Преобразователь угла поворота вала в код

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ЪАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусные датчики грубого и точного отсчетов, выходы первого и второго демодуляторов точного отсчета подключены к аналоговому сумматору , выход блока выбора каналов подключен к входу блока преобразования напряжения в частоту, выходы которого подключены к входам сложения и Нз1читания реверсивного счетчика , выходы первого блока функциональ-. ного преобразования кодов подключены к одним входам первого и второго дв модуляторов точного отсчета, демодулятор грубого отсчета, второй блок функционального преобразования кодов,. источник опорнйх сигналов, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены первый и второй цифровые сумматоры и первый и второй :блоки преобразования кода в ток, входы которых соединены с выходом второго блока функционального преобразования кодов, а выхода подключены соответственно к первому и второму входам синусно-1сосинусных датчиков грубого и точного отсчетов, первый и второй выходы синусно-ко синусного да тчика точного отсчета подключены к другим входам первого и второго демодуляторов тачного отсчета, выход синусно-косинусного датчика грубого отсчета подключен к одному входу демодулятора грубого отсчета, клход источника опорных сигналов подключен к входу йторого блока функционального преобразования кодов и к одним входам О) первого и второго цифровых сумматоров , другие входы которых соединены с вьЬсодами младших и старших разрядов реверсивного счетчика, выход S е первого цифрового сумматора подключен к входу первого блока функционального преобразования кодов, а выход второго цифрового сумматора - к дру00 гому входу, демодулятора грубого отс счета, выход которого и выход аналогового сумматора подключены к вхоДШ4 блока выбора каналов( 4 сл 2. Преобразователь по п. 1, о тлича ю цийся тем, что источник опорных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных генератора импульсов и делителя частоты .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) 01) 045 А

3(я) G 08 С 9/00

1 4 "- 1ю м

ЩьЩ(ю Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3553836/18-24 (22) 15.02.83 (46) 23.04.84. Бюл. )Ф 15 (72) Е.E. Худыш, В.Н. Волнянский, В.Н. Погорецкий и Л.Н. Сафонов (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельства СССР

11 536501, кл. G 08 С 9/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 691909, кл. G 08 С 9/00, 1977.

3. Вульвет Дж. Датчики в цифровых системах.Пер. с англ. под ред.

А.С. Яременко. M., Энергоиздат, 1981, с. 158., рис. 6.15 (прототип). (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусные датчики грубого и точного отсчетов, выходы первого и второго демодуляторов точного отсчета подключены к аналоговому сумматору, выход блока выбора каналов подключен к входу блока преобразования напряжения в частоту, выходы которого подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы первого блока функционального преобразования кодов подключены к одним входам первого и второго де модуляторов точного отсчета, демодулятор грубого отсчета, второй блок функционального преобразования кодов, источник опорнйх сигналов, о т л и— чающий с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены первый и второй цифровые сумматоры и первый и второй блоки преобразования кода в ток, входы которых соединены с выходом второго блока функционального преобразования кодов, а выходы подключены соответственно к первому и второмувходам . синусно-косинусных датчиков грубого и точного отсчетов, первый и второй выходы синусно-косинусного датчика точного отсчета подключены к другим входам первого и второго демодуляторов точного отсчета, выход синусно-косинусного датчика грубого отсчета подключен к одному входу демодулятора грубого отсчета, выход источника опорных сигналов подключен к входу второго блока функционального пре- Я образования кодов и к одним входам первого и второго цифровых сумматоров, другие входы которых соединены с выходами младших и старших разрядов реверсивного счетчика, выход первого цифрового сумматора подключен к входу первого блока функционального преобразования кодов, а выход второго цифрового сумматора — к другому входу, демодулятора грубого от- QQ счета, выход которого и выход ана- (;ф логового сумматора подключены к вхо-, дам блока выбора каналовч вРь Т

2. Преобразователь по и. 1, о тлича ю щийся тем, чтоисточник опорных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных генератора импульсов и делителя частоты.

l08

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. 5

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие синусно-косинусный датчик угла (СКДУ ), выход которого через блок преобразования напряжения в частоту подключен к входам реверсивного счетчика, генератор импульсов, подключенный к счетчику, выходы которого и выходы реверсивного счетчика подключены к формирователю синусно-ко- 15 синусных сигналов, а выходы формирователя через усилители мощности подключены к входам СКДУ PI 1.

Недостатком преобразователя является низкая точность 20

Известен преобразователь угла поворота вяла в код, содержащий

СКДУ, выходы которого через умножители подключены к аналоговому сумматору, выход аналогового сумматора 5 через блок преобразования напряжения . в частоту подключен к реверсивному счетчику, выходы разрядов которого через блок функционального преобразования кодов подключены к другим 30 входам умножителей Е23.

Недостатком такого преобразователя является низкая точность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пре5 образователь угла поворота вала в код, содержащий СКДУ грубого и точного отсчетов, выходы первого и второго демодуляторов точного отсчета подключены к анапоговому сумма- 40 тору, выход блока выбора каналов подключены к входу блока преобразования напряжения в частоту, выходы которого подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, 45 .выходы первого блока функционального преобразования кодов подключены к одним входам первого и второго демодуляторов точного отсчета, демодулятор грубого отсчета, второй блок функционального преобразования кодов, источник опорных сигналов, подкпюченный к входу СКДУ, выходы

СКДУ точного отсчета через селектор квадранта подключены K другим Вхо дам rrepsoro и второго демодуляторов точного отсчета, выход аналогового сумматора через первый фильтр подклю8045 г чен к блоку выбора каналов, выходы разрядов реверсивного счетчика подключены к первому и второму блокам функционального преобразования кодов, выход СКДУ грубого отсчета через последовательно включенные ,селектор квадрантов грубого отсчета, первый и второй демодуляторы грубого отсчета, второй аналоговый сумматор и второй фильтр подключены к другому входу блока выбора каналов, а выходы второго блока функционального преобразования кодов подключены к другим входам демодуляторов грубого отсчета 3 3.

Недостатком известного преобразователя является низкая точность, вызванная погрешностями СКДУ тэчного отсчета.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синус- но-косинусные датчики. грубого и точного отсчетов, выходы первого и второго демодуляторов точного отсчета подключены к аналоговому сумматору, выход блока выбора каналов подключен к входу блока преобразования напряжения в частоту, выходы которого подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы первого блока функционального преобразования кодов подключены к одним входам первого и второго демодуляторов точного отсчета, демодулятор грубого отсчета, второй блок функционального преобразования кодов, источник опорных сигналов, введены первый и второй цифровые сумматоры и первый и второй блоки преобразования кода в ток, входы которых соединены с выходом второго блока функционального преобразования кодов, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам синусно-косинусиых датчиков грубого и точного отсчетов, первый и второй выходы синусно-косинусного датчика точного отсчета подключены к другим входам первого и второго демодуляторов точ-. ного отсчета, выход синусно-косинусного датчика грубого отсчета.подключен к одному входу демодулятора грубого отсчета, выход источника опорных сигналов подключен к входу второго блока функционапьного пре1088045 образования кодов и к одним входам первого и второго цифровых сумматоров, другие входы которых соединены с выходами младших и старших разрядов реверсивного счетчика, выход первого цифрового сумматора подключен к входу первого блока функционального преобразования кодов, а выход второго цифрового

10 сумматора — к другому входу демодулятора грубого отсчета, выход которого и выход аналогового сумматора подключены к входам блока выбора каналов.

При этом источник опорных сигналов выполнен в виде последовательно соединенных генератора импульсов и делителя частоты.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит синусно-косинусные датчики грубого (ГО) и точного (ТО) отсчетов l и 2, демодуляторы 3-5, аналоговый сумматор 6, первый и второй, блоки 7 и S . преобразования кода в ток, блок 9 выбора каналов, блок 10 преобразования напряжения в частоту, первый и второй блоки 11 и 12 функциональ- .

ЗО ного преобразования кодов, реверсивньп» счетчик 13, цифровые сумматоры 14 и 15, источник 16 опорных сигналов. При этом источник 16 состоит из последовательно соединенных. задающего генератора импульсов и счетчика. — делителя частоты.

Преобразователь работает следующим образом.

Выходные напряжения источника

16 подключены к блоку 12, который вырабатывает коды sin м t u cos at.

Эти коды преобразуются в токи первичных обмоток датчиков 1 и 2 с по45 мощью блоков 7 и 8, что устраняет влияние температурных погрешностей датчиков. При необходимости в состав блоков 7 и 8 могут быть включены фильтры нижних частот, подавляющие 0 высшие гармоники в спектре выходных напряжений блоков 7 и 8; Синуснокосинусные датчики 1 и 2 используются в режиме фазовращателей с кр.) говым полем. На вторичных обмотках датчика

ТО 2 наводятся напряжения

Е,151п(ыФ+РО), - E2

В демодуляторах 3 и 4 эти напряжения умножаются на выходные сигналы блока 11 соз(ше+Ф1) 3 81п(ше+Ф1) э где Ф - начальная фаза, определяемая

m мпадшими разрядами кода, записанного в реверсивном счетчике 13.

В результате на выходе демодуляторов 4 и 5 получаем 14 Е151 "(ж +РО} cos(aut+P„)

Е„Е„

sin(pS-Ф„)+ >Sin(2vi+p8+t„);

0 =- Е сов(иЖ+р6)з1 (ий+Ф ) =

Е2 ., 2., 2 {

e

После суммирования появляется сигнал

Е +Е Е -E

ii++0 — sin(p8-ф1)+ Sin*

«(2иг6+рд+Ф ) .

Поскольку Е.,хЕ2, напряжение второй гармоники невелико. Это напряжение подавляется фильтром нижних частот, входящим в состав аналогового . сумматора 6 или демодуляторов 4 и 5.

Тогда на выходе аналогового сумматора 6 сформируется напряжение

U - - — * sin (р6-.Ф).

Е +К

6 2

В установившемся состоянии 0 =0, что возможно только при рЕ=Ф.,. В результате асимметрия вторичных обмоток фазовращателя, неравенство коэффициентов передачи демодуляторов не приводит к появлению ошибки.

В преобразователе отсутствует требование к подавлению синфазного сигнала, поскольку напряжения U4 и

U суммируются и в установившемся состоянии равны нулю.

Поскольку опорные напряжения демодуляторов изменяются по гармоническому закону, обеспечивается их абсолютная частотная избирательность, т.е. составляющие входного напряжения демодуляторов с частотами отлич" ными от частоты сигнала, подавляются.

Напряжение на вторичной обьвтке датчика 1 грубого отсчета имеет вид

-Езсоз (Eat+8) .

Поскольку канал ГО необходим для исключения неоднозначности отсчетов, то к нему не предъявляется особых

5 1 требований по точности. В канале ГО использован один демодулятор 3 в режиме релейного синхронного детектирования. Опорное напряжение для де модулятора 3 вида sign sin +4 ) вырабатывается в сумматоре 14. Начальная фаза Ф2 опорного напряжения в канале ГО должна быть меньше начальной фазы, соответствующей коду в счетчике 13, в р раз. Дпя получения нужного соотношения между ф и ф при общем количестве разрядов счетчика (п+ш), причем num к сумматору !4 подключены и старших разрядов, к сумматору 15 — m младших разрядов. Тем самым обеспечивается ф»= ф, поскольку р=2". Отбрасывание и старшихразрядов в канале ТО ограничивает изменение ф1 пределаьл

01360о (соответствует изменению 8

360 в диапазоне О ), 088045 6

Выходное напряжение демодулятора

3 после фильтрации с помощью входящего в состав демодулятора фильтра нижних частот будет иметь вид

U,= — sin (Е-Ф2)

; Ез

Напряжения U3 и U< поступают на вход блока 9 выбора каналов. Переключение на ГО осуществляется, когда !

О уровень U® I превышает величину, соответствующую значечию

Pe =+90"..

Таким образом, в предлагаемом .

t5. преобразователе уменьшаются погрешности фазовращателя и демодуляторов точного отсчета, что приводит к повышению точности преобразователя в целом.

20 Экономический эффект от использования преобразователя определяется его техническим преимуществом.

Заказ 2678/48

Тираж 569 Подписное 443 ШВ "Патент", ®городе Ул. Проектная, 4