SU798945A1 - Shaft angular position-to-code converter - Google Patents

Shaft angular position-to-code converter Download PDF

Info

Publication number
SU798945A1
SU798945A1 SU792756548A SU2756548A SU798945A1 SU 798945 A1 SU798945 A1 SU 798945A1 SU 792756548 A SU792756548 A SU 792756548A SU 2756548 A SU2756548 A SU 2756548A SU 798945 A1 SU798945 A1 SU 798945A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
code
angle
inputs
output
bits
Prior art date
Application number
SU792756548A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Генрих Андреевич Виноградов
Original Assignee
Предприятие П/Я В-8708
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я В-8708 filed Critical Предприятие П/Я В-8708
Priority to SU792756548A priority Critical patent/SU798945A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU798945A1 publication Critical patent/SU798945A1/en

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД(54) CONVERTER ANGLE OF TURNING SHAFT INTO CODE

Цель изобретени  - повышение быстродействи  преобразовател .The purpose of the invention is to increase the speed of the converter.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийс  трансфо 1атор, синусный и косинусный выходы которого соединены со входс1ми селектора квадрантов, два цифровых выхода которого соединены со входами первых двух старших разр дов выходного регистра, введены преобразователь кода в код, два цифро-аналоговых преобразовател , формирователь младших разр дов кода и фОЕч трователь стардих разр дов кода , два входа которого соединены с соответствующими входами цифроаналоговых преобразователей и аналоговыми выходами селектора квадрантов , а выходы - с входами старших разр дов выходного регистра и входами пр мого кода цифроанало- говых преобразователей, а через преобразователь кода в код - со входами дополнительного кода цифроанало-;- говых преобразователей, выходы которых соединены со входами формировател  младших разр дов кода, выходы которого соединены со входами младших разр дов выходного регистра.The goal is achieved due to the fact that the shaft angle converter is converted into a code containing a sine-cosine rotating transistor 1ator, the sine and cosine outputs of which are connected to the input quad selector, the two digital outputs of which are connected to the inputs of the first two most significant bits of the output register, A code converter has been introduced in the code, two digital-to-analog converters, a code generator, and a start-up code driver, the two inputs of which are connected to the corresponding inputs. digital analog converters and analog outputs of the quadrant selector, and the outputs with the inputs of the higher bits of the output register and the inputs of the direct code of digital-to-analog converters, and through the code-to-code converter with the inputs of the additional code of the digital-to-analog converters whose outputs are connected to inputs of the low-order generator of the code whose outputs are connected to the inputs of the lower-order bits of the output register.

На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого преобразовател  угла поворота в-ала в код (в качестве примера изображен одноотсчетный преобразователь на 8 двоичных разр дов); на фиг. 2 - схема формировател  старших разр дов; на фиг.Зсхема цифроаналогового преобразовател  рассогласовани  между углом и кодом.FIG. Figure 1 shows the structural scheme of the proposed angle-of-turn converter into code (as an example, a single-digit converter for 8 binary digits is shown); in fig. 2 is a diagram of a former high-order driver; Fig. Scheme of the digital-to-analog converter misalignment between the angle and the code.

Преобразователь угла поворота в код содержит синусно-косинусный вращающийс  трансформатор 1, селектор 2 квадранта, выходной регистр 3, формирователь 4 старших разр дов кода угла в квадранте, цифроаналоговые; преобразователи 5 и б рассогласовани  между углом в квадранте и его кодом, преобразователь 7 кода в код, формирователь 8 младших разр дов кода угла в квадранте.The rotation angle converter to the code contains a sine-cosine rotating transformer 1, a quadrant selector 2, an output register 3, a former 4 high-order bits of the quadrant angle code, digital-to-analog; converters 5 and 6 are the mismatch between the angle in the quadrant and its code, the converter 7 is the code to the code, the driver is 8 lower bits of the code of the angle in the quadrant.

Формирователь 4 старших разр дов кода угла в квадранте содержит компараторы 9, резисторы 10 и 11, соединенные со входами 12 и 13, фазовые дискриминаторы 14, формирователь 15 опорных импульсов, шифратор 16, имеющий выходы 17, 18 и 19.Shaper 4 senior bits of the quadrant code contains comparators 9, resistors 10 and 11 connected to inputs 12 and 13, phase discriminators 14, shaper 15 reference pulses, encoder 16 having outputs 17, 18 and 19.

Цифроаналоговые преобразователи 5 и б рассогласовани  между углом в квадранте и его кодом содержат операционный усилитель 20, резистор 21 обратной св зи, выходы 22, входы 23 и 24, резисторы 25, разр дные резисторы 26-28 и разр дные ключи 29D / A converters 5 and 6 between the angle in the quadrant and its code contain an operational amplifier 20, a feedback resistor 21, outputs 22, inputs 23 and 24, resistors 25, discharge resistors 26-28, and discharge switches 29

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образомThe Converter angle of rotation of the shaft in the code works as follows

Синусно-косинусный вращающийс  трансформатор (СКВТ) il, ротор :которого развернут от нулевого положени  на угол oL , выдает напр жени , амплитуда которых пропорциональс на синусу и косинусу угла ot . Эти напр жени  поступают на входы селектора 2 квадранта, который формирует . два старших (в пределах полного оборота ) разр да выходного кода (кодA sine-cosine rotary transformer (SCWT) il, the rotor: which is rotated from the zero position at an angle oL, provides voltages whose amplitude is proportional to the sine and cosine of the angle ot. These voltages are fed to the inputs of the selector 2 of the quadrant that forms. two senior (within the full rotation) bit of the output code (code

квадранта) и переключает обмотки датчика угла таким образом, чтобы выходные напр жени  датчика соответствовали первому квадранту при любом угле оС . Значени  кода квадранта записываютс  в выходной регистр 3,,quadrant) and switches the windings of the angle sensor so that the output voltages of the sensor match the first quadrant at any angle of ° C. Quadrant code values are written to output register 3,

5 а напр жени , пропорциональные синусу и косинусу угла оС , поступают на входы формировател  4 старших разр дов кода.5 and the voltage proportional to the sine and cosine of the angle oC, are fed to the inputs of the former 4 higher bits of the code.

На выходе формировател  4 образуетс  двоичный код, который переписываетс  в выходной регистр 3 и, кроме того, поступает на цифровые входы преобразователей 5, б рассогласовани  между углом и кодом, на анас лотовые входы которых поступаютAt the output of the imaging unit 4, a binary code is formed which is rewritten into the output register 3 and, moreover, is fed to the digital inputs of the converters 5, the mismatch between the angle and the code, the input inputs of which are received

напр жени  с выходов селектора кйадранта .voltages from the outputs of the kyadranter selector.

Дл  работы преобразователей рассогласовани  необходимо наличие на их цифровых входах пр мого и дополнительного кодов. Дл  получени  дополнительного кода служит преобразователь 7 пр мого кода в дополнительный .For the misalignment converters to work, it is necessary to have direct and additional codes on their digital inputs. To obtain an additional code, the converter 7 is a direct code into an additional one.

На выходе преобразовател  5 формиРУетс  переменное напр жение, амплитуда которого пропорциональна синусу разности между кодируемым углом aL и углом |i , соответствующим коду на выходе формировател  4. Навыхо0 де преобразовател  б формируетс  косинусна  составл юща  разности об -ft.At the output of converter 5, a variable voltage is formed, the amplitude of which is proportional to the sine of the difference between the encoded angle aL and the angle | i corresponding to the code at the output of the driver 4. As soon as the converter converts, the cosine component of the difference about -ft is generated.

Выходные напр жени  преобразователей 5 и 6 поступают на входы формировател  8 младших разр дов кода,The output voltages of the converters 5 and 6 are fed to the inputs of the driver 8 low bits of the code

с на выходе которого образуетс  код угла -(%, который переписываетс  в регистр 3 и вместе с кодом угла Я и кодом квадранта образует полный код угла oL .the output of which forms the angle code - (%, which is rewritten into register 3 and together with the angle code H and the quadrant code forms the complete angle code oL.

д Формирователь 4 старших разр дов кода угла в квадранте содержит р д компараторов 9 (см. фиг. 2, на которой изображена дл  примера схема трехразр дного формировател ), число которых в общем случае равноd The former 4 bits of the angle code in the quadrant contains a series of comparators 9 (see Fig. 2, which shows an example of a three-bit former for example), the number of which is generally

5 , где п --число разр дов формировател . Каждый компаратор одним входом соединен с общей шиной, а другим через резисторы 10 и 11 соединен с входными зажимами 12, 135, where n is the number of bits of the former. Each comparator is connected to the common bus by one input, and connected to the other via resistors 10 and 11 to the input terminals 12, 13

Claims (2)

0 формировател . На выходе каждого компаратора формируютс  импульсы, частота следовани  которых равна частоте напр жени  питани  датчика 1угла 1, а фаза зависит от соотно5 1шени  сопротивлений резисторов 10 и 11 и угла ct . Если входные напр жени  разнопрл рные, а отношение сопротивлений: , то входной ток компаратора; -1 J-11 , Uyx -SAncLUnKCQSdl ftv -ОiS f 11 CQSi где. sindL- напр жение на синусном входе 12 ф мировател  ; и и К cosd/- напр жение на кос нусном входе 13 формировател ; 0 -, - сопротивлени  резисторов 10, 11; и„ - напр жение питани датчика угла; К - коэффициент перед чи датчика угла. Следовательно в диапазонах углов arctc|; d o M.arctcj;- d 90° ЛЛI пол рности выходных импульсов компа ратора 9 противоположны. Каждый ком паратор производит смену фазы выход ных импульсов при угле: -i - где i - пор дковый номер компаратора (, 2, 3,,..). Формирователь старших разр дов содержит логических фазовых дискриминаторов 14. Выход каждого компаратора 9 соединен с первым входом логического фазового дискриминатора 14, имеющим одинаковый с компаратором пор дковый номер. Вторые входы всех логических фазовых дискриминаторов объединены и подключены к выходу формировател  15 опорных импульсов. В результате на выходе тех фазовых дискриминаторов дл  которых сС , присутствует уро вень логической единицы, а на выходах остальных фазовых дискриминаторов - уровень логического нул . Тем самым осуществл етс  квантование кодируемого угла d по уровню. Дл  формировани  кода угла oL служит ши фратор 16, на выходах 17-19 которог получаетс  требуемый код. Так как устройство работает на переменном токе, частота обновлени  информации на выходе формировател  старших разр дов не превышает удвоенной час тоты напр жени  , питающего датчик угла (один раз за полупериод несуще частоты датчика). Цифроаналоговые преобразователи 5 и 6 рассогласовани  между углом и кодом служат дл  выработки переменных напр жений, пропорциональных синусу и косинусу разности между ко дируемым углом ( и выработанным в Цифровом виде формирователем стад|ших (в пределах квадранта) разр дот. углом (b . Преобразователи рассогласовани  работают в соответствии с формулами: I Sin((i.-P)siii oLtOSfb-sinRjCOSd. (1) COsU-tb) COS decs |b- 9indLSin (i (l) В соответствии с формулами (1) (2) каждый преобразователь 5 и 6 рассогласовани  содержит операционный усилитель 20 с резистором 21 обратной св зи. Назначение усилител  суммирование входных токов и преобразование их в пропорциональное выходное напр жение, снимаемое с зажима 22. Функций stncCH cos формируютс  датчиком угла в виде напр жений. Эти напр жени  поступают на входные зажимы 23, 24 преобразовател  рассогласовани . Функци  S i п fb формируетс  в виде проводимости, образованной посто нным резистором 25 и разр дными резисторами 26-28, включаемыми разр дными ключами 29 в соответствии со значени ми разр дов кода угла li (на фиг. 3 показано дл  примера три разр дных резистора, в общем случае число их определ етс  разр дностью выходного кода формировател  старших разр дов). Функци  co5pi sin( -(%) формируетс  аналогично функции s i п 3, с той лишь разницей, что разр дные ключи замыкаютс  в соответствии со значени ми разр дов дополнительного кода угла Р ,что равносильно заданию аргумента f -р. Произведени : s i п dL cosfi, cosoLx xsinfi, cosoC-cosj, s i n i n ft формируютс  в виде сумм разр дных токов, поступающих с выходов разр дных ключей , управл емых пр мым, либо дополнительным кодом. Дл  получени  разности произведений, один из сомножителей (со5о1или sinci) предварительно инвертируетс  с помощью аналогового инвертора. Таким образом, использу  дл  преобразовател  рассогласовани , получаем синусную и косинусную составл ющие разностного угла сС -р, которые поступают на входы формировател  младших разр дов кода . Формирователь младших разр дов кода имеет структуру такую же, как и формирователь старших разр дов. Различие лишь в величинах сопротивлений резисторов, определ ющих углы, при. которых происходит,смена фазы выходных импульсов компараторов. Использование формирователей старших (младших) разр дов кода и преобразователей рассогласовани  между углом и кодом существенно повышает быстродействие предлагаемого преобраэовател  по сравнению с известным (в число раз, равное половине числа разр дов выходного кода у известного ) . Кроме того, .предлагаемый преобразователь требует значительно меньших затрат аппаратуры. Формула изобретени  Преобразователь угла поворота ва ла в код, содержащий синусно-косинусный вращакицийс  трансформатор, синусный и косинусный выходы которо го соединены со входами селектора квадрантов, два цифровых выхода которого соединены со входгьми первых двух старших разр дов выходного регистра , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены преобразователь кода в код, два цифроана логовых преобразовател , формирователь мпадших разр дов кода и формир ватель старших разр дов кода, два . входа которого соединены с соответствуюиикш входами цифроаналоговыхпреобразователей и аналоговыми выходймк селектора квадрантов, а выходда - с входами старших разр дов выход ого регистра и входами пр мого кода цмфроаналоговых преобразователвй , а через преобразователь кода в код -. со входами дополнительного кода цифроаналоговых преобразователеЛ , выходы которых соединены со входами формировател  младших разр дов кода, выходы которого соединены со входами младших разр дов выходйого регистра, .Источники информации, прим тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 385304, кл. G 08 С 9/04, 1971. 0 shaper. At the output of each comparator, pulses are formed, the frequency of which is equal to the frequency of the supply voltage of the sensor 1 angle 1, and the phase depends on the ratio of the resistance of the resistors 10 and 11 and the angle ct. If the input voltages are different, and the resistance ratio is: then the comparator's input current; -1 J-11, Uyx -SAncLUnKCQSdl ftv -OiS f 11 CQSi where. sindL- voltage on the sinus input 12 f world; and and cosd / is the voltage at the inlet port 13 of the driver; 0 -, - resistances of resistors 10, 11; and "- power supply voltage of the angle sensor; K - coefficient of front angle sensor. Hence in the angles ranges of arctc |; d o M.arctcj; - d 90 ° ЛЛI polarities of the output pulses of the comparator 9 are opposite. Each comparator changes the phase of the output pulses at an angle: -i - where i is the sequence number of the comparator (, 2, 3 ,, ..). The high-order driver contains logical phase discriminators 14. The output of each comparator 9 is connected to the first input of the logical phase discriminator 14, which has the same sequence number as the comparator. The second inputs of all logical phase discriminators are combined and connected to the output of the driver 15 reference pulses. As a result, the output of those phase discriminators for which the CC is the level of a logical unit, and the outputs of the remaining phase discriminators are at a logic zero level. Thereby, the encoded angle d is quantized by level. To form the code of the angle oL, a width of 16 is used, at the outputs 17-19 which the required code is obtained. Since the device operates on alternating current, the frequency of updating the information at the output of the high-order driver does not exceed twice the voltage frequency supplying the angle sensor (the sensor frequency is transmitted once per half period). Digital to analogue converters 5 and 6 of the misalignment between the angle and the code are used to generate variable voltages proportional to the sine and cosine of the difference between the coded angle (and the digitizer developed in Digital form (bounds) quadrant angle (b. Mismatch converters work in accordance with the formulas: I Sin ((i.-P) siii oLtOSfb-sinRjCOSd. (1) COsU-tb) COS decs | b- 9indLSin (i (l) In accordance with formulas (1) (2) each converter 5 and 6 mismatch contains an operational amplifier 20 with a feedback resistor 21. the value of the amplifier is the summation of the input currents and their conversion into a proportional output voltage taken from terminal 22. The stncCH cos functions are formed by the angle sensor as voltages. These voltages are fed to the input terminals of the error converter S i p fb the form of the conductivity formed by the constant resistor 25 and the discharge resistors 26-28 included by the bit switches 29 in accordance with the values of the bits of the angle code li (in FIG. 3 shows, for example, three bit resistors, in general, their number is determined by the bit size of the high-order driver. The function co5pi sin (- (%) is formed similarly to the function si n 3, with the only difference that the bit switches are closed in accordance with the values of the bits of the additional code of the angle P, which is equivalent to setting the argument f –p. Production: si n dL cosfi, cosoLx xsinfi, cosoC-cosj, sinin ft are formed as the sum of the discharge currents coming from the outputs of the discharge keys controlled by a direct or additional code. To obtain the difference of products, one of the factors (so5o1 or sinci) is pre-inverted using an analog inverter. Thus, Using the error converter, we obtain the sinus and cosine components of the difference angle cc-p, which are fed to the inputs of the low-order code generator. The low-order code generator has the same structure as the high-order driver. The difference is only in the values of the resistors determining the angles at which the phase of the comparators' output pulses changes. The use of shapers of the higher (lower) bits of the code and misalignment converters between the angle and the code significantly increases the speed of the proposed converter as compared to the known one (by a factor of half the number of bits of the output code of a known one). In addition, the proposed converter requires significantly less hardware. Claims of the converter The angle of rotation of the shaft into a code containing a sine-cosine rotational rotation transformer whose sinus and cosine outputs are connected to the inputs of the quadrant selector, two digital outputs of which are connected to the inputs of the first two most significant bits of the output register, characterized in that In order to improve speed, a code converter in the code, two digital-to-audio converters, a shaper of the bits of the code bits and a driver of the higher bits of the code, two were introduced into it. the inputs of which are connected to the corresponding digital inputs of digital-to-analog converters and analogue outputs of the quadrant selector, and the output to the inputs of the higher bits of the output register and the direct code inputs of the digital-to-analog converter, and through the code-to-code converter -. with the inputs of the additional code of digital-analog converters, the outputs of which are connected to the inputs of the former of the lower bits of the code, the outputs of which are connected to the inputs of the lower bits of the output register. Information sources taken into account in the examination 1. USSR author's certificate 385304, class. G 08 C 9/04, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 501407, кл. G 08 С 9/04, 1974. (прототйп ).2. USSR author's certificate number 501407, cl. G 08 C 9/04, 1974. (prototype). Фаг.2Phage.2 ггyy
SU792756548A 1979-04-25 1979-04-25 Shaft angular position-to-code converter SU798945A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792756548A SU798945A1 (en) 1979-04-25 1979-04-25 Shaft angular position-to-code converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792756548A SU798945A1 (en) 1979-04-25 1979-04-25 Shaft angular position-to-code converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU798945A1 true SU798945A1 (en) 1981-01-23

Family

ID=20823613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792756548A SU798945A1 (en) 1979-04-25 1979-04-25 Shaft angular position-to-code converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU798945A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4623831A (en) Rotor position sensing apparatus for motors
US3295125A (en) Device for digital representation of and conversion to a synchro device rotor position
JPS60165512A (en) Digital rotational angle detector
SU798945A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
US3206738A (en) Electrical position-encoding apparatus and systems including such apparatus
US3696407A (en) Digital to synchro converter
US4097858A (en) Digital to analog resolver converter
SU1095213A1 (en) Shaft turn angle encoder
SU886027A1 (en) Angle-to-code converter
RU2007027C1 (en) Movement-to-code transducer
SU783820A1 (en) Code-to-shaft angular position converter
SU1249699A1 (en) Shaft turn angle-to-digital converter
SU922847A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU1438000A1 (en) Shaft angle digitizer
SU896654A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU1751850A1 (en) Shaft position-to-digit converter
SU385304A1 (en) eUsUnational 1lte11'aU - '„".' ': n;:' 1 and SCREW; library of the IBA. (iM CL. G O'Sc 9 / 04UDK 621.314.26 (088.8)
SU903929A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU783821A1 (en) Code-to-shaft angular position converter
SU942101A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
SU748480A1 (en) Functional converter of shaft angular position into code
SU1162042A1 (en) Shaft turn angle encoder
SU1311030A1 (en) Digital-to-shaft turn angle converter
SU579642A1 (en) Angle-to-code converter
SU1336242A1 (en) Shaft angle encoder