Функциональный преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к устройствам преобразования угла поворота вала в цифровой код угла с синуснокосинусными вращающимися трансформа-торами . С целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет масштабирования выходного кода в ограниченном диапазоне углов и повышения быстродействия преобразователь содержит СКБТ 1, определитель 2 октантов, аналоговьй коммутатор 3 и АЦП 4, код на выходе которого равен тангенсу угла поворота вала СКВТ 1 в пределах соответствующего октанта. Величина этого кода управляет количеством тактов суммирования константы, поступающей с щины 15 константы в накапливающий сумматор 7. Накапливающие сумматоры 5 и 6, а также элементы 2 ИЛИ 8 и.9, инвертор 10,D-триггеры 11 и 12, элемент НЕ 32, элементы 2И 31, 34 - 37, элементы 2ШШ 28 и 50 служат для выработки величин и VChl цифрового кода, соответствующих проекциям вектора начальных условий, вращение которого интерпретирует процесс преобразования. С выходов сумматоров 5 и 6 эти величины поступают на логический блок, содержащий инверторы 16, ,.., 21, 27, элементы 4И 22 - 25, элемент 4ИЛИ 26, элемент НЕ 33, элементы 2И 38 - 45, элементы 2ИЛИ 46-49. Логический .сигнал с выхода логического блока (Л lfcf-- J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (504 Н 03 /48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«1 . 7 . ) л .

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3787443/24-24 (22} 01. 09. 84 (46) 15.03.86. Бюл. И - 10 (72) Б.А.Кудряшов, Ю.С.Смирнов и А.Б.Шишков (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1080174, кл. С 08 С 9/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

И 875421, кл. С 08 С 9/04, 1980. (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к устройствам преобразования угла поворота вала в цифровой код угла с синуснокосинусными вращающимися трансформа-. торами. С целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет масштабирования выходного кода в ограниченном диапазоне углов и повышения быстродействия преобразователь содержит СКВТ 1, определитель 2 октантов, аналоговый коммутаÄÄSUÄÄ 1218465 A тор 3 и АЦП 4, код на выходе которого равен тангенсу угла поворота вала СКВТ 1 в пределах соответствующего октанта. Величина этого кода управляет количеством тактов суммирования константы, поступающей с шины 15 константы в накапливающий сумматор 7. Накапливающие сумматоры 5 и 6, а также элементы 2 ИЛИ 8 и .9, инвертор 10, 1)-триггеры 11 и 12, элемент HE 32, элементы 2И 31, 34

37, элементы 2ИЛИ 28 и 50 служат для выработки величин уСь и У(3 цифрового кода, соответствующих проекциям вектора начальных условий, вращение которого интерпретирует процесс преобразования. С выходов сумматоров 5 и 6 эти величины поступают на логический блок, содержащий инверторы 16, ..., 21, 27, элементы 4И 22 — 25, элемент 4ИЛИ 26, элемент НЕ 33, элементы 2И 38 — 45, элементы 2ИЛИ 46 — 49. Логический .сигнал с выхода логического блока управляет прохождением на тактовые входы сумматоров 5, 6 и 7 иЭ -триггеров 11 и 12 тактовых импульсов от генератора 13 тактовых импульсов, причем таким образом, что изменение yr218465 ла поворота вектора к и, gpn) до совпадения с преобразуемым углом всегда происходит в направлении меньшей разности углов и не более чем на величину +180 . 1 ил.

1

Изобретение относится к устройствам преобразования угла поворота вала в цифровой код угла с синусно-косинусными вращающимися трансформаторами. .Целью изобретения является расши- 5 рение функциональных возможностей преобразователя эа счет масштабирования выходного кода в ограниченном диапазоне углов и повышение его быст родействия.

На чертеже представлена блоксхема преобразователя.

Преобразователь содержит СКВТ 1, определитель 2 октантов, аналоговый коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, накапливающие сумматоры 5, 6 и 7, элементы 2ИЛИ 8,. 9, инвертор 10, D-триггеры 11, 12, генератор 13 импульсов, элемент 2И 14, шину 15 константы, инверторы 16 — 21,. элементы 4И 22 — 25,. элемент 4ИЛИ 26, инвертор 27, элемент 2ИЛИ 28, шину 29 выходного кода, шину 30 выбора режима, элемент 2И 31, элементы НЕ 32, 33 элементы 2И 34 — 45, элементы 2ИЛЙ 46 - 50.

Преобразователь работает следую- . щим образом.

Определитель 2. октантов, сравнивая выходные напряжения СКВТ 1 мжду З0 собой и с нулевым уровнем, формирует код октантов, первому октанту присваивается код 000. По известному номеру октанта аналоговый коммутатор 3 формирует сигналы, пропорциональные синусу и косинусу угла о, приведенного в первый октант по следующим зависимостям:

sing=/sina(/11

„,ув 1,4,5 и 7-ом октанcos =/ñoÛ/J

40 тах, s м13=/соз41/1 уво 2,3,6 и 8-ом октанcos =/выло(У тах.

Линейный аналого-цифровой преобразователь 4 формирует код tgp, при этом в качестве эталонного сигнала

2 используется сигнал, пропорциональный cosP„ в качестве измеряемого—

sing. Накапливающий сумматор 5 (6,7) на каждый импульс, поступающий на тактовый вход Т, производит суммирование своего содержимого с числом на его входе В и запоминание полученной суммы. Генератор 13 формирует непрерывную последовательность им- . пульсов, к которой не предъявляется требований по стабильности частоты.

Триггеры 11, 12 выполняют функцию элементов задержки на один такт. По шине 15 на вход В накапливающего сумматора 7 подается двоичный код константы C=E arctg 2, где ш— смещение разрядной сетки входов В накапливающих сумматоров 5 6 относительно входов А1 E — - масштаб преобразования. По шине 30 поступает логический сигнал, определяющий вид переключательной функции F на выходе инвертора 27 и значение начальных условий накапливающих сумматоров 5,6.

При нулевом значении сигнала на шине 30 выбора режима вид переключательной функции и значение начальных условий накапливающих сумматоров 5 6 такие же, как в известном устройстве. При единичном значении сигнала по шине 30 F соответствует выражению

F=.с44,7„(п-1) Y, (novo(X fn-1)« «Х o(nlvQ „Y(,п-1) У„(n)vga(„X (и-11«

«Х (п), начальные условия в первом и втором квадрантах (с(-О) в нечетных октантах (o(=0) задаются равными Y(og =

tgp, X joan=1 в четных — Y(o)=1

#Co)=tgP, а в третьем и четвертом квадрантах .(о(=l) в нечетных октаитах — УГО)=1, Xfoj=tgp, в четных—

У1 o3=tgp, ХГо3=1,.

По мере поступления импульсов на входы Т накапливающих сумматоров 5,6 производится решение системы разностных уравнений

7(n)=Y(n-1)-КХ(п-1); Х (п1 =Х (n-1 J +KY (п-17, Y (n) = „+„).1.

X (n1 = (1+K2 г"|г 1гХгЕо1 +Y (o7

1218465 4 где К=2

Геометрическая интерпретация процесса решения есть вращение вектора, заданного координатами

) s in(п arc tgK-are tg Y(î J /Х (03);, cos(n arctgK-arctgY(ol/X(o)) Единичное значение сигнала на шине 30 выбора режима разрешает прохождение старшего разряда кода октантов с(через элемент 2И 31 на первые входы элементов 2И 36, 35 непосредственно и через элемент НЕ 32 на первые входы элементов 2И 34, 37.

При этом в начале цикла преобразования в накапливающие сумматоры 5 и 6 записываются числа, которые приходят на их входы А. В первом и втором квадрантах (c(=0) в нечетных октантах (о(=О) на вход А накапливающего сумматора 5 с выхода элемента 2ИЛИ 28 поступает код tgp, а на вход А накапливающего сумматора 6 с выхода элемента 2ИЛИ 50 — код единицы, в чет ных октантах (с(=1) — наоборот.

В третьем и четвертом квадрантах (с4=1) в нечетных октантах на вход А

F=ot,d.,Y, (n-1) 7„(n) va(,ä, Хо(и-1) Х

После задания начальных условий выходным сигналом инвертора 27 разрешается прохождение импульсов генератора 13 через элемент 2И 14 на тактовые входы накапливающих сумматоров 5,6,7 и триггеров 11, 12.

По мере поступления импульсов происходит вращение вектора начальных условий, заданного своими проекциями X(n), У(п) по часовой стрелке до момента соответствующей смены знака одной иэ переменных X(n), Y(n), Если угол р(находится в первом и четвертом квадрантах, то вращение продолжается до момента изменения знака переменной Y с "+" на "-", если во втором и третьем квадрантахто до изменения знака Х с "+" на "-".

Момент смены знака фиксируется на выходе инвертора 27: логический уровень становится равным нулю и запрещается дальнейшее прохождение импульсов через элемент 2И 14. Число рабочих тактов И=3/агс Е2 в первом и втором квадрантах и М=(360 -с0

/arctg2 в третьем и четвертом квадрантах. Одновременно с вращением вектора производится N-кратное суммирование в накапливающем сумматоре 7 константы C=f arctg2, тем накапливающего сумматора 5 поступает код единицы, а на вход А накапливающего сумматора 6 — код tgp, в четных октантах — наоборот. В знаковые разряды накапливающих сумматоров 5 6 и триггеры 11, 12 записываются нули, что соответствует положительным на15 чальным значениям переменных Х и Y.

В накапливающий сумматор 7 в начале цикла записывается код нуля.

Одновременно единичное значение сигнала по шине 30 выбора режима открывает по первым входам соответствующие схемы .совпадения на элементах 39—

45, при этом на третьи и четвертые входы элементов 4И 24 и 22 поступают сигналы соответственно Y (и), YðÑn-1) и Y,(n), Х (и-1) с выходов элементов 2ИЛИ 46 — 49. На выходе инвертора 27 F принимает вид (n) vd g Y (n- 1, У, (п) vy X, (n- 1) X f n) . г самым в конце цикла преобразования на шине 29 формируется двоичный код угла Г а в первом и втором квадрантах или двоичный код угла Г(360 Хз() в третьем и четвертом квадрантах, а знак кода однозначно определяется значением старшего разряда о(кода .О октантов.

Поскольку вращение вектора начальных условий происходит в пределах половины круга, а в известном устройстве — в пределах полного круга, максимальное время преобразования уменьшается в 2 раза,.что повы.шает быстродействие предложенного преобразователя.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходы которого подключены к входам определителя октантов и информационным входам аналогового коммутатора, выходы которого подключены к входам аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первым входам первого ,и второго элементов 2ИЛИ, выход определителя октантов подключен

1218465

ВНИИПИ Заказ 1138/60 Тираж 818 Подписное филиал IIIHI "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 к управляющему входу аналогового коммутатора, второму входу первого эЛемента 2ИЛИ и через первый инвертор — к второму входу второго элемен5 та 2ИЛИ, выход определителя октантов подключен к первым входам первого и второго элементов 4И, к вторым входам второго и четвертого элементов 4И, через второй инвертор к первым входам третьего и четвертого элементов 4И, а через третий инвертор — к вторым входам первого и третьего элементов 4И, выходы элементов 4И подключены к входам элемента 4ИЛИ, выход которого через четвертый инвертор.подключен к первому входу первого элемента 2И, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов, выход первого элемента 2И подключен к тактовым входам первого, второго и третьего накапливающих сумматоров и первого и второго 3 -триггеров, выход первого накапливающего сумматора подключен 25 к первому информационному входу второго накапливающего сумматора, инфор. мационному входу первого g -триггера, третьему входу третьего элемента 4И и входу пятого инвертора, первый вы- 3О ход второго накапливающего сумматора подключен к первому информационному входу первого накапливающего сумматора, второй выход второго накапливающего сумматора — к информационному

35 входу второго ) -триггера, третьему входу первого элемента 4И и входу шестого инвертора, выход второго

D-триггера подключен через седьмой инвертор к четвертому входу первого 40 элемента 4И, выход первогоВ -триггера через восьмой инвертор — к четвертому входу третьего элемента 4И, выход третьего накапливающего сумматора подключен к шине выходного кода, а информационный вход — к шине константы, отличающийся тем,. что, с целью расширения функциональных возможностей за счет масштабирования выходного кода в ограниченном диапазоне углов и повышения его быстродействия, в него введены тринадцать элементов 2И, шесть элементов 2ИЛИ, два инвертора и шина выбора режима, которая подключена к первым входам второго, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов 2И и через девятый инвертор — к первым входам седьмого, восьмого, девятого и десятого элементов 2И, выход второго элемента 2И подключен к первым входам одиннадцатого и двенадцатого элементов 2И и через десятый инвертор — к первым входам тринадцатого и четырнадцатого элементов 2И, выходы третьего и седьмого, четвертого и восьмого, пятого и девятого, шестого и десятого, одиннадцатого и тринадцатого, двенадцатого и четырнадцатого элементов 2И подключены соответственно к входам третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов 2ИЛИ, выход второго элемента 2ИЛИ подключен к вторым входам одиннадцатого и четырнадцатого элементов 2И, выход первого элемента 2ИЛИ подключен к вторым входам двенадцатого и тринадцатого элементов 2И, второй вход второго элемента 2И подключен к выходу определителя октантов, выходы восьмого и седьмого элементов 2ИЛИ подключены к вторым информационным входам соответственно первого и второго накапливающих сумматоров, вторые входы третьего, пятого, восьмого и десятого элементов 2И вЂ” к выходам соответственно восьмого, седьмого, шестого и пятого инверторов, вторые входы четвертого и шестого элементов 2И вЂ” к выходам соответственно первого и второго накапливающих сумматоров, вторые входы седьмого и девятого элементов 2И вЂ” к выходам соответственно второго и первогоЭ -триггеров, выходы третьего и четвертого элементов 2ИЛИ подключены соответственно к третьему и четвертому входам второго элемента 4И, а выходы пятого и шестого элементов 2ИЛИ вЂ” соответственно к третьему и четвертому входам четвертого элемента 4И.