SU826385A1 - Преобразователь угла поворота вала в код 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к вычисли- * ’тельной технике_? в частности к аналогово-цифровым преобразователям, обеспечивающим связь цифровых вычислительных машин (ЦВМ)с устройствами, выдающими информацию в аналоговой форме.

Известен преобразователь угла поворота валов в двоичный код, со держащий синусно-косинусные вращающиё-₍ ся трансформаторы, коммутатор, четыре парафазных усилителя, коммута тор октантов, преобразователь напряжение-код ПНК, суммирующий блок, два масштабирующих элемента, преобразователь код-напряжение, инвер- , тор, регистр октантов, блок синхро низации, делитель тактовых импульсов и распределитель П].

Недостатком этого преобразователя _м является его сложность.

Известен многоканальный функциональный преобразователь угла поворота в двоичный код, в котором роторы .

СКВТ механически поворачиваются на углы, которые должны быть преобразованы в кодовый эквивалент. Выходы каждого СКВТ(синусный и косинусный) соединен со входами коммутатора каналов, на выходе которого воспроизводится синусное и косинусное напряжение одного из СКВТ, выбранного адресным устройством ЦВМ. Синусное и косинусное напряжения подаются на соответствующие последовательно включенные инвертирующие усилителиВыходы всех усилителей соединены со входами коммутатора октантов, на од.ном из выходов которого воспроизводится синусное, а на другом - косинусное напряжения, приведенные к первому октанту, т. ё. эти напряжения_г имеют одну фазу, а амплитуда синусного напряжения всегда меньше амплитуды косинусного. При этом в регистре октантов, вход которого соединен с выходом сравнивающего устройства, формируется код номера октанта, кото

8263^ 4 угла, который является сложным устройством и требует специальной разработки.

³ рый подается на управляющий вход коммутатора октантов. Синусный выход коммутатора октантов соединен со входом сравнивающего устройства, входящего в ПНК, который построен по' методу поразрядного уравновешивания и в качестве элемента обратной связи имеет 1IKH, управляющие входы которого по числу разрядов кода соединены с выходами регистра управления, один вход которого соединен с выходом сравнивающего устройства. Опорное напряжение преобразователя напряжение-код, зависящее в данной схеме от значения кода, формируется на выходе суммирующего усилителя, выход которого соединен со входом ПКН. Один вход суммирующего усилителя соединен с , косинусным выходом коммутатора октантов, а другой - с выходом ПКН в функции тангенса половинного угла, управляющие входы которого соединены с выходом регистра управления. Вход регистра управления соединен с выходом сравнивающего устройства, а вход ПКН в функции тангенса половинного угла соединен с выходом коммутатора октантов. Последовательность работы преобразователя во времени задается распределителем тактовых сигналов, выходы которого соединены с тактовыми входами регистра октантов, коммутатора октантов, сравнивающего устройства и регистров управления, а его вход соединен с выходом фазирующего формирователя.

В конце цикла преобразования напряжение обратной связи на входе сравнивающего устройства становится равным синусному напряжению, поданному /на другой его вход,а код,сформированный в регистре управления,становится эквивалентным углу поворота в диапазоне первого октанта. С выхода регистра управления этот код подается на вход регистра хранения кода, на другой вкод которого из регистров октантов ' поступает код номера октанта.

-.В результате, суммирования обоих кодов образуется выходной код, поступающий затем в ЦВМ[2.1;

Недостатком известного преобразователя является необходимость применения в его схеме суммирующего усилителя и преобразователя код-напряжение в функции тангенса половинного •Цель изобретения - упрощение преобразователя угла поворота вала в код.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота , X.

вала в код, содержащий входной коммутатор, входы которого соединены с выходными ‘обмотками синусно-косинусных вращающихся трансформаторов и выходом адресного устройства ЦВМ, а выходы - со входами первого синусного и первого косинусного инвертирующих усилителей, последовательно сочиненных соответственно со вторым синусным и вторым косинусным инвертирующими усилителями, выход каждого инвертирующего усилителя.соединен с соответствующим входом коммутатора октантов:, регистр октантов, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора октантов, преобразователь напряжение-код , включающий в себя сравнивающее устройство,

- преобразователь код-напряжение и регистр управления, причем прямой 3Q вход сравнивающего устройства соеди~нен с синусным выходом коммутатора октантов, а инверсный вход соединен с вы.•ходом преобразователя код-напряжение ,вы^;ход сравнивающего устройства соединен с сигнальными входами регистра октантов и регистра управления, первые, выходы которого соединены с управляющими входами преобразователя коднапряжение, распределитель тактовых сигналов, один выход которого соединен с тактовым входом коммутатора октантов, а другой - с тактовыми входами регистра управления, регистра октантов и сравнивающего устройства, вход распределителя тактовых сигналов соединен с выходом фазирующего формирователя, регистр хранения кода, один вход которого соединен со вторым выходом регистра октантов, а другой - со вторым выходом регистра управления, введены дополнительный •линейный преобразователь код — напряжение, аналоговый вход которого соединен с синусным выходом коммутатора октантов и прямым входом сравнивающего устройства, а управляющие входы соединены .с управляющими входами преобразователя код-напряжение и первыми выходами регистра управде35

826385 6 ния, и резистивным делитель напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов, при.чем средняя точка делителя напряжения соединена со входом преобразова- 5 теля код-напряжение, один вывод делителя напряжение соединен с косинусным выходом коммутатора октантов, а другой - с выходом дополнительного линейного, преобразователя код-напряже-ю ние.

На чертеже изображена схема преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь угла- поворота вала в код состоит из СКВТ 1, обмотки ко- t5 торых соединены со входами входного коммутатора 2 каналов, управляющий вход которого соединен с выходом адресного устройства ЦВМ 3. Синусный выход входного коммутатора 2 20 соединен с последовательно включенными инвертирующими усилителями 4, а косинусный - с последовательно включенными инвертирующими усилителями 5. Выходы усилителей 4 и 5 соединены со 25 входами коммутатора 6 октантов, управляющий вход которого соединен с выходом регистра 7 октантов, синусный выход соединен с прямым входом сравнивающего' устройства 8 преобразователя^ 9 напряжение-код, а синусный выход соединен с одним выводом резистивного делителя 10 напряжения. Вход регистра 7 октантов соединен с выходом сравнивающего устройства 8, a выход - со входом регистра 11 хранения кода. Средняя точка делителя 10 напряжения соединена со входом ПКН 12,вы— ход которого подсоединен к инверсному входу сравнивающего устройства 8, а до управляющие входы/по числу разрядов кода)соединены с выходами регистра 13 управления.

Синусный выход коммутатора 6 октан-⁴⁵ тов соединен со входом дополнительного линейного ПКН 14, выход которого соединен с другим выводом резистивного делителя 10 напряжения, а управляющие ₅θ входы соединены с управляющими входами ПКН 12. Управляющие выходы распределителя тактовых сигналов 15 соединены со входами коммутатора 6 октантов,·. регистра 13 управления, ₅₅ сравнивающего устройства 8 и регистра 7 октантов. Вход распределителя 15 тактовых сигналов соединен с выходом фазирующего формирователя 16. Выход^ .

регистра 13 управления соединен со входом регистра 11 хранения кода.

Устройство работает следующим образом.

Последовательность работа преобразователя в динамике задается распределителем 15 тактовых сигналов, который запускается фазовым формирователем 16 и управляет работой коммутатора 6 октантов, регистра 7 октантов, регистра 13 управления и сравнивающего устройства 8. При механическом повороте роторов СКВТ I йа различные углы меняются синусные и косинусные напряжения выходных обмоток, соединенных со входным коммутатором 2, на выходе которого воспроизводится синусные и косинусные напряжения того СКВТ, адрес которого поступает из адресного устройства ЦВМ 3. После прохождения через инвертирующие усилители 4 и 5 эти напряжения посту-’ пают на коммутатор 6 октантов. При этом дважды инвертируемые синусные и косинусные напряжения через коммутатор октантов 6 подсоединяются последовательно во времени к прямому входу сравнивающего устройства 8, и в результате сравнения с нулевым уровнем, подаваемым на инверсный вход, определяются знаки фаз синусного и косинусного напряжения, т. е. производится выбор квадранта и формируются значения первых двух разрядов кода старших разрядов (®_Сгп) . После этого производится выбор октанта, для чего сравниваются между собой синусное и косинусное напряжения, приведенные к положительной фазе, что достигается соответствующей коммутацией инвертируемых и неинвертируемых напряжений в коммутаторе 6 октантов, который управляется регистром 7 октантов и распределителем тактовых сигналов 15. Сравнение напряжений происходит в сравнивающем устройстве при подаче синусного напряжения на прямой вход , а косинусного напряжежя на инверсный вход через резистивный делитель 10 напряжения и ПКН 12 при полном значении кода Θ » 1. В результате этой операции в регистре 7 октантов формируется код номера октанта (т. е. код трех старимх разрядов ©ст)> а на выходах коммутатора 6 окнтантов воспроизводится. два напряжения, причем одно из них соответствует синусу z

первого октанта (синусно^е), а второе косинусу первого октанта (косинусное)^ таким образом, эти напряжения имеют положительную фазу, и синусное всегда меньше косинусного.

Последующее преобразование происходит в замкнутой' системе преобразователя 9 напряжение-код, который построен по методу поразрядного уравновешивания и в качестве элемента обратной связи имеет ПКН 12, соединенный с регистром управления 13, где формируется код 0 . При этом роль преобразуемого играет напряжение, снимаемое с синусного выхода коммутатора 6 октантов,а опорное напряжение формируется в средней точке резистивного делителя напряжения 10. В предлагаемом устройстве реализуется следующая приближенная завися мость

откуда

SindKcoSdL+(4-K)9SinX

Методическая ошибка при значении коэффициента К = 0,7825, приведенная к углу, не превосходит 2, что составляет 0,01 £ от угла 360°. Из приближенной зависимости 2 следует, что опорное напряжение должно соответствовать выражению

К COS JLS-toeL . СЗ) произведений, подается в качестве опорного на.вход поеобоазователя 12 коп-напэяжение. В конце цикла преобразования напряжение обратной связи, 5 равное опорному, умноженному на значе ние кода 0, сравняется с преобразуемым синусным напряжением, а код Q_f сформированный в регистре управления, получается эквивалентным углу об в ¹⁰ диапазоне первого октанта. С выхода регистра К) управления код угла, приведенного к первому октанту Θ, подается на вход регистра 11 хранения кода, на другой вход которого из ре¹⁵ гистра 7 октантов подается код номера-октанта Gem ^;В результате простого суммирования этих кодов получается йолный выходной код преобразуемого угла поворота, поступающий далее ²⁰ в ЦВМ,

Использование изобретения позволит упростить преобразователь угла поворота вала в код путем исключения из него сложного функционального ²⁵ преобразователя код-напряжение в функции тангенса половинного угла, регистра его управления и суммирующего усилителя, а также путем построения схемы преобразователя на базе ³⁰ · только линейных ПКН, что позволит унифицировать элементную базу устройства и снизить его стоимость. Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения обусловлен его техническими особенностями.

Для получения произведения 9 <э,n6L в устройство введен дополнительный ₄₀ линейный ПКН 14, идентичный основному ПКН 12, имеющий с ним общие управляющие входы, соединенные с выходами регистра 13 управления. Умножение косинусного напряжения на по- ₄₅ стоянный коэффициент К, а напряжения, пропорционального Seinol, снимаемого • с выхода дополнительного линейного ПКН 14^на постоянный коэффициент (1К) производится на одном и том же ре- ₅₀ зистивном делителе 10 напряжения путем подачи этих напряжений на противоположные крайние точки делителя, причем отношение сопротивления резистора, соединенного с выходом дополни- ₅₅ тельного линейного ПКН к сумме сопротивлений обоих резисторов делителя равно К. Напряжение в средней точке делителя 10, равное сумме полученных '

Claims (1)

1. (54) Г ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД рый подаетс  на управл п щий вход коммутатора октантов. Синусный выход коммутатора октантов соединен со BxdJoiOM сравнивающего устройства, вхо д щего в ПЖ, который построен по методу поразр дного уравновешивани  и в качестве элемента обратной св зи имеет ПКН, управл ющий входы которого по числу разр дов кода соединены с выходами регистра зшравлени , один вход которого соединен с выходом сравнивающего устройства. Опорное напр жение преобразовател  напр жение-код завис щее в данной схеме от значени  кода, формируетс  на выходе суммирующего усилител , выход которого соединен со входом ПКН. Один вход суммирующего усилител  соединен с косинусньгм выходом коммутатора октан тов, а другой - с выходом ЖН в функ ции тангенса половинного угла, управ л ющие входы которого соединены с выходом регистра управлени . Вход регистра управлени  соединен с выходом сравнивающего устройства, а вход ПКН в функции тангенса половинного угла соединен с выходом коммутатора октантов. Последовательность работы преобразовател  во времени задаетс  распределителем тактовых сигналов, выходы которого соединены с тактовыми входами регистра октантов, коммутатора октантов, сравнивающего устройства и регистров управлени , а его вход соединен с выходом фазирующего формировател . В конце цикла преобразовани  напр жение .обратной св зи на входе сра нивающего устройства становитс  рав ным синусному напр жению, поданному Гнадругой его вход,а к од, сформирован ный в регистре управлёги ,становитс  эквивалентным углу поворота в диапаз не первого октанта. С выхода регистра управле ш  этот код подаетс  на вход регистра хранени  кода, на другой которого из регистров октантов . поступает код номера октанта -г- -,В результате, cyм fflpoвaни  обоих кодо , образуетс  выходной код, поступающй затем в ЦВМГЙ. Недостатком известного преобразовател   вл етс  необходимость применени  в его схеме суммирующего усилител  и преобразовател  код-напр жение в функции тангенса половинного 4 угла, который  вл етс  сложным устойством и требует специальной разработки . Цель изобретени  - упрощение преобразовател  угла поворота вала в код. ; Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий входной коммутатор , входы которого соединены с выходными обмотками синусно-косинусных вращающихс  трансформаторов и выходом адресного устройства ЦВМ, а выходы - со входами первого синусного и первого косинусного инвертирующих усилителей, последовательно соединенных соответственно со вторым синусным и вторым косинусным инвертирующими усилител ми, выход каждого инвертирующего усилител .соединен с соответствующим входом коммутатора октантов; , регистр октантов, первый выход которого соединен с управл ющим входом коммутатора октрнтов, преобразователь напр жение-код, включающий в себ  сравнивающее устройство, преобразователь код-напр жение и регистр управлени , причем пр мой вход сравнивающего устройства соеди- . нен с синусным выходом коммутатора октантов, а инверсный вход соединен с вы .ходом преобразовател  код-напр жение,выход сравнивающего устройства соединен с сигнальными входами регистра октантов и регистра управлени , первые, выходы которого соединешз с управл ющими входами преобразовател  коднапр жение , распределитель тактовых сигналов, один выход которого соединен с тактовым входом коммутатора октантов, а другой - с тактовыми входами регистра управлени , регистра октантов и сравнивающего устройства , -вход распределител  тактовых сигналов соединен с выходом фазирующего формировател , регистр хранени  кода, один вход которого соединен со вторым выходом регистра октантов, а другой - со вторым выходом регистра управлени , введены дополнительный линейный преобразователь код - напр жение , аналоговый вход которого соединен с синусным выходом коммутатора октантов и пр мым входом сравнивающего устройства, а управл ющие входы соединены .с управл ющими входами преобразовател  код-напр жение и первыми выходами регистра управлени , и резистивный делитель напр жени , состо щий из двух последовательно соединенных резисторов, причем средн   точка делител  напр жени  соединена со в содом преобразовател  код-напр жение, один вывод делител  напр жение соединен с косинус ным выходом коммутатора октантов, а другой - с выходом дополнительного линейнога преобразовател  код-напр ж На чертеже изображена схема преобразовател  угла поворота вала в ко Преобразователь угла поворота вал в код состоит из СКВТ 1, обмотки которых соединены со входами входного коммутатора 2 каналов, управл ющий вход которого соединен с выходом адресного устройства ЦВМ 3. Синусный выход входного коммутатора 2 соединен с последовательно включенны ми инвертирующими усилител ми 4, а косинусный - с последовательно включенными инвертирующими усилйтвл ми 5 Выходы усилителей 4 и 5 соединены со входами коммутатора 6 октантов, управл ющий вход которого соединен с выходом регистра 7 октантов, синусны выход соединен с пр мым входом сравнивающего устройства 8 преобразовате 9 напр жение-код, а синусный выход соединен с од1О1м вьшодом резистивн.го делител  10 напр жени . Вход регистра 7 октантов соединен с выходом сравнивающего устройства 8, а выход - со входом регистра 11 хранен кода. Средн   точка делител  10 напр жени  соединена со входом ПКН 12,вы- ход которого подсоединен к инверсном входу сравнивающего устройства 8, а .управл ющие входы по числу разр дов кода)соединены с выходами регистра 1 управлени . Синусный выход коммутатора 6 окта тов соединен со входом дополнительно линейного ПКН 14, выход которого сое динен с другим выводом резистивног.о делител  10 напр жени , а управл юп1и входы соединены с управл ющими входами ПКН 12. Управл ющие выходы распределител  тактовых сигналов 15 сое динены со входами коммутатора ё октантов ,, регистра 13 управлени , сравнивающего устройства 8 и регистр 7 октантов. Вход распределител  15 тактовых сигналсУа соединен с выходо фазирующего формировател  16. Выход 56 регистра 13 управлени  соединен со входом регистра 11 хранени  кода, Устройство работает следующим образом . Последовательность рабочъ преобразовател  в динамике задаетс  распределителем 15 тактовых сигналов, который запускаетс  фазовым формировате и управл ет работой коммутатора 6 октантов, регистра 7 октантов, регистра / октантов, регистра 13 управлени  и сравнивающего устройства 8. При механическом повороте роторов СКВТ 1 ria различные углы мен ютс  синусные и косинусные напр жени  выходных обмоток, соединенных со входным коммутатором 2, на выходе которого воспроизводитс  синусные и косинусные напр жени  того СКВТ, адрес которого поступает из адресного устройства ЦВМ 3. После прохождени  через инвертирующие усилители 4 и 5 эти напр жени  поступают на коммутатор 6 октантов. При ЭТОМ дважды инвертируемые синусные и косинускые напр жени  через коммутатор октантов 6 подсоедин ютс  последовательно во времени к пр мому входу сравнивающего устройства 8, и в результате сравнени  с нулевым уровнем , подаваемьм на инверсный вход, определ ютс  знаки фаз синусного и косинусного напр жени , т. е. производитс  выбор квадранта и формируютс  значени  первых двух разр дов кода старших разр дов (о) , После этого производитс  выбор октанта, дл  чего сравниваютс  между собой синусное и косинусное напр жени , приведенные к положительной фазе, что достигаетс  соответствующей коммутацией инвертируемых и неинвертируемых напр жений в коммутаторе 6 октантов ,который управл етс  регистром 7 октантов и распределителем тактовых сигналов 15. Сравнение напр жений происходит в сравнивающем устройстве при подаче синусного на-« пр жени  на пр мой вход , а косинусного напр жешЕЯ на инверсный вход через резистивмый делитель 10 напр жени  и ПКН 12 при полном значении кода Э 1, В результате этой операции в регистре 7 октантов формируетс  ко  номера октанта (т. е. код трех старших разр дов 9cm) j а на выходах кдащутатора 6 окнтантов воспроизводи тс  . два напр жени , причем одно из 1ШХ соответствует синусу первого октанта (синуснс)е), а втмэрое косинусу первого октанта (косинусное) .таким образом, эти напр жени  имеют положительную фазу, и синусное всегда меньше косинусного. Последующее преобразование происходит в замкнутой системе преобразовател  9 напр жение-К|р д, который построен по методу поразр дного уравновешивани  и в качестве злемента обратной св зи имеет ПКН 12, -соединенный с регистром управлени  13, где формируетс  код О . При это роль преобразуемого играет напр же ,ние, снимаемое с синусного выхода коммутатора 6 октантов,а опорное напр жение формируетс  в средней точке резистивного делител  напр жени  10. В предлагаемом устройстве реализуетс  следующа  приближенна  зависи мость .i 0 COBoL4(l-Vc)9ei«d- , (-1) откуда Qs KcosoL-v(t-K). Методическа  ошибка при значении козффициента К 0,7825, приведенна  к углу, не превосходит 2 что соетавл ет 0,01% от угла 360°. Из приближенной зависимости 2 следует, что опорное напр жение должно соответствовать выражению tCoos.JLH - iSs- СЭ) Дл  получени  произведени  9 в устройство введен дополнительный линейный ПКН 14, идентичный основному ПКН 12, имеющий с ним общие управл ющие входы, соединенные с выходами регистра 13 управлени . Умножение косинусного напр жени  на по- сто нный коэффициент К, а напр жени  пропорционального 9Ыпсз1, снимаемого . с выхода доно нительного линейного ПКН 14 на посто нный коэффициентС К )производитс  на одном и том же резистивном делителе 10 напр жени  путем подачи этих напр жений на противоположные крайние точки делител , причем отношение сопротивлени  резис тора, соединенного с выходом .дополни тельного линейного ПКН к сумме сопро тивлений обоих резисторов делител  р но К. Напр жение в средней точке делител  10, равное сумме полученных произведений, подаетс  в качестве опорного на.вход поеобоазовател  12 коа-наоо жение. В конце цикла преобразовани  н 1пр жение обратной св зи, равное опорному, умноженному на значение кода , сравн етс  с преобразуемым синусным напр жением, а код 0 сформированный в регистре управлени , получаетс  эквивалентным углу об в диапазоне первого октанта. С выхода регистра 13 управлени  код угла, приведенного к. первому октанту 9 подаетс  на вход регистра 11 хранени  кода, на другой вход которого из регистра 7 октантов подаетс  код номера-октанта 9cm -В результате простого суммировани  этих кодов получаетс  йолный выходной код преобразуемого угла поворота, поступающий далее в ЦВМ, Использование изобретени  позволит упростить преобразователь угла поворота вала в код путем исключени  из него сложного функционального преобразовател  код-напр жение в функции тангенса половинного угла, регистра его управлени  и суммирующего усилител , а также путем построени  схемы преобразовател  на базе только линейных ПКН, что позволит унифицировать элементную базу устройства и снизить его стоимость. Экономический эффект от использовани  предлагаемого изобретени  обусловлен его техническими особенност ми . Формула изобретени  Преобразователь угла поворота вала в код содержащий входной коммутатор , входы которого соединены с выходными обмотками синусно-косинусных вращающихс  трансформаторов и выходом адресного устройства.ЦВМ, а выхода - со входами первого синусного , и первого косинусного инвертирующих усилителей, последовательно соединенных соответственно со вторым синусньи и вторым косинусным инвертирующнЕМИ усилител ми, выход каждого инвер-гарукицего усилител  соединен с соответствующим входом коммутатора октантов, регистр октантов, первый выход которого соединен с управл ющим входом коммутатора .октантов, преобразователь напр жение-код,содержа