Способ преобразования угла поворота вала в код

 

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, основанный на преобразовании угла поворота вала в сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, их фазовом детектировании, раздельном интегрировании в течение фиксированного интервала времени и запоминании, взага4ном интегрировании перво.го запомненного напряжения и инвертированного второго запомненного напряжения до момента достижения одним из интегрируемых напряжений нулевого уровня, преобразовании времени взаимного интегрирования в код, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия преобразования , разделяют время взаимного интегрирования на несколько интервалов, производят взаимное интегрирование в каждом интервале с соответствующей этому интервалу постоянной времени, по достижении одним из интегрируемых напряжений расчетного уровня дискретi но увеличивают постоянную времени взаимного интегрирования, определяют величину каждого из интервалов взаимного интегрирования, суммируют временные интервалы взаимного интегрирования с учетом постоянных времени интегрирования в каждом из интервалов . ю 4 СО ел 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ .ОР,И Ц

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1124358 А зав Q 08 С 9/00

/-,:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2 в

Y м I т

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPbfYHA (21) 3632539/24-24 (22) 12.08.83 (46) 15. 11.84. Бюл. 1в 42 (72) В.А.Ларионов (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 611237, кл. Q 08 С 9/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 525986, кл. ч 08 С 9/04, 1976.

3. Нмид Г. Устройство н принцип действия преобразователей аналог-код.

Перевод ГОНТИ Н 4211(71), 1971, . с. 251-258. рис.IV.34 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, основанный на преобразовании угла поворота вала в сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, их фазовом детектировании, раздельном интегрировании в течение фиксированного интервала времени и запоминании, взаимном интегрировании первого запомненного напряжения и инвертированного второго запомненного напряжения до момента достижения одним из интегрируемых напряжений нулевого уровня, преобразовании времени взаимного интегрирования в код, о т л и— ч а ю и и и с я тем, что, с целью новынения быстродействия преобразования, разделяют время взаимного интегрирования на несколько интервалов, . производят взаимное интегрирование в каждом интервале с соответствукнцей этому интервалу постоянной времени, по достижении одним из интегрируемых напряжений расчетного уровня дискретно увеличивают постоянную времени Я взаимного интегрирования, определяют величину каждого из интервалов взаимного интегрирования, суммируют временные интервалы взаимного интегрирования с учетом постоянных времени интегрирования в каждом из интервалов. зим

1124358

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано во входных устройствах ЦВМ и контрольно-проверочной аппаратуре. 5

Известен способ преобразования, основанный на преобразовании угла поворота вала в синфазные напряжения переменного тока,- амплитуды которых пропорциональны синусу и косинусу 10 угла поворота, преобразовании синфазных напряжений последовательно ,в сигналы синусоидального напряжения, фаза первого из которых линейно связана с углом поворота, а фаза второ- 15 го — с дополнением угла поворота до

360 . Фиксируют момент перехода перО вого сигнала через нуль, подают опорный сигнал в момент окончания зоны рабочих углов и подают импульсы 20 фиксированной частоты, прекращают подачу импульсов фиксированной частоты и подсчитывают импульсы фиксированной частоты, число которых пропорционально коду угла поворота 25 вала (1) .

Недостатком этого способа является его низкое быстродействие.

Известен также способ преобразо" 30 вания, основанный на преобразовании выходных синусного и косинусного напряжений датчика угла поворота, формировании из них двух старших разрядов кода и определении квадранта. Далее процесс преобразования осуществляют итеративно, причем на первой итерации алгебраически суммируют синусное и косинусное выходные напряжения датчика угла поворота, 40 сравнивают знак фазы результирующего напряжения со знаком фазы синУсного напряжения и по результату сравнения формируют третий разряд кода, четвертый и последующий разряды 45 кода формируют путем сравнения знаков фаэ синусного и результирующих напряжений, соответствующих углам

360о поворота (где и — номер форми2" 50 руемого разряда) и образованных путем суммирования двух напряжений, одним из которых является результирующее напряжение, полученное на предыдущей итерации и взятое с соот" 55 ветствующим коэффициентом, а другимодно иэ суммируемых напряжений предыдущей итерации (?) .

Недостатком этого способа является его сложность и низкая точность.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на преобразовании угла поворота вала в сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, нх фазовом детектировании, раздельном интегрировании в течение фиксированного интервала времени и запоминании, взаимном интегрировании первого запомненного напряжения и инвертированного второго запомненного напряжения до момента достижения одним из интегрируемых напряжений нулевого уровня, преобразовании времени взаимного интегрирования в код (3) .

Для повышения разрешающей способности согласно известному способу выбирают большую постоянную времени взаимного интегрирования, что приводит к низкому быстродействию. Это является недостатком известного спосо6а.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования угла поворота вала в код, основанному на преобразовании угла поворота вала в сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота, их фазовом детектировании, раздельном интегрировании в течение фиксированного интервала времени и запоминании, взаимном интегрировании первого запомненного напряжения и инвертированного второго запомненного напряжения до момента достижения одним из интегрируемых напряжений нулевого уровня, преобразовании времени взаимного интегрирования в код, разделяют время взаимного интегрирования на несколько интервалов, производят взаимное интегрирование в каждом иэ интервалов с соответствующей этому интервалу постоянной времени, до достижении одним из интегрируемых напряжений расчетного уровня, дискретно увеличивают постоянную времени взаимного интегрирования,,определяют величину каждого из интервалов взаимного интегрирования, суммируют временные интервалы

1124358 взаимного интегрирования с учетом постоянных времени интегрирования в каждом из интервалов.

Сущность способа поясняется «е примере реализации его при трех временных интервалах взаимного интегрирования и угле поворота <4, находящемся в первом квадранте.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя, на фиг.2— изменение выходного напряжения одного из интеграторов в процессе взаимного интегрирования (10< и — расчетные уровни концов интервалои).

Устройство содержит синусно-косинусный датчик (СКД) 1, аналоговые коммутаторы 2 и 3, интеграторы 4 и

5< инвертор 6, компараторы 7-9, генератор 10 импульсов, блок 11 управления, двоичный <1 -разрядный счетчик 12, У1-У5 — управляюц1ие сигналы.

Выходы СКД 1 соединены с первыми входами коммутаторов 2 и 3, выходы которых соединены с входами интеграторов 4 и 5. Выход интегратора 5 соединен с вторым входом коммутатора 2, выход интегратора 4 соединен с первыми входами компараторов- 7-9

° и через инвертор 6 — с вторым входом коммутатора 3. На вторые входы

;компараторов 7 и 8 подаются опорные . напряжения Ц0<, Ц0 соответственно, второй вход компаратора 9 соединен с общей шиной. Выходы компара,торов 7-9 и генератора 10 соединены с входами блока 11 управления. Вы ходы У1, У2 блока 11 управления соединены с управляющими входами коммутаторов 2 и 3, выход УЗ соединен с управляюц<им входом обнуления интеграторов 4 и 5, выходы У4, У5 соединены с входами управления коэффициента передачи инвертора 6. Три счетных входа счетчика 12 соединены с выходами блока 11 управления, четвертый управляющий вход которого соединен .с выходом счетчика 12.

Работа преобразователя происходит в три такта.

На первом такте блок 11 управления подключает входы интеграторов

4 и 5 с помощью коммутаторов 2 и 3 к выходам СКД 1 и происходит интег-. рирование положительных или отрицательных полупериодов выходных напряжений СКД 1. Через фиксирован5

ЗО

45 ный интервал времени, задаваемый с помощью счетчи«а 1?, блок 11 управления отключает входы интеграторов 4 и 5 от выходов СКД 1 и соединяет интеграторы 4 и 5 и инвертор 6 в кольцо с помощью коммутаторов 2 и 3.

Начинается второй такт, соответствующий взаимному интегрированию напряжений интеграторов 4 и 5.

Рассмотрим работу преобразователя при напряжении на интеграторе 4 большем, чем Ц«< — как это представлено на фиг. 2. В начале второго такта напряжение на интеграторе 4 сравнивается с Llo<, Llaz на компараторах

7 и 8.

Так как ближайшим меньшим опорным напряже«ием является Ц<<<, то блок 11 управления подает сигналы

У4, У5 на инвертор 6 для установки

его коэффициента передачи <<,, соответствующего круговой частоте 4) 2

Одновременно блок 11 управления подает на вход 2 счетчика 12 импуль«2 сы генератора 10 с частотой f . Изменение круговой частоты может про1 изводиться, например, и за счет изменения постоянных времени интеграторов.

При переходе напряжения на.интеграторе 4 через Цо< блок 11 управле- . ния принимает сигнал с компаратора 7 и по приходу ближайшего счетного импульса изменяет с помощью инвертора 6 круговую частоту до значения

k<

<1 2 . Одновременно блок 11 управления переключает подачу счетных им-. пульсов генератора 10 с входа 2"* на вход 2<<< счетчика 12. В момент смены круговой частоты напряжение "< на выходе интегратора 4 равно

Ц = Ц <„<(<<. о ", ц где <.< — длительность интервала времени от начала BvopoFQ такта до первой смены круговой частоты. В счетчике 12 получается код 1«< старших разрядов кода угла <(, «

При переходе напряжения иа интеграторе 4 через Upg блок 11 управле- ния принимает сигнал с компаратора

8 и по приходу ближайшего счетного импульса изменяет с помощью инвертора 6 круговую частоту до значения И ..

Одновременно блок 11 управления переключает подачу счетных импульсов с входа 2" на вход "+1" счетчика

1124358

12. В момент сиены круговой частоты напряжение О) на выхбде интегратора равно

U, ° М„,яю(ий" t,iv2 tz-a), где 12 - длительность интервала времени между двумя сменами круговой частоты. В счетчике 12 получается код И,) средних разрядов кода углами

2 %

Взаимное интегрирование продолжается до момента перехода через ноль выходного напряжения интегратора 4, который фиксируется в устройстве 11 управления с помошьв компаратора 9.

При этом

lJ,=U,„8tà(92" 4(,+ИЙ" О>-ed 0) т. е.

e, - jCtt t,i .2к" t, где Ъ1 - длительность интервала времени между второй сменой круговой частоты и концом второго такта. После заполнения частотой х интервала 3 в счетчике 12 получается код МЗ младших разрядов кода угла

В результате преобразования получаем сумму

<- (iN i)1 1- — Н

Я 63

1 f т.е. такой же результат, что и в из.вестном способе. Длительность второго такта т. получается равной и, м ), На третьем такте происходит обнуление интеграторов 4 и 5.

Опорные напряжения Ое, должны быть сформированы такими, чтобы при любых их изменениях избежать переполнения старших разрядов при максимальных значениях и избежать рассогласования между соседниЪ ми группами разрядов. Увеличение опорнык напряжений не приводит к появлению дополнительной погрешности преобразования (так как при переполнении разрядов младшей группы начинает изменяться и значение младших разрядов старшей группы), а только увеличивается длительность второго такта, Предлагаемый способ позволяет повысить быстродействие преобразования без увеличения погрешности.

1124358

ВНИИХИ Заказ 8287/41 Тираж 568 Подписное

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