Устройство для моделирования синусно-косинусного вращающегося трансформатора

 

29192 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ас9 01),уд) 6 06 6 7/62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ЬйЬаИ::.".-:::,.1 (21) 3375790/18-24 (22) 07.01.82 (46) 15 07.83 Бюл. и 26

1(72) А.A.Càâêèí, Б.А.Угренинов .: и О.В.Романюк (53} 681.333(0 И (56) 1. Зверев А.Е. и др. Преобразователь угловых перемещений в цифро вой код. Л., "Энергия", 1974,с.74.

2, Авторское свидетельство СССР

И 741288, кл. G 06 G 7/62, 1978 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕДИРОВА"

НИЯ СИНУСНО-КОСИНУСНОГО ВРАЩАЮЩЕГОСЯ

ТРАНСФОРИАТОРА, содержащее два коммутатора, два управляемых делителя, два переключателя полярности и источник эталонного переменного напряжения, подключенный к первым входам первого и второго управляемых де» лителей, выходы которых соединены со-. ответственно с первйми входами пер"

aoro и второго переключателей полярности, выходы которых являются первым и вторым; выходами устройства, выходы коммутаторов подключены к вхоф дам соответствующих управляемых делителей, о т л и-ч а ю щ е е с.я тем, что, с целью повышения точнос" ти, в него введены два сумматора по модулю два, блок сумматоров по модулю два, элемент И-НЕ, сумматор, элемент И, блок постоянной памяти, . буферный регистр, два элемента задержки, одновибратор, первый и вто- . рой регистры, причем группа входов блока сумматоров по модулю два является группой информационных входов устройства, выходы блока сумматоров по модулю два подключены к. группе входов элемента И-НЕ и к группе информационных входов сумматора, выходы которого соединены с адресными входами блока постоянной памяти, вы ходы которогб подключены к информационным входам буферного регистра и второго регистра, выходы буферного регистра соединены с информационными входами nepaoro регистра, -группа выходов первого и второго регистров подключена к.входам первого и второго коммутаторов, первые входы первого и второго сумматоров по мо" дулю два объединены и являются первым информационным входом устройства, информационный вход .nepaoro регистра и второй вход второго сумматора по модулю два объединены и яв- Е ляются вторым информационным входом устройства, выход первого сумматора по.модулю два подключен к входу блока сумматоров по модулю два и к первому входу элемента И, выход которого соединен с входом сумматора, выход элемента И-НЕ, подключен к второму входу элемента И, вход первого элемента задержки является так- (" товым входом. устройства, выход первого элемента задержки соединен с р входом одновибратора, тактовым входом буферного регистра и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к тактовым входам. первого.и второго регистров, выход одновибратора соединен с вторым входом первого сумматора по модулю два, р выход второго сумматора по модулю два подключен к входу второго регистра, выходы первого и второго ре гистров сОединены с вторыми входами первого и второго переключателей по- . лярности соответственно.

1 1.0291

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля изделий радиоэлектронной техники и автоматики и может быть использовано для имитации выходных сигналов си 5 нусно-косинусного трансформаторного датчика угла поворота на стендах, управляемых от ЦВМ.

Известно устройство, содержащее набор трансформаторов, соединенных 1О друг с другом через ключевые элементы, управляемые кодом, и подключае,мое через ключевые элементы к внешнему источнику эталонного переменного напряжения, выполняющее функцию электрического аналогаасинусно-косинусного трансформаторного датчика угла 1.(Это устройство имеет ограниченную точность, ограниченный диапазон 20 работы по частоте эталонного напря.жения и весьма сложно в изготовлении.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- 25 ройство для моделирования синусно" косинусного трансформаторного дат-,. чика. Оно содержит два формирователя . текущего значения тригонометрической функции угла, два блока задания на- у» чальных условий, источник эталонного переменногонапряжения .и дешифратор, первые входы формирователей -текущего, значения тригонометрических Функций . угла подключены к выходам соответст" вующих блоков задания начальных усло вий, вторые входы - к соответствующим выходам дешифратора, третьи вхо- ды подключены к выходу источника эталонного переменного напряжения, а > выходы являшжая, выходами устройства, каждый Фофкйщ ватель текущего значения тригоиометрической функции в этом устройстве содержит генератор тактовых импульСов, триггер, ре" версивный счетчик, элемент ЙЛИ,, де- 45 шифратор, первый и второй коммутаторы,.управляемый делитель и переключатель полярности, при этом выход генератора тактовых импульсов непосредственно и через триггер соединен соответственно с первым и вторым входами первого коммутатора, вы" ход которого подключен к одному входу реверсивного счетчика, а третий вход соединен с первым выходом дешифратора; второй выход дешифратора соединен с первыми входами элемента

ИЛИ и переключателя полярности, тре92, 3 тий и четвертый выходы дешифратора подключены соответственно к первому входу второго коммутатора и второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к другому входу реверсив" ного сметчика, выход реверсивного счетчика подключен к входам дешифратора и второго коммутатора, выход которого через управляемый делитель подключен к второму входу. переключателя полярности, первый, второй и третий входы формирователя текущего значения тригонометрической функции, угла образованы соответственно информационным входом реверсивного счетчика, третьим входом переключателя полярности и первым входом управляемого делителя, а выходом является выход переключателя полярности. Устройство обеспечивает формирование на своих выходах двух переменных напряжений 0, 0 в соответствии с выражениями

0 = К" Еэт з1п(Рл+4)»

0g= К Qт cos(Ч „tet); (2) где К - постоянный коэффициент;

Е - выходное напряжение исЭТ точника эталонного переменного напряжения; т1 - начальный имитируемый угол поворота; ц(=М- величина, характеризующая непрерывное приращение угла поворота с постоянной угло" вой скоростью te.

8 реверсивные счетчики. устройства перед нача»юм имитации непрерывно изменяющегося угла (только с постоянной скоростью) обязательно должна производиться начальная запись ко- дов, соответствующих sin%, cos9„,а в переключатели полярности - кодов знаков, в противном случае между огибающими напряжений О. и 0 не гарантируется фазовый сдвиг 7ф. В режиме формирования фиксированных значений углов поворота устройство вы рабатывает два напряжения также в соответствии с выражениями (1),(2), но в этом случае 4„ 6, а ; может принимать произвольные значения 2 .

Недостатком данного устройства является то, что в режиме формирава" ния фиксированных значений углов переход от очередного значения угла

Ч к Y(;.+ 1 неизбежно осуществляется через некоторые промежуточные зна-, чения, которые могут существенно отличаться от значений 9j ф(+ ). Это 1

3 1029 связано с тем, что процессы ввода ко- .дов синуса, косинуса и знаков функ-ций в формирователи текущих значений тригонометрических Функций в устройстве не ..синхрониэированн1 и могут происходить в -случайной последовательности. Этот недостаток приводит к появлению динамических оаибок при.использовании известного устройства для имитаций угловых переме- 1р щений;:," зменяющихся во времени по ....о сложным законаМ и в юироком диапазоне угловых. скоростей.

Цель изобретения - повыщение динамической точности воспроизведения сигналов, соответствующих произвольно изменяющимся во времени угловым перемещейиям моделируемого синуснокосинусного трансформаторного датчика в широком. диапазоне угловых скоростей. . Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования синусно-косинусного вращающегося трансформатора, содержащее два коммутатора, два управляеьех делителя, два переключателя полярности.и источник эталонного переменного напряжения, .подключенный к первым входам первого и. второго управляемых де-. 30 лителей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго переключателей полярности, выходы которых являют; ся первым и вторым выходами устройства, выходы коммутаторов подключены .к входам соответствующих управляющих целителей, введены два сумматора по модулю два, блок сум. маторов по модулю два, элемент И-НЕ, сумматор, элемент И, блок постоянной памяти, буферный регистр,:два элемента задержки,одновибратор, первый и второй регистры, причем группа входов блока сумиаторов по мо- 4

: Дулю два является группой информе" ционных входов устройства, выходы блока сумматоров по модулю два подключены к группе входов элемента И-НЕ и к группе информационных входов сум матора, выходы которого соединены с адресными входами блока постоянной памяти, выходы которого подключены к информационным входам буферного регистра и второго регистра, выходы буферного регистра соединены с информационныии входами первого регистра, группа выходов первого и вто-. рого регистров подключена к входам

192. 4 первого и второго коммутаторов,. первые входы первого и второго сумматоров по модулю два объединены и яв-. ляются первым информационным входом устройства, информационный вход nep" вого регистра и второй вход второго сумматора по .модулю два объединены и являются вторым информационным входом устройства, выход первого сумматора по модулю два подключен к входу блока сумматоров по модулю два и к первому входу элемента И, выход- которого соединен с входом сумматора, выход элемента И-НЕ подключен к второму входу элемента И, вход первого элемента задержки является тактовым входом устройства, выход первого эле мента задержки является тактовым входом устройства, выход первого элет мента задержки соединен с входом одновибратора, тактовым входом буферного регистра и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к тактовым входам первого и второго .регистров, выход одновибратора соединен с вторым входом перaoro сумматора по модулю два,. выход второго сумматора по модулю два подключен к входу второго регистра, выходы первого и второго регистров соединены с вторыми входами первого и второго переключателей полярности соответственно.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства дпя моделирования синусно-косинусного вращающегося трансформатора; на фиг.2 - временнЫе диаграммы.

Устройство содержит блок 1 сумматоров по модулю два, первый сумматор 2 по модулю два, элемент 3 И, сумматор М, элемент И-ИЕ 5, блок 6 постоянной памяти, буферный регистр, 7 ;.первый и второй регистры 8 и 9, первый и второй коммутаторы 10 и 11, первый и второй управляемые делители 12 и 13, первый и второй переключатели полярности 1е и 15, источник 16 эталонного переменного напряжения, второй сумматор по иодулю два 17., йервай элемвит 18 задержки, :одновибратор 19, второй элемент 20

:задержки. .Устройство работает следующим образом, В момент времени t< на информаци . онную аииу устройства подается очередное значение кода угла (фиг.2а, .диаграмма изменения входных данных

029192

S 1

О „,) . .Первые К разрядов этого кода определяют значение угла в пределах одного кварданта, а разряды (К+1)-й и (К+2)-ой задают номер квадранта.

Одновременно с этим на вход первого элемента 18 задержки по шине синхронизации подается синхроимпульс

СИ (фиг,2б). Код младших Й разрядов с входной информационной шины устройства подается на первый разрядный вход блока 1, а код (Й+1)-го разряда - на первые входы первого и второго сумматоров 2 и l7 по мо-. дулю два. Поскольку первоначально на втором входе первого сумматора 2 по модулю два сигнал соответствует логическому нулю, то выходной сигнал этого элемента является логическим повторением сигнала на его первом входе. Кодовый сигнал с выхода первого сумматора 2 по модулю два поступает на первый вход элемента

И 3 и на все разряды второго входа блока 1 сумматоров по модулю два. . В результате поразрядного сложения входного кода, поступающего на первый вход блока 1 с кодовым сигналом первого сумматора 2 по модулю два, на выходе блока 1 формируется К-разрядный код, либо полностью соответствующий коду на первом N-разрядном входе, либо обратный. В первом и третьем квадрантах код (К+1.)-го разряда входной информационной шины устройства равен логическому нулю, а во втором и четвертом - логической единице, поэтому и код на выходе блока 1 в первом и третьем квадрантах прямой, а во втором и четвертом обратный, Код с выхода блока 1 подается на первый вход сумматора 4, а на его второй вход через элемент

И 3 поступает сигнал с выхода первого сумматора 2. Для первого и треть" его квадрантов. этот сигнал также равен логическому нулю, а для,второго и четвертого - логической единице. В первом случае код на выходе ф сумматора 4 равен коду на его пер,вом входе (т.е. остается таким же, то и код на младших К разрядах входной информационной шины устройства), во втором случае обратный код, по" ступающий на первый вход сумматора

4, получает единичное приращение за счет сигнала на втором входе и превращается в дополнительный. Преоб Разование прямого кода угла (младших

К раз@щрв) из прямого в дополнитель- ный позволяет определить модуль функ ции а1п для углов, лежащих во втором и четвертом квадрантах через синусы углов, дополняющих заданные углы до величины 90 . Исключение составляют случаи, когда код на вход ной информационной шине устройства соответствует углам 90 и 270 . При

0 этом на всех разрядах первого входа

10 блока 1 устанавливаются логические нули, а на выходе этого блока и соответственно на входах элемента

И-НЕ 5 - логические единицы. Элемент

И 3 закрывается логическим нулем, 15 поступающим на его второй вход с выхода элемента И-НЕ 5, в результате единичный сигнал, появляющийся в этот момент на- выходе первого сумматора. 2 йо модулю два, не проходит щ на второй вход сумматора 4, и код на выходе последнего остается обратным, т.е. на выходе сумматора 4 по всем разрядам устанавливаются логические единицы. Таким. образом, gg предотвращается грубая ошибка s onределении синусов углов, равных

90 и 270 . Такая ошибка явилась бы следствием того, что дополнительный код от нулевого входного кода младших N разрядов (как отмечалось, это имеет место для кодов указанных углов) также является нулевым, в то время как максимальное значение функции siп задается кодом 111...1 па всем разрядам адресного входа блока

З5 6 постоянной памяти. С. выхода сумматора 4 двоичный К"разрядный код поступает на адресный вход блока 6, на выходе которого появляется двоичный И-разрядный код, соответствующий синусу заданного угла. В момент времени t на выходе первого элемента

18 задержки появляется импульс И (, фиг.2s), который поступает на вход управления записью буферного регист"5.ра 7 и своим передним фронтом записывает в этот регистр код с выхода блока 6. Импульс ИВ,1 поступает также на второй элемент 20 задержки . и одновибратор 19, который запускаете

5О ся задним фронтом импульса Из и вырабатывает импульс И (фиг.2г).

Импульс И® поступает на второй вход первого сумматора 2 по модулю два, в результате .код (Й41)-го раз5. ряда входной информационной шины устройства проходит на выход первого сумматора 2 по модулю два .с инвертированием. В результате на выходе суммато"

9 управляемые делители 12 и 13, в результате чего на их выходах устанавливаются переменные напряжения, пропорциональные синусу и косинусу заданного угла. фаза этих напряжений соответствует фазе напряжения на выходе источника эталонного переменного напряжения 16. С выхода управляемых делителей 12. и 13; сформированные напряжения поступают на входы переключателей полярностей 14 и 15 которые либо пропускают входные сигналы на свои выходы без изменения фазы, либо изменяют ее на 180 . Уп- равление переключателями полярности

14 и 15 осуществляются сигналами, поступающими с (M+1 )-ых разрядов первого и второго регистров 8 и .9.

В момент времени t - (фиг.2е) код угла на входной информационной шине устройства может получить очередное приращение, а в момент времени (фиг.2д,е) произойдет соответствующее обновление данных и на выходах первого и второго регистров 8 и 9, В соответствии с изменением кодов на выходах первого и второго регистров 8 и 9 изменяются и выходные сигналы устройства, причем эти изменения каждый раз происходят синхронно и синфазно на обоих выходах устройства. В описываемом устройстве темп обновления входных данных 1шаг дис" кретизации по времени) ограничивается быстродействием аналоговых узлов (коммутаторов, управляемых делителей переключателей полярности) и при использовании современных элементов может быть доведен до значения 1О l5 мкс. Это позволяет моделировать угловые перемещения в весьма широком диапазоне скоростей.

Введение в состав устройства новых элементов и узлов, а также соответствующих связей позволяет обеспечить жесткую синхронизацию процессов формирования промежуточных кодовых и выходных аналоговых сигналов, таким образом повысить динамическую точность устройства при моделировании в реальном масштабе времени сложных угловых перемещений в широком диапазоне скоростей, тем самым расширить область применения. устройства.

35.«0291 2 8 ра 4 для углов первого и третьего квадрантов код будет дополнительным, для углов второго и. четвертого квад,рантов - прямым. Следует отметить, что для углов 0 и 180 код на выходе 5 сумматора будет обратным. Указанные изменения режима работы первого сум-, матора,2 по модулю два. позволяют получить на выходе блока 6 коды, соответствующие косинусу заданного- yr- 10 ла. Допустимость описанного приема . базируется на формуле cos f з1п (90 " Р).

В момент времени t на выходе второго элемента 20 задержки появляется .импульс Ugg д(фиг.2д). Этот импульс поступает на входы управления записью первого и второго регистров. 8, 9 и --. осуществляет одновременную запись .информации в эти регистры. При этом в и разрядов первого регистра 8 за) писывается код из буферного регист1 ра 7, соответствующий абсолютному значению синуса угла, а в(И+1)-ый разряд записывается код (И+2)-го разряда входной информационной шины устройства, определяющий знак функ-. ции эмап.

В M разрядов второго регистра 9 записывается код с выхода блока 6, соответствующий к этому моменту времени абсолютному значению косинуса угла, а в (И+1)-ый разряд записывается логический сигнал с выхода второго сумматора 17 по модулю

- два.

Выходной сигнал этого элемента является результатом сложения по модулю два сигналов двух старших разрядов кода угла и принимает нулевое значение в первом и четвертом квад- 4О рантах, а единичное значение - во втором и третьем квадрантах. Такой закон изменения сигнала соответствует характеру изменения знака функции cos ° 45

Таким образом, в момент времени

t выходные данные (О ) первого и второго регистров принимают новое, . очередное значение (фиг.2е). Коды синусов и косинусов с выходов пер- 50 вого и второго регистров 8 и 9 подаются на управляющие входы коммутаторов 10 и 11. Коммутаторы 10 и 11 воздействуют на соответствующие

1029192 у Лg

Ювн

8КИИПИ Заказ 4981/47 Тираж 706 Подписное ю ов ° lee e

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4