Преобразователь угла поворота вала в код

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор, выход которого через последовательно соединенные фильтр и усилитель подключен к одному входу синхронного детектора, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения , блок преобразования напряжения в частоту следования импульсов , счетчик, блок индикации, реверсивньш счетчик, первый и второй формирователи ШИМ-сигнапов, выходы которых подключены к согласующему блоку , отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены высокочастотный фильтр, формирователь модуля напряжения, фор мирователь знака напряжения, первый и второй коммутаторы, блок управления коммутаторами, блок контроля и блок регулирования напряжения, сигнальные входы которого соединены с выходами согласующего блока, а выходы подключены к входам синуснокосинусного вращающегося трансформатора , выход синхронного детектора через высокочастотный фильтр подключен к формирователю знака напряжения и к последовательно соединенным формирователю модуля напряжения и блоку преобразования напряжения в частоту следования импульсов, выход которого и выход формирователя знака СО напряжения через первый коммутатор подключены к сигнальному и управляющему входам реверсивного счетчика, выход которого подключен к одному сигнальному входу второго коммутатора выход второго коммутатора подключен к входам первого и второго формирователей ШИМ-сигнапов, выход счетчика 4 подключен к входу блока контроля, сх выходы блока контроля подключены к СП другому сигнальному входу второго коммутатора, блоку ийдикации и счет4 чику, И.1ХОДЫ блока управления коммутаторами подключены к управляющим входам первого и второго коммутаторов .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ-!ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ф(50 Н 03 M 1 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3308431/24-24 .(22) 14.07.81 (31) 95976/1980 (32) 14.07.80 (33) Япония (46) 30.03.85. Бюл. ¹ 12 (72) Тетсуроу Сакано (Япония) (71) Фудзицу Фанук Лимитед (Япония) (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 855708, кл. Я 08 С 9/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР № 691909, кл. (j 08 С 9/00, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 536501, кл. G 08 С 9/00, 1975 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор, выход которого через последовательно соединенные фильтр и усилитель подключен к одному входу синхронного детектора, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, блок преобразования напряжения в частоту следования импульсов, счетчик, блок индикации, реверсивный счетчик, первый и второй формирователи ШИМ-сигналов, выходы которых подключены к согласующему блоку, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены высокочастотный фильтр, фор„„SU„„14 574 A мирователь модуля напряжения, фор, мирователь знака напряжения, первый и второй коммутаторы, блок управления коммутаторами, блок контроля и блок регулирования напряжения, сигнальные входы которого соединены с выходами согласующего блока, а выходы подключены к входам синуснокосинусного вращающегося трансформатора, выход синхронного детектора через высокочастотный фильтр подключен к формирователю знака напряжения и к последовательно соединенным формирователю модуля напряжения и блоку преобразования напряжения в частоту следования импульсов, выход ко- Я

ЪФ торого и выход формирователя знака напряжения через первый коммутатор подключены к сигнальному и управляющему входам реверсивного счетчика, выход которого подключен к одному сигнальному входу второго коммутатора, выход второго коммутатора подключен к входам первого и второго формироОаи вателей ШИМ-сигналов, выход счетчика подключен к входу блока контроля, выходы блока контроля подключены к 00 другому сигнальному входу второго Ql коммутатора, блоку индикации и счетчику, выходы блока управления комму- >фью таторами подключены к управляющим входам первого и второго коммутаторов.

3»

1148)74

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным QcTpoHcTBoM.

Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и усилитель мощности, выход которого подключен к 1п первичной обмотке синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ), вторичные обмотки СКВТ через коммутатор подключены к блоку фазосдвигающих элементов, выход которого через последовательно включенные фильтр и компаратор подключен к первым входам первого и второго элементов И, первый триггер, выходы которого подключены к вторым входам первого и. второ-щ го элементов И, а выходы первого и второго элементов И подключены к установочным входам второго триггера, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора, выход ге-.р5 нератора импульсов подключен к одному входу третьего элемента И, другой вход которого соединен с одним выходом второго триггера, а выход подключен к счетчику, один выход счетчика подключен к установочному входу первого триггера, а другой — к одному входу третьего триггера, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И, а выход первого элемента И подключен к другим входам

35 третьего триггера н счетчика j1) .

Недостатком известного преобразователя является невысокая точность, вызванная погрешностями СКИТ.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла (СКДУ),выходы которого подключены к первым входам блоков умножения, выходы блоков умножения подключены к сумматору, выходы которого через формирователь модуля напряжения и формирова- . тель знака напряжения подключены к входам реверсивного счетчика, выходы разрядов реверсивного счетчика через блок функционального преобразования кодов подключены к вторым входам блоков умножения (2) .

Недостатком таких преобразователей является невысокая точность, вызван- ная поrpешностямн СКДУ.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выход которого через последовательно соединенные фильтр и усилитель подключен к одному входу синхронного детектора, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, блок преобразования напряжения в частоту следования импульсов, счетчик, блок индикации, реверсивный счетчик, первый и второй формирователи БИй-сигналов, выходы которых подключены к согласующему блоку, выходы согласующего блока подключены к входам СКВТ, выходы синхронного детектора через блок преобразования напряжения в частоту следования импульсов подключены к счетчику и реверсивному счетчику, выходы которого подключены к первому и второму формирователям

ШИК-сигналов, а выходы счетчика подключены к блоку индикации (31 .

Недостатком известного преобразователя является его невысокая точность.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий СКВТ, выход которого через последовательно соеди". ненные фильтр и усилитель подключен к одному входу синхронного детектора, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, блок преобразованя напряжения в частоту следования импульсов, счетчик, блок индикации, реверсивный счетчик, первый н второй формирователи IlIHM-сигналов, выходы которых подключены к согласующему блоку, введены высокочастотный фильтр, формирователь модуля наПряжения, формирователь знака напряжения, первый и второй коммутаторы, блок управления коммутаторами, блок контроля и блок регулирования напряжения, сигнальные входы которого соединены с выходами согласующего блока, а выходы подключены к входам

СКВТ, выход синхронного детектора через высокочастотный фильтр подключен к формирователю знака напряжения и к последовательно соединенным формирователю модуля напряжения и блоку преобразования напряжения в час3 1148 тоту следования импульсов, выход которого и выход формирователя знака напряжения через первый коммутатор подключены к сигнальному и управляющему входам реверсивного счетчика, выход которого подключен к одному сигнальному входу второго коммутатора, выход, второго коммутатора подключен к входам первого и второго формирователей IHHM-сигналов, выход счет- б чика подключен к входу блока контроля, выходы блока контроля подключены к другому сигнальному входу второго коммутатора, блоку индикации и счетчику, выходы блока управления коммутаторами подключены к управляющим входам первого и второго коммутаторов.

На чертеже представлена блок-схема преобразователя. 20

Преобразователь содержит синуснокосинусный вращающийся трансформатор

1, выход которого через последовательно соединенные фильтр 2 и усили25 тель 3 подключен к одному входу синхронного детектора 4, другой вход которого соединен с источником 5 опорного напряжения. Выход синхронного детектора 4 через высокочастотный фильтр

6 подключен к формирователю 7 знака напряжения и к последовательно соединенному формирователю 8 модуля напряжения н блоку 9 преобразования напря" кения в частоту следования импульсов, выход которого и выход формирователя Ç5

7 знака напряжения через первый коммутатор !0 подключены к сигнальному н управляющему входу реверсивного счетчика 11, выход которого подключен к одному сигнальному входу второго 40 коммутатора 12, выход коммутатора 12 подключен к входам формирователей 13 н 14 ШИМ-сигналов, выходы которых подключены к согласующему блоку 15, выходы блока 15 через блок 16 регулирования напряжений подключены к входам СКВТ 1, выход блока 9 подключен к входу счетчика 17, выход которого подключен к входу блока 18 контроля, выходы блока 18 подключены к дру-50 гому сигнальному входу коммутатора

12, блоку 19 индикации и счетчику 17, выходы блока 20 управления коммутаторами подключены к управляющим входам коммутаторов 10 и 12. 55

Преобразователь работает следующим образом.

574 4

В реверсивном счетчике 11 формируется код N эквивалентный углу о, поворота ротора с СКВТ 1, связанного с объектом.

В формирователях 13 и 14 формируются ШИМ-сигналы, разложение которых в ряд Фурье можно представить в виде

40о л (3 | — Z — coS{2X 1) (- ) у1

1! к=о ЯKi1 2 т

4оо 2

0 * 2 — соб(2М 1) 5 п(2 1) гд1) м к=о ? " 1 2 1 где Ц вЂ” амплитуда сигналов;

Ю вЂ” круговая частота сигналов; г ь,ай, л - — -ай- длительности импульсов ШИМ2 сигналов;

С! — коэффициент пропорциональности.

В СКВТ 1 сигналы U и U модулируются в функции синуса и косинуса угла поворота o(, и суммируются на его роторной обмотке. На выходе

СКВТ формируется напряжение

0, = U, sin М вЂ” 0 со оь

При равенстве коэффициентов передачи синусной и косинусной обмоток

СКВТ 1 выходное напряжение фильтра

2, выделяющего первую гармонику (К=О), равно йо

0, g% S (y<+q) п(сс-а Мсэ}, где А, г!г — постоянные передачи фильтра 2, На выходе фильтра 6 выделяется постоянная составляющая сигнала U с соответствующим знаком.

Блок 9 формирует импульсы с частотой, пропорциональной постоянной составляющей напряжения U, выделяемой формирователем 8. Эти импульсы поступают через коммутатор 10 на счетный вход реверсивного счетчика !1, направление счета которого определяется выходным сигналом формирователя 7 знака. После компенсации выходные напряжения U > и U равны нуф лю, на выходе блока 9 импульсов нет, Для исключения влияния неравенства коэффициентов передачи синусной и косинусной обмоток СКВТ на точность преобразования производят масштабирование входных напряжений СКВТ 1.

574

3 1148

Для этого вал СКБТ 1 устанавливают в первое фиксированное положение, соответствующее нулевой амплитуде синусного сигнала и максимальной амплитуде косинусного сигнала, т.е. 5 обмотка ротора СКВТ 1 совпадает с косинусной обмоткой его статора. В реверсивном счетчике 11 фиксируется код, соответствующий этому положению.

После этого блок 20 с помощью комму- 10 татора 10 отключает входы счетчика

11 от выходов формирователя 7 и блока 9, а с помощью коммутатора 12 — выход счетчика 1| от входов формирователей

13 и 14, обнуляется счетчик 17, и че-15 рез коммутатор 12 проходит выходной код И блока 18, соответствующий смещению кодового эквивалента счетчика

11 на некоторый угол М (например,9 );

Формирователи 13 и 14 формируют но- 20 вые значения U

Эти импульсы в течение определенного времени t< подсчитывает счетчик 17, а результат подсчета запоминается в блоке 18 и отображается в блоке 19 индикации.

Далее вал CKBT 1 устанавливают во 30 второе фиксированное положение, в котором обмотка ротора СКВТ 1 совпадает с синусной обмоткой его статора.

Блок 20 устанавливает коммутаторы

10 и 12 в исходное положение. В счет-З чике 11 фиксируется код, соответствующий второму положению вала. Далее блок 20 отключает входы счетчика 11 от выходов формирователя 7 и блока 9, выход счетчика 11 от входов формир<— вателей 13 и 14, обнуляется счетчик 17, и через коммутатор 12 проходит второй выходной код N блока

18, соответствующий смещению кодового эквивалента второго положения вала на тот же угол с (9 ).

Появившиеся на выходе блока 9 импульсы рассогласования подсчитываются в течение того же времени t счет( чиком 17, а результат подсчета запоминается в блоке 18.

В блоке 16 изменяется амплитуда его выходных сигналов так, чтобы свести к нулю разность между первым и вторым количеством импульсов рассогласования. В результате компенсируется погрешность неравенства коэффициентов передачи СКВТ и повышаЕтся точность преобразования угла поворота вала в код.

После проведения масштабирования блок 20 устанавливает коммутаторы 10 и 12 в исходное положение.

Входы счетчика 11 подключаются к выходам формирователя 7 и блока 9, а выход счетчика 11 — к входам формирователей 13 и 14.

В реверсивном счетчике 11 формируется код, пропорциональный угловому положению ротора СКВТ 1, связанного с объектом перемещения.

Таким образом, в результате компенсации погрешности неравенства коэффициентов передачи СКВТ повышается точность преобразователя угла. .поворота вала в код. щрцщш . Заказ 1620/47 . Тираж 872 llognmcsoe ф лнад ää а а п, р.ужгород, .ул.Проектная, 4