Преобразователь угла поворота вала в код

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ 3

РЕСПУБЛИК (19) (14) 4(51) Н 03 M 1/46

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3678313/24-24 (22) 23. 12.83 (46) 1 5. 06. 85. Бюл .. Ф 22 (72) В,Б.Ибрагимов (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 591900, кл. G 08 С 9/04, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

В 796889, кл. С 08 С 9/04, 1979 (прототип).

Х (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА IIOBOPOTA ВАЛА В КОД, содержащий генератор, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика угла, источник эталонного напряжения, выход которого соединен с первым входом нуль-органа, блок преобразования напряжения в код, выход которого подключен к последовательно соединенным регистру и постоянному запоминающему устройству, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя,, в него введены коммутатор, блок вы" борки и хранения, первый и второй элементы задержки и селектор октанта, первый вход которого соединен с выходом генератора, второй и третий входы - с соответствующими выходами синусно-косинусного датчика угла и подключены.к информационным входам коммутатора, первый и второй выходы селектора октантов подключены соответственно к управляющему входу коммутатора и к первому управляющему входу регистра, первый выход коммутатора через блок выборки и хранения подключен к информационному входу блока преобразования напряжения в код, а второй выход непосредственно — к второму входу нульоргана, выход которого соединен с управляицим входом блока выборки и хранения и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом блока преобразования напряжения в код и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к второму управляющему входу регистра.

1162043

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах для построения преобразователей угла— код с синусно-косинусными датчиками угла.

Известен преобразователь угла в код, содержащий генератор, выход которого соединен с входом синусно- 1О косинусного датчика угла, последовательно соединенные блок преобразбвания напряжения в код и блок переда- чи кода, коммутатор и селектор октанта, первый вход которого соединен с выходом генератора, второй и третий входы — с соответствующими выходами синусно-косинусного датчика угла и информационными входами коммутатора, а выходы — с управляющими входами щ блока передачи кода и коммутатора, выход коммутатора подключен. к входу бдока преобразования напряжения в код, а третий выход селектора октанта через блок констант — к первому входу блока сложения кодов, второй вход которого соединен с выходом блока передачи кода, а выход является выходом преобразователя (1) .

Недостатком такого преобразовате- M ля является невысокая точность, обусловленная погрешностью нелинейности преобразования.

Наиболее близким техническим решением к данному является преобразо- З5 ватель угла поворота вала в код, содержащий генератор, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика угла, источник эталонного напряжения, выход которого соеди- 4О нен с первым входом нуль-органа, блок преобразования напряжения в код, подключенный к последовательно соединенным регистру и постоянному sanoминающему устройству, второй вход нуль-органа подключен к первому выходу синусно-косинусного датчика угла, второй выход которого соединен с входом блока преобразования напряжения в код, управляющий вход регистра соединен с выходом нуль-органа (2 .

Недостатком такого преобразователя является динамическая погрешность, вызванная конечным быстродействием М аналого-цифрового преобразования выходного напряжения синусно-косинусного датчика угла.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя угла поворота вала в код.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика угла, источник эталонного напряжения, выход которого соединен с первым входом нуль-органа, блок преобразования напряжения в код, выход которого подключен к последовательно соединенным регистру и постоянному запоминающему устройству, введены коммутатор,. блок выборки и хранения, первый и второй элементы задержки и селектор октанта, первый вход которого соединен с выходом генератора, второй и третий входы †.с соответствующими выходами синусно-косинусного датчика угла и подключены к информационным входам коммутатора, первый и второй выходы селектора октантов подключены соответственно к управляющему входу коммутатора и к первому управляющему входу регистра, первый выход коммутатора через блок выборки и хранения подключен к информационному входу блока преобразованяи напряжения в код, а второй выход непосредственно к второму входу нульоргана, выход которого соединен с управляющим входом блока выборки и хранения и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом блока преобразования напряжения в код и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к второму управляющему входу регистра.

Сущность технического решения заключается в фиксации мгновенного значения выходного напряжения синусно-косинусного датчика угла (в момент времени t соответствующий срабатыванию нуль-органа), аналогоцифрового преобразования (в момент времени t2 отстоящий OT t) Ha врел мя а, равное апертурному времени блока выборки.и хранения) и записи результата указанного преобразования (в форме прямого или обратного кода - в зависимости от номера октанта) в регистр (в момент времени t отстоящий от t на время gt, равное длительности цикла измерения в блоке преобразования напряжения в код. з 1162

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит генератор 1, выход которого соединен с входом синусно-косинусного датчика угла (СКДУ) 2, источник 3 эталонного напряжения, выход которого соеди" нен с первым входом нуль-органа 4, и селектор 5 октанта, первый вход которого соединен с выходом генера- 10 тора, второй и третий входы — с соответствующими выходами СКДУ и информационными входами коммутатора

6, первый и второй выходы селектора октантов подключены соответствнно к управляющему входу коммутатора

6 и первому управляющему входу регистра 7, первый выход коммутатора

6 через блок 8 выборки и хранения подключен к информационному входу блока 9 преобразования напряжения в код, а второй выход непосредственно — к второму входу нуль-органа 4, выход которого соединен с управляющим входом блока 8 выборки и хранения и входом элемента 10 задержки, выход которого соединен с управляющим входом блока 9 преобразования напряжения в код и входом элемента

11 задержки, выход которого подклю-. чен к второму управляющему входу регистра 7, выход которого подключен к постоянному запоминающему устройству (ПЗУ) 12.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Напряжение Uä питания, формируемое генератором 1, подается на обмотку возбуждения СКДУ 2, при этом с выходных обмоток СКДУ снимаются нап40 ряжения U<, U переменного тока, промодулированные по амплитуде в функции косинуса и синуса угла ( поворота вала.

Напряжения Н1, U подаются на се- 45

Ф лектор 5, который по результатам анализа знака фазы (относительно U ) и соотношения амплитуд этих напряжений определяет октант угла поворота

В зависимости от номера октанта 50 коммутатор 6 управляющим сигналом с первого выхода селектора 5 устанавливается в положение, при котором к нуль-органу 4 в 1, 4, 5 и 8 октантах подключается напряжение U1, а к ин- у формационному входу блока 8 выборки и хранения подключается напряжение

U . Во 2, 3, 6 и 7 октантах к нуль043 4 органу 4 подключается напряжение U а к информационному входу блока 8 напряжение U .

В момент времени Т, соответствующий равенству поданных на входы нульоргана 4 напряжений U> и 11, где

U — эталонное напряжение с выхода источника 3, U; — выбранное посредством селектора 5 и коммутатора 6 выходное напряжение СКДУ, нуль-орган

4 срабатывает и импульс с его выхода подается на управляющий вход блока 8,при этом блок 8 переходит в режим "Запоминание" (до этого он работал в режиме Слежение ) и фиксирует мгновенное значение V > поданного на его информационный вход напряжения U . Этот же импульс, задержанный элемейтом 10 на время о, равное апертурному времени блока 8, подается (В момент времени t2 = t + g ) на управляющий вход блока 9, который выполняет аналого-цифровое преобразование напряжения U Импульс с выхода элемента 10, задержанный элементом 11 на время Ь t, где d t — длительность цикла измерения в блоке 9, подается (в момент времени и = С +

+ ht) на второй управляющий вход регистра 7 и разрешает считывание цифрового эквивалента U1+, сформированного блоком 9 за время p t в форме прямого или обратного кода, что зависит от номера октанта (в нечетных октантах — в форме прямого кода, в четных . — в форме обратного кода).

Номер октанта определяется селектором 5, управляющий сигнал с второго выхода которого подается на первый управляющий вход регистра 7, устанавливая его в соответствующее положение. Каждому значению кода, подаваемого с выхода регистра 7 на адресный вход ПЗУ 12, соответствует код истинного значения угла поворота (, так как в указанное ПЗУ заложена калибровочная таблица, учитываю. щая нелинейность характеристики преобразования и построенная таким образом, чтобы обеспечивалась линей- . ная зависимость между вьмодным кодом и значением входного параметра Cg

Например, в 1-м октанте (U

= U, V1 = U ) в момент времени соответствующий выполнениюравенства.

U: = П созга 1, cos g (1) фиксируется блоком 8 мгновенное значение напряжения U, = Uqcos M t, sin(p, 1162043

Составитель А.Смирнов

Редактор О.Колесникова Техред М.Гергель Корректор Г.Решетник

Заказ 3976/55

Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 которое с учетом (1) можно представить в следующем виде:

U = U tgy (2)

Это напряжение кодируется в блоке 9, а результат кодирования в форме прямого кода N = F(tg y) заносится в регистр 7. В ПЗУ 12 заложена калибровочная таблица вида агс tg N, поэтому на его выходе имеем код, связанный с углом (р линейной зависимостью.

В остальных октантах процесс измерения осуществляется аналогично, при этом результат измерения не зависит от амплитуды, формы и частоты напряжения U< питания.

В преобразователе используются стандартные цифровые элементы. В частности, коммутатор 6 выполнен на интегральных микросхемах К 143 KTI

5 (два корпуса), блок 8 выборки и хранения выполнен в виде операционного усилителя типа К 140 УД 12 с переключаемым генератором тока, элементы задержки выполнены в виде интег10 рального компаратора 521 САЗ с запоминающим конденсатором на входе, селектор октанта выполнен на базе фаэовьи детекторов и компаратора.

15 . Экономический эффект от исполь,зования преобразователя определяется его техническим преимуществом.