блок 14 управления формирует импульс фиксированной длительности ι* = ί_3τ(см. фиг. 2,б), устанавливающий ключ 11 в замкнутое положение. При этом опорное напряжение источника 10 подается на'интегратор 8 и интегрируется (см^ фиг. 2, а) в соответствии с выраже-. нием . '

^и1 = τ;\ί υ,άι, (ι)

’ о

где = К₁С₁' - постоянная времени интегратора 8. ,

В момент времени, соответствующий заднему фронту указанного импульса, , на выходе интегратора 8 'формируется напряжение ц ι

^а С 4

Это напряжение прикладывается к одному входу компаратора 13.

Второй такт работы устройства оп-,. ределяется длительностью следующего’

65

758218

импульса блока 14 управления (см. - ^>иг. 2, г), передний фронт которого смещен на время Ζ_α относительно переднего фронта первого импульса блока 14 управления (см. фиг. 2, б). При этом ключ 12 устанавливается в замкнутое 5 положение, а опорное напряжение и_о поступает на интегратор 9 и интегрируется в течение интервала времени

(см. фиг, 2, а). Процесс интегрирования в этом такте описывается выражением

1₂

и₅ = ^и_о<я, (э)

о

где ~ постоянная времени

интегратора 9.

Выход интегратора 9 подключен к другому входу компаратора 13 так, что в момент равенства линейно-йзменяющегося напряжения и_э и напряжения и₂, компаратор 13 срабатывает и его 40 выходной импульс (см. фиг. 2,в), поданный на блок 14 управления, формирует задний фронт импульса с длительностью 1₂ (см. фиг. 2, г). В этот момент времени напряжение на выходе интегратора 9 равно .

момент фиксируется дешифратором 16 нуля (см. фиг. 2,ж), который формирует задний фронт импульса ,ι₄ (см.фиг. 2,е) , длительность которого получается равной ....

ί 2 = ΐ₄ . (⁶)

Кроме того, импульс г₄ устанавливает ключ 6 в замкнутое положение.’ Напряжение подключается к интегратору 9 и интегрируется (см. фиг. 2,а) в соответствий с^выражением

^г θ

В момент времени, соответствующий заднему фронту импульса ι₄, на выходе интегратора 9 формируется напряжение

(8)

(6) выра(9)

(4)

В обкГем случае постоянные Ζ_ί и £_ζ интеграторов 8 й 9 не равны. ,.

Поэтому длительность т₂ импульса блока 14 будет иметь разброс ΐ_ζ или

(см. фиг. 2,а).

Из равенства 0₂ т ^и4 следует, что

4χ4· >>

30

35

Выходной импульс блока 14 управления длительностью 1₂ подается не тОль-40 ко на управляющий вход ключа 12, но и на формирователь 15 кода отношения напряжений. Через элемент ИЛИ 20 он устанавливает элемент И 23 в положение, при котором тактовые импульсы / 45

генератора 21 проходят на вход сложения реверсивного счетчика 24. В момент формирования выходного импульса компаратора 13 в реверсивном счетчике 24 будет записан код, соответст- .« вующий временному интервалу ·

Второй этап. В третьем такте работы преобразователя импульс длительности 1$ с выхода блока 14 управления (см. фиг. 2, д) устанавливает клю-.__ чи в цепи обратной связи интеграторов ³³ 8 и 9 в замкнутое положение,осуществляя сброс интеграторов в нуль.

Третий этап. В четвертом такте работы преобразователя блок 14 управления формирует импульс ί₄, который ус- 40 танавливает элемент И 22 в положение, при котором тактовые импульсы генератора 21 проходят на вход вычитания реверсивного счетчика 24. Содержимое счетчика 24 уменьшается до нуля. Этот 65

С учетом выражения (5) и жение (8) запишется в виде'

^С1

В пятом такте работы преобразователя блок 14 управления формирует им-, пульс е длительностью ί₅ (см.фиг.2,з), который устанавливает ключ 7 в замкнутое положение. При, этом напряжение и_Б подключается к интегратору 8 и интегрируется (см., фиг. 2,а) в соответствии с выражением

(Ю)

В момент равенства линейно-иэменяющегося напряжения и₇ и напряжения 1)_Б интегратора 9 (см. фиг. 2,а) компаратор 13 срабатывает, и его выходной сигнал (см. фиг. 2,в), поданный на блок 14 управления, формирует задний фронт импульса ί ₅ (см. фиг. 2,з). В этот момент времени напряжение на выходе интегратора 8 равно

т_г

в”'

(·<)

Из равенства напряжений и₆ и и_в непо средственно следует, что . Ιί,

где ι ί

Щ ι

V¹'

(12)

фиксированная длительность

первого такта работы преобразователя. Длительность ΐ₅ последнего импульса блока 14 управления (см. фиг.2,з) измеряется в формирователе 15. Для этого данный импульс подается через элемент ИЛИ 20 на элемент И 23, устанавливая его в такое положение, при котором тактовые импульсы генератора 21 проходят на вход сложения счетчика24 (см. фиг. 2,и). В результате в счетчике 24 будет записан код, пропорциональный в соответствий с" выражением (12) отношению напряжений

758218

,8

Рм ^{и или} пропорциональный тангенсу угла поворота. В момент'времёнй, соответствующий заднему фронту импульса ΐ₅, код реверсивного счетчикд 24 переписывается в регистр 19 через блок 18 передачи кода в прямой 5 или инверсной форме. ПриейгГК''~ечйтывайия кода ъпределяется селектором 17 октанта, второй выход которого Подключен к одному из управляющих входов блока 18 так, что в нечетных (θ октантах в регистр 19 переносится прямой коД с выхода формирователя 15, а в четных октантах -инверсный. Прй этом сохраняется взаимноодпозначное соответствие между углом поворофа и выходным кодом, независимо от пропорционального изменения напряжений и_м и и_Б и изменения постоянных времени интеграторов. В результате точность преобразователяувеличивается . ζ

Экономический эффект оФ ис'пьльзования устройства определяется его техническим преимуществом. 25

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Преобразовательугла поворота вала в код, содержащий сийусно-косинус- _: ный датчик, вход которого подключен к 30 выходу источника питания, к управляющим входам демодуляторов и одному входу селектора октантов, а выходы подключены к другим входам селектора

   рых соединены с одним выходом селектора октантов, источник опорного напряжения, блок управления, формирователь кода отношения и интеграторы, о тЛ и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены компаратор, ключи, дешифратор нуля, блок Передачи кода и регистр, выход источника опорного напряжения и выход первого переключателя через'первые два ключа соединены с входом первого интегратора, выход источника опорного напряжения и выход второго переключателя через вторые два ключа'соединены с входом второго интегратора, первые четыре выхода блока управления соединены с управляющими входами ключей, пятый выход - с входами сброса интеграторов, второй, третий и четвертый выходы- с входа- . ми формирователя кода отношения, выходы которого через дешифратор подключены к первому входу блока управления и через блок передачи кода, подключены к регистру, управляющие входы блокапередачи кода соединены с другим выходом селектора октантов и четвертым выходом блока управления, второй Вход которого .через компаратор" соединен с выходами интеграторов.