Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах, а также в системах автоматического управления для формирования информации об угловом положении объектов контроля и управления. С целью повышения точности преобразователя код, соответствующий тангенсу угла поворота синусно-косинусного вращакнцегося трансформатора 2 (СКВТ), определяется в пределах октанта .номер которого определяется в селекторе 4 октантов за время to . Через коммутатор 5 к интегратору 6 подключаются поочередно большее из выходных напряжений блока 3 амплитудных детекторов на время L, , меньшее из них - на время t . Времена задаются распределителем импульсов. ВремяТх достижения выходного напряжения интегратора 6 нулевого значения, которое фиксируется нуль-органом 7, определяет приращения тангенса угла и заполняется импульсами генератора 1 импульсов через элемент И 8, что позволяет определить код приращения тангенса угла поворота, который фиксируется в счетчик.е 9. По значению кода приращения тангенса угла поворота, который используется как адресный код для ПЗУ, определяется код приращения угла. Эти приращения преобразуются в число с помощью элемента И 11 и суммируются в счетчике 12, образуя код угла поворота ротора СКВТ 2 в пределах октанта, номер которого определен в селекторе 4 октантов. 2 ил. с € (Л ю со СП 4 СО

„„SU„„1213543

1511 4 Н 03 М 1/50

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ.И ОТКРЫТИЙ (21) 3674345/24-24 (22) 15.12.83 (46) 23.02.86. Бюл.1Ô 7 (?1) Опытное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Института металлофизики

АН УССР (72) А.N,Êàö, А.Е.Демкин и Е.И.Берсудский (53) 681.325(088.8) (56). Авторское свидетельство СССР

Ф 855711, кл. 1," 08 С 9/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 970417, кл. С 08 С 9/04, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах, а также в системах автоматического управления для формирования информации об угловом положении объектов контроля и управления. С целью повышения точности преобразователя код, соответствующий тангенсу угла поворота синусно-косинусного вращающегося трансформатора 2 (СКВТ), определяется н пределах октанта,номер которого определяется в селекторе 4 октантов за время . Через коммута тор 5 к интегратору 6 подключаются поочередно большее из выходных напряжений блока 3 амплитудных детекторов на время,, меньшее из них — на время . Времена задаются

1 м распределителем импульсов. Время lq достижения выходного напряжения интегратора 6 нулевого значения, которое фиксируется нуль-органом 7, определяет приращения тангенса угла и заполняется импульсами генератора l импульсов через элемент И

8, что позволяет определить код приращения тангенса угла поворота, который фиксируется в счетчике 9.

По значению кода приращения тангенса угла поворота, который используется как адресный код для ПЗУ, определяется код приращения угла. Эти приращения преобразуются в число с помощью элемента И 11 и суммируются в счетчике 12, образуя код угла поворота ротора СКВТ 2 в пределах октанта, номер которого определен в селекторе 4 октантов, 2 ил.

1213

3

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах, а также в системах автоматического управления для формирования информа ции об угловом положении объектов контроля и управления.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

На фиг.l предстч;пена блок-схема преобразователя; иа фиг.2 — временная диаграмма, иллюстрирующая работу интегратора во взаимодействии с коммутатором, нуль--органом и распределителем импульсов.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, синусно-косинусный. вращающийся трансформатор (СКВТ) 2, блок 3 амплитудных детекторов, 20 селектор 4 октантов, коммутатор 5, интегратор 6, нуль-орган 7, элемент

И 8, первый счетчик 9, постоянное запоминающее устройство 10, элемент

И ll, второй счетчик 12, распределитель 13 импульсов.

Преобразователь работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов формирует две последовательности импульсов на своих выходах. Тактовые импульсы высокой частоты на r.;„". Ioì из выходов генератора 1 используются для управ ленич устройством в целом. Импульсы с длительностью, кратной заданному числу периодов тактовых импульсов, с другого выхода генератора 1 подаются на входную обмотку CKBT 2. Они же используются для управлен.::; блоком 3 амплитудных детекторов. На блок 3 поступают сигналы синуснои

40 и косинусной обмоток трансформатора

2. Постоянные напряжения, соответствующие амплитудам сигналов на выходных обмотках трансформатора 2, получают на аналоговых запоминающих элементах, на которых построены блок 3, путем фиксации напряжений этих обмоток в моменты, совпадающие с серединой временных интервалов питающих импульсов.

В результате на выходе блока 3 формируютсч постоянные напряжения, величины котopblx пропорциональны, иЫ, — sihoL, cos5.и Созе (о — угол поворота вала). 55

Последовательность выполнения операций по преобразованию сигналов трансформатора 2 в цифровой код

543 ъ л

Ц "л

JL л

112 и + Ц3 "х Оу где Uq Ug u Ug — напряжения, подаваемые на интегратор, соответственп. - n. но в циклах 4

Учитывая, что в соответствии с описанным порядком работы коммутато» ра 5 U< > О, Ог < ОО, U =. -Uq, а также постоянное соотношение длил л,л тельностей циклов „ и

A. и

= K . ь z и приняв длительность | за единицу, получаем л

U2/0.1 = к? Ех Ъ т.е. отношение напряжений выходных обмоток датчика может быть представ лено длительностью импульса, начин нающегося по окончании цикла ь ь и заканчивающегося при снижении угла задается распределителем 13 импульсов, на вход которого поступают тактовые импульсы генератора 1. л

В цикле бо распределитель 13 импульсов воздействует на селектор 4 октантов, который путем анализа знаков выходных напряжений блока 3, а также соотношения величин этих напряжений формирует три старших двоичных разряда кода угла, определяющих октант полного угла поворота. л

В следующем цикле импульсы распределителя 13 воздействуют на коммутатор 5, которь1й в соответствии с кодом октанта подает на вход интегратора 6 одно из четырех напряжений блока 3. Логика работы коммутатора 5 построена таким образом, л что в цикле 1 на вход интегратора

6 подается большее по величине напряжение с положительной полярностью, В следующем цикле L z коммутатор 5 подает на интегратор 6 меньшее напряжение с противоположной л полярностью. В последнем цикле ьз на интегратор подается снова большее напряжение, но отрицательной полярности. Интегрирование в последнем цикле L ведется до тсх пор, пока напряжение на выходе интеграто» ра б не установится равным нулю, что определяет длительность промежутка времени y (фиг.2). При подключении постоянного напряжения U в течение времени ь к входу интеграл тора 6 на нем устанавливается напряжение, пропорциональное проиэвеи денню U ь . Исходя из этого, для трех циклов интегрирования (фиг.2) можно записать

1213543

t0

20 положительного напряжения интет ратора 6 до нуля.

Так как напряжения U1 и !) соответствуют выходным напряжениям синусной или косинусной обмоток СКВТ в зависимости от октанта, длительность 1. характеризует тангенс угла для 1-о, 4-о, 5-о или 8-о октантов или котангенс угла для

2-о, З-о, 6-о или 7-о октантов, т.е. в. тех октантах, где эти функции угла не превышают по модулю единицу.

В силу неизбежных погрешностей в определении принадлежности угла

° определенному октанту, которые могут проявляться на границах между смежными октантами, отношение 0 ь /LJ

1 может превышать единицу. Учитывая, что минимальное значение 1. равно г нулю, для того, чтобы в указанных зонах не наблюдалось дополнительных погрешностей, значение K$ выбирают несколько больше единицы (1,011,02 ). Момент достижения напряжением интегратора 6 нулевого значения в цикле tg фиксируется нуль-органом 7.

Сигнал нуль-органа 7 переключает коммутатор 5 на режим автоматической коррекции смещения (дрейфа) интегратора, а также поступает на вход элемента И 8. На другой вход блока

8 йодаются тактовые импульсы генератора 1 на выход в течение времени х от начала импульса 1 з до появления импульса от нуль-органа 7.

Тактовые импульсы, прошедшие через блок 8, поступают на счетчик 9, который используется как регистр адресного кода для ПЗУ 10 которое необходимо для функционального преобразования кода тангенса (котангенса) в код угла. Для экономичной реализации функция преобразования представляется в форме приращений.

Каждый новый тактовый импульс от блока 8 рассматривается как прираще-. ние аргумента — тангенса (котангенса ) угла. Этому приращению ставится в соответствие приращение функции угла, которое также представляется импульсами, количество которых пропорционально величине приращения угла (число-импульсный код). Приращение угла зависит от величины аргумента, т.е. от порядкового номера импульса в той серии, которая формируется блоком 8. Порядковый номер импульса (величина аргумента) опре25

55 деляется кодом на счетчике 9. По этому коду из ПЗУ 10 считывается соответствующий код приращения угла.

Далее этот код преобразуется в число импульсов приращения угла с помощью элемента И 11. Для получения собственно угловых показаний эти приращения суммируются в счетчике !2.

Счетчик 12 перед началом формирования нового кода устанавливается передним фронтом импульса 1 в исходное состояние, определяемое кодом октанта от селектора 4 октантов дополненным кодом смещения от границы октанта, который задается отличием коэффициента К"; от единицы. Код октанта, поступающий на счетчик 12, определяет также направление счета импульсов сложение или вычитание).

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код,, содержащий генератор импульсов, синусно-косинусный вращающийся: трансформатор, селектор октантов, выход которого подключен к первому информационному входу коммутатора, постоянное запоминающее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок амплитудных детекторов, интегратор, нульорган, два элемента И, два счетчика и распределитель импульсов, выходы синусно-косинусного вращающегося трансформатора подключены к входам блока амплитудных детекторов, первый выход которого подключен к первым информационным входам селектора октантов и коммутатора, выход которого чЕрез последовательно соединенные интегратор и нуль-орган подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через последовательно соединенные первый счетчик и постоянное запоминающее устройство подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к информационному входу второго счетчика, выход которого является выходом преобразователя, второй выход блока амплитудных детекторов подключен к вторым информационным входам коммутатора и селектора октантов, выход которого подключен к входу предустановки второго счетчика, выход нуль-органа подключен к перво1213543 унт.

0,707

Составитель В.Подолян

Редактор О.Головач Техред Ж.Кастелевич

Корректор Т.Колб

Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 786/61

Филиал IIIIII "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 му управляющему входу коммутатора, выход первого элемента И подключен к второму входу второго элемента

И, первый выход генератора импульсов подключен к второму входу первого элемента И и входу распределителя импульсов, первый выход которого подключен к управляющему входу селектора октантов, второй, третий и четвертый выходы распределителя импульсов подключены к второму, третьему и четвертому управляющим входам коммутатора, четвертый выход распределителя импульсов подключен к входу синхронизации второго счетчика и третьему входу первого элемента И, второй выход генератора импульсов подключен к входу синусно-косинусного вращающегося транс10 форматора и управляющнему входу блока амплитудных детек— торов.