Преобразователь угла поворота вала в код

Авторы патента:

G08C9 - Системы для передачи измеряемых переменных величин, управляющих или подобных сигналов (пневмогидравлические передающие системы F15B; чувствительные элементы для определенных физических переменных см. в соответствующих подклассах, например классов G01,H01; индикаторные или регистрирующие устройства см. в соответствующих подклассах, например G01D,G09F; механические средства для преобразования выходного сигнала чувствительного элемента в различные переменные величины G01D 5/00; мостовые схемы с автоматической балансировкой G01R; управление положением вообще G05D 3/00; механические системы управления G05G; системы для передачи только сигналов "включено-выключено", системы для передачи сигналов тревоги G08B;

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный датчик угла, вход которого соединен с источником опорного напряжения , а один выход подключен к аналоговому входу первого блока умножения, выходы блока синусно-косинусного преобразования кода подключены к цифровым входам первого и второго блоков умножения, компаратор , отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены блок формирования пачки импульсов , инвертирующий усилитель, инвертор , элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, регистр последовательного приближения, первый и второй ключи, другой выход синуснокосинусного датчика угла через первый ключ и через последовательно соединенные инвертирующий усилитель и второй ключ подключен к аналоговому входу второго блока умножения, выходы первого и второго блоков умножения подключены к входам компаратора , выход компаратора подключен к одному входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к одному входу регистра последовательного приближения , источник опорного напряжения через блок формирования пачки импульсов подключен к другому входу регистра последовательного приближения, один выход коi торого подключен к другому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к управляюще (Л му входу первого ключа и через инвертор - к управляющему входу второго ключа, а выходы разрядов регистра последовательного приближения подключены к входам блока синусно-косинусного преобразования кодов. ел ;о IND rff -СИ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(ц G 08 С 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИ,ЦЕТЕЛЬСТВУ

«Яд 1 >gg

С0

Оч

CCO

М (:Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3527975/18-24 (22) 23. 12.82 (46) 30.07.84. Бюл. № 28 (72) В. В. Глазов и 3,. А. Чернышев (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 416717, кл. G 08 С 9/00, 1972.

2. Авторское свидетельсто СССР № 691909, кл. G 08 С 9/00, 1977 (про тотип). (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синусно-косинусный датчик угла, вход которого соединен с источником опорного напряжения, а один выход подключен к аналоговому входу первого блока умножения, выходы блока синусно-косинусного преобразования кода подключены к цифровым входам первого и второго блоков умножения, компаратор, отлича>ои>ийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены блок формирования пачки импульсов, инвертирующий усилитель, инвер>з

„,SUÄÄ 1105920 A тор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, регистр последовательного приближения, первый и второй ключи, другой выход синуснокосинусного датчика угла через первый ключ и через последовательно соединенные инвертирующий усилитель и второй ключ подключен к аналоговому входу второго блока умножения, выходы первого и второго блоков умножения подключены к входам компаратора, выход компаратора подключен к одному входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, выход которого подключен к одному входу регистра последовательного приближения, источник опорного напряжения через блок формирования пачки импульсов подключен к другому входу регистра последовательного приближения, один выход которого подключен к другому входу элемен- 9 та ИСКЛЮееАЮШЕЕ ИЛИ, к управляюпеему входу первого ключа и через инверторвЂ” к управляющему входу второго ключа, а выходы разрядов регистра последовательного приближения подключены к входам блока синусно-косинусного преобразования кодов.

1105920 счетчику, выходы разрядов реверсивного счетчика подключены к блоку синусно-косинусного преобразования кодов, блок преобразования напряжения в код, вход кото25 рого соединен с выходом суммирующегоу усилителя, а выход подключен к счетному входу реверсивного счетчика (2).

Недостатком этого преобразователя является низкое быстродействие, обусловленпое необходимостью выполнения нескольких циклов преобразования для подбора соответствующего кода.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя. 35

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинуный датчик угла, вход которого соединен с источником опорного напряжения, а один выход подключен к аналоговому входу первого блока умножения, выходы блока синусно-косинусного преобразования кода подключены к цифровым входам первого и второго блоков умножения, компаратор, введены блок формирования пачки импульсов, инвертирую- 45 щий усилитель, инвертор, элемент ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, регистр последовательного приближения, первый и второй ключи, другой выход синусно-косинусного датчика угла через первый ключ и через последовательно соединенные инвертирующий усилитель и второй ключ подключен к аналоговому входу второго блока умножения, выходы первого и второго блоков умножения подключены к входам компаратора, выход компаратора подключен к одному входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к одному входу регистра последовательного приближения, источник опорИзобретение относится к вычислительной технике, в частности к преобразователям угла поворота вала в код, и может быть использовано в системах обработки данных.

Известен преобразователь угла поворо5 та вала в код, содержащии синусно-косинусный датчик угла, блоки умножения, блок вычитания, компаратор и реверсивный счетчик (1).

Недостатком этого преобразователя является сложность и низкое быстродействие. 10

Наиболее близким к данному изобретению является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, вход которого соединен с источником опорного напряжения, а один выход подключен к аналоговому входу первого блока умножения, выходы блока синусно-косинусного преобразования кода подключены к цифровым входам первого и второго блоков умножения, компаратор, вход которого через суммирующий усили- 20 тель соединен с выходами блоков умножения, а выход подключен к реверсивному ного напряжения через блок формирования пачки импульсов подключен к другому входу регистра последовательного приближения, один выход которого подключен к другому входу элемента ИСКЛ ЮЧА ЮЩЕЕ ИЛИ, к управляющему входу первого ключа и через инвертор вЂ” к управляющему входу второго ключа, а выходы разрядов регистра последовательного приближения подключены к входам блока синусно-косинусного преобразования кодов.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит синусно-косинусный датчик угла 1, блок 2 формирования пачки импульсов, инвертирующий усилитель 3, инвертор 4, первый 5 и второй 6 блоки умножения, блок 7 синусно-косинусного преобразования кода, регистр 8 последовательного приближения. элемент 9 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, компаратор 10, первый 11 и второй 12 ключи, источник 13 опорного напряжения.

Преобразоваель угла поворота вала в код работает следующим образом.

При повороте вала синусно-косинусного датчика угла 1 на некоторый угол <х в его выходных обмотках вырабатываются напряжения, амплитуда которых пропорциональная синусу и косинусу угла поворота вала.

По сигналу опорного напряжения Uon источника 13 блок 2 вырабатывает последовательность импульсов, по которым происходит поочередное переключение разрядов регистра 8 последовательного приближения.

В первых двух тактах преобразования определяется квадрант, в котором находится кодируемый угол.

Определение квадранта кодируемого угла происходит следующим образом.

В первом такте, по импульсу блока 2 формирования пачки импульсов, старший разряд а = 180 регистра 8 последсвательного приближения устанавливается в состояние «1», а его инверсный выход, который непосредственно соединен с первым входом элемента 9, в состояние «О». В этом случае синусное напряжение от датчика 1 через первый 5 блок умножения подключается к инвертирующему входу компаратора 10. Если при сравнении синусное напряжение имеет прямую фазу, компаратор 10 вырабатывает напряжение, соответствующее уровню «О» и в старший разрад (a(=180 ) регистра

8 последовательного приближения через элемент 9 записывается нулевое значение, а если обратную вЂ” компаратор 10 выраба-тывает напряжение, соответствующее уровню «О» и в следующий разряд (< =90 ) регистра 8 последовательного приближения через элемент 9 записывается единичное значение, что однозначно соответствует второму квадранту..

1105920

Составитель А. Смирнов

Техред И. Верес Корректор С. Черни

Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор С. Тимохина

Заказ 5122/40

Если в старшем разряде (сс =180 ) регистра 8 последовательного приближения записано единичное значение, то по сигналу с инверсного выхода старшего разряда регистра 8 последовательного приближения, соответствующего уровню «О», закры5 вается первый ключ ll, а второй ключ 12 открывается по сигналу управления с выхода инвертора 4. В этом случае косинусное напряжение от датчика 1 через инвертирующий усилитель 3, второй 12 ключ и второй

6 блок умножения подключается к неинвертирующему входу компаратора 10. Если при сравнении косинусное напряжение имеет прямую фазу, на выходе инвертирующего усилителя 3 вЂ” обратную, компаратор 10 вы15 рабатывает напряжение, соответствующее уровню «О», и в следующий разряд (ос =

= 90 ) регистра 8 последовательного приближения через элемент 9 записывается нулевое значение, что однозначно соответствует четвертому квадранту, а если обрат- 20 ную, то на выходе инвертирующего усилителя 3 вЂ” прямую, компаратор 10 вырабатывает напряжение, соответствующее уровню «1», и в следующий разряд (

Таким образом, значение двух старших разрядов а =180 и o(=90 составляют код квадранта преобразуемого угла. 30

Последующее преобразование, начиная с третьего такта, выполняется путем поразрядного уравновешивания при последовательном переключении следующих разрядов, начиная со старшего разряда.

В основу работы и реобразователя положено использование приближенной зависимости

Usin < N = Uqos<. N<, где Unpin" 1.4зс вЂ” напряжения с выхода датчика 1

<х вЂ” преобразуемый угол поворота

Ni,Nq вЂ” выходные коды блока 7 си нусно-коси нусного преобразования кода, причем Nq = cosIV; Ма =

= sinN; ф - выходной код регистра 8 последовательного приближения.

Эта зависимости реализуется на участке, соответствующем квадранту угла.

Коды N = cosN, N = згпМ формируются блоком 7 синусно-косинусного преобразования кода, выполненного на основе постоянного запоминающего устройства.

Первый 5 и второй 6 блоки умножения осуществляют операцию умножения синусного и косинусного напряжений, приложенных к их аналоговым входам на коды N

= cusN u Nz = sinN соответственно, подаваемые на их цифровые входы с выхода блока 7 синусно-косинусного преобразования кода.

В результате поразрядного сравнения на компараторе 10 напряжений, полученных на выходах первого 5 и второго 6 блоков умножения, в регистре 8 последовательного приближения формируется код, пропорциональный углу поворота датчика l.

Таким образом, введение в преооразователь утла поворота вала в код блока формирования пачки импульсов, инвертирующего усилителя, инвертора, элемента ЙСКЛЮЧАЮ1ЦЕЕ ИЛИ, регистра последовательного приближения и ключей позволяет повысить быстродействие преобразователя.