Синусно-косинусный преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к преобразователям угла поворота вала в код, и может быть использовано в системах автоматического управления перемещением рабочих органов многокоординатных станков с числовым программным управлением, J нипуляторов, роботов, с целью повышения точности синусно-косинусного преобразователя угла поворота вала в код сигналы с выходов датчика 1 угла поступают на реверсивный регистр 6 и блок 2 определения направления вращения, выходные сигналы .которого позволяют вьщелить знаки синуса и косинуса блоком 10, в реверсивном счетчике 9 формируется код квадранта сигналами с выхода блока 8 управления реверсивньм счетчиком и блока 2, в зависимости от информации блоков 2 и 7 определяется положение единихда в реверсивном регистре 6, выходной код которого определяет код синуса и косинуса угла внутри квадранта с помощью дешифратора 5, который переписьшается в регистры 3 и 4. 3 з.п. ф-лы, 5 ил. СП N9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И

РЕСПУБЛИК (51« 4 Н 03 М 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3764623/24-24 (22) 28.05.84 (46) 07,04,86, Бюл. В 13 (72) В.Ф. Давиденко, Г.А.Линкин, Г.И.Сергацкий и В,И.Блинов (53) 681,325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 607247, кл. G 08 С 9/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Ф 520607. кл. G 08 С 9/00, .1975. (54) СИНУСНО-КОСИНУСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к преобразователям угла поворота вала в код, и может быть использовано в системах автоматического управления перемещением рабочих органов многокоординатных станков с числовым программным уйравлением,ма.„Я0„„1223363 А. «» нипуляторов, роботов. С целью повышения точности синусно-косинусного преобразователя угла поворота вала в код сигналы с выходов датчика 1 угла поступают на реверсивный ре гистр 6 и блок 2 определения направления вращения, выходные сигналы .которого позволяют выделить знаки синуса и косинуса блоком 10, в ре-, версивном счетчике 9.формируетсякод квадранта сигналами с выхода блока 8 управления .реверсивным счетчиком и блока 2, в зависимости от информации блоков 2 и 7 определяется положение единицы в реверсивном регистре 6, выходной код которого определяет код. синуса и косинуса угла внутри квадранта с помощью дешифратора 5, который переписывается в регистры 3 и 4.

3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1223363

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к преобразователям угла поворота вала (нли оси) в дискретный код, и может быть использовано в системах автоматического управления перемещением рабочих органов многокоординатньгх станков с числовым программным управлением, манипуляторов, роботов.

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

На фиг. 1 представлена блок-схема, предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — разбивка квадранта окружности на десять фиксированных направлений и дискретные проекции их (функции синуса и косинуса) на оси координат; на фиг. 3 — схема, иллюстрирующая синтез дешифратора для трех разрядных регистров синуса и косинуса;.на фиг, 4 — диаграмма выходных сигналов импульсного датчика угла поворота вала; на фиг. 5 — пример выполнения

25 блока определения направления враще-. ния по выходным сигналам датчика..

Преобразователь угла поворота вала в код содержит датчик 1 угла (фиг.1), блок 2 определения направления вращения, регистры Зи 4 кодов синусаи коси- ЗО нуса соответственно, дешифратор 5,реверсивныйрегистр 6, блок 7управления ререрсивным регистром, блок 8 управления реверсивным счетчиком квадрантов, реверсивный счетчик 9, блок 10 выделе- 35 ния знаков синуса и косинуса, элементы ИЛИ 11 и 12, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 13, инвертор 14, триггера 15 и 16 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 и 18, элементы И 19 и 20, инвертор 21, эле- 4О ментИЛИ 22,элементИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23, регистр 24 знака косинуса, регистр 25 знака синуса, элементы ИЛИ 26 — 28, триггеры 29 и 30.

Устройство работает следующим 45 образом.

Ф

С выходных каналов датчика 1 на вход блока 2 определения направления вращения поступают,две последовательности импульсов, а на реверсивный ре- 50 гистр 6 с одного из каналов — одна последовательность импульсов. На фиг. 4 показана диаграмма выходных сигналов sin cos укаэанного датчика. Пусть импульсы одной последова- 55 тельности (cos) сдвинуты относительно импульсов другой последовательности (sin) на четверть периода пои вращении вала s ту или иную сторону (фиг, 4). Тогда на выходе блока 2 определения направления вращения устанавливается потенциальный сигнал, логический уровень которого соответствует тому или иному направлению вращения. Блок 2 может быть выполнен в виде динамического триггерного устройства (0- или I — К-триггера), где к синхройизирующему входу подключают информационный канал, например, sin а на вход Р или ? (К) — другой канал импульсного датчика 1 угла поворота.

Из-за сдвига сигналов двух каналов по фазе фронту сигнала одного канала (sin), соответствуют разные логические уровни сигналов другого канала при противоположных направлениях вращения вала. Реверсивный регистр 6, выполняющий функции распределителя импульсов с перемещающейся по его разрядам информационной "единицей", воспринимает по счетному входу сигналы фиксированных направлений от датчика 1. Направление перемещения информационной "единицы" в реверсивном регистре 6 определяется блоком 7 управления реверсивным регистром, в котором выход элемента

ИЛИ 11 управляет движением "единицы" слева направо,, а выход элемента

ИЛИ 12 — ее перемещением справа налево. В блоке 7 управления реверсивным регистром 6 реализуются логические функции х=а+В+ с;

y=a+B+d, где х — управляющий сигнал "единицы" слева направо; у — управляющий сигнал "единицы" справа налево; а — сигнал блока определения направления вращения-;

 — сигнал состояния младшего разряда реверсивного счетчика 9квадрантов; с — сигнал состояния крайнего левого разряда реверсивного регистра 6;

d — сигнал состояния крайнего правого разряда реверсивного регистра 6.

Изменение состояния реверсивного счетчика 9 (квадрантов) происходит от сигнала, поступающего на его счетный вход и вырабатываемого блоком Й управления реверсивным счетчиком 9 при решении логического уравнения.

= (d + е) а + (f + с) а, 1223363 (1х2) 1 (1х2) (1хЗ) (1х2) 1 (1х2) (1хЗ) (1х4) (1хЗ) (2х2) 1 (2х2) (1хЗ) (1х4) (1х5) (1х4) (2хЗ) (4х2) 1 (4х2) (2хЗ) (1х4) (1x5) (1хб) (1х5) (2х4) (4хЗ) (8х2) 1 (8э2) (4хЗ) (2х4) (1х5) (1хб) 35

Формула изобретения где е — управляющий сигнал изменения состояния реверсивного счетчика 9 квадрантов; а — сигнал блока определения направления вращения; 5 с — сигнал состояния крайнего левого разряда реверсивного регистра 6; е - сигнал состояния второго разряда реверсивного регистра 6;

f — сигнал состояния предпоследнего разряда реверсивного регистра 6.

Направление счета в реверсивном счетчике 9 определяется сигналом блока 2 определения направления вращения. Сигналы знаков 15 функций синуса и косинуса вырабатываются при сравнении состояний разрядов реверсивного счетчика 9 квадрантов) в блоке 10 выделения знаков синуса и косинуса. 20

Информационная "единица", перемещающаяся по разрядам реверсивного регистра 6, поступает на один из входов дешифратора, и,таким образом, в

Правила построения и свойства треугольника следующие .

Треугольник структуры СКП делят симметрично на две половины колонкой единиц, соответствующих направлению е

45, для которого синус равен косинусу. 40

Номер строки треугольника устанавливают равным числу разрядов двоичного кода синуса и косинуса.

Каждый член строки треугольника должен быть представлен произведе-. 45 нием двух чисел, из которых первое равно количеству элементов ИЛИ, опре-о деляющих неразличимость значений синуса и косинуса для некоторых групп фиксированных направлений, а второе -50 число входов этих схем.

Члены полустроки в каждой половине образуют следующим образом. первый от любого края член как (1хп), второй и поеледующий как 2 (n-1-i), И где и — число разрядов двоичного синуса и косинуса, i = 0,...(n-Ç).

Связь числа фиксированных направлерегистры 3 и 4 синуса и косинуса за исываются в .двоичном коде числа, вы ражающие проекции фиксированного направления на координатные оси.

Формирование кодов синуса и косинуса осуществляется при этом беэ промежуточных преобразований. При этом может быть построен синусно-косинусный преобразователь с любой наперед заданной точностью.

Синусно-косинусный преобразователь реализует в. своей структуре разбивку окружности вала (оси) на квадранты и каждого квадранта - иа определенное и заранее установленное из условия требуемой точности число фиксированных направлений с одинаковым шагом дискретности по углу (например., 40 для шага 9 00, 88 для шага 4. 06 и т.д.). Связь между разрядами двоичного кода и числом фиксированных направлений выражается треугольником структуры синусно-косинусного преобразователя: ний преобразователя с числом разрядов двоичного кода выражается соотношением и-э

Я = 8fn + 2 x(n-1-i})..

iso

Конкретный пример синусно-косинусного преобразователя на десять фиксированных направлений представлен на фиг. 2 и 3.

1. Синусно-косинусный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий датчик угла и реверсивный счетчик,отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок определения направления вращения,два регистра кода синуса и коси нуса,дешифратор,реверсивный регистр, блок управления реверсивным регистром, блок управления реверсивным счетчиком, блок выделения знаков синуса и косинуса, а датчик угла вы- полнен синусно-косинусным, выходы дат1223363 чика угла соединены с первым и вторым входами блока определения направления вращения, синусный выход датчика угла подключен к первому входу реверсивного регистра, второй и третий входы

J которого подключены к первому и втому выходам блока управления реверсивным регистром, выходы всех разрядов реверсивного регистра подключены к входам дешифратора, выходы которого соединены с разрядными входами регистров кода синуса и косинуса, выходы двух младших и двух старших разрядов реверсивного регистра подключены соответственно к первому, второму, 15 третьему и четвертому входам блока управления реверсивным счетчиком, выходы младшего и старшегб разрядов реверсивного регистра подключены к первому и второму входам блока управле- 20 ния реверсивным регистром, первый выход реверсивного счетчика подключен к третьему входу блока управления: . реверсивным регистром и первому входу

:блока выделения знаков синуса и коси- 25 нуса, выход блока определения направления вращения соединен с четвертым входом блока управления реверсивным регистром, с управляншр м входом реверсивного счетчика и пятым входом 30 блока управления реверсивным счетчиком, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика, второй выход которого соединен с вторым входом блока выделения знаков си- З5 нуса и косинуса.

2.Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, блок управления реверсивным регистром содержит два элемента ИЛИ, инвертор, 4р элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИДИ, первый и второй входы которого являются третьим и четвертым входами блока управления реверсивным регистром, а выход соединен с первым входом первого эле-45 мента ИЛИ, второй вход которого asляется первым входом, а выход - первым выходом блока управления реверсивным регистром, выход элемента

ИСКЛЮЧй6ЩЕЕ ИЛИ через,инвертор лодключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого является вторым входом блока управления реверсивным регистром, а выход— вторым выходом блока управления реверсивным регистром.

3. Преобразователь по. и 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что блок управления реверсивным счетчиком содержит два триггера, два элемента

ИСЙНОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два элемента И, инвертор, элемент ИЛИ, выход которого является выходом блока управления реверсивным счетчиком, первый и второй входы первого и второго триггеров являются первым, вторым, третьим и четвертым входами блока управления реверсивным счетчиком, первые выходы первого и второго триггеров соединены соответственно спервыми входами первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй выход ". первого триггера соединен с вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, а второй выход второго триггера — с вторым входом первого элемен та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов

И, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, второй вход второго элемента И является пятым входом блока управления реверсивным счетчиком и через инвертор соединен с вторым входом первого элемента И.

4. Преобразователь по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что блок выделения знаков синуса и косинуса содержит два регистра знака синуса и косинуса, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока выделения знаков синуса и косинуса, а выход соединен с входом регистра знака косинуса, вход регистра знака синуса соединен с вторым входом блока выделения знаков синуса и косинуса.

1223363

1223363

РР !

) ) Составитель Д, Сухов

Техред Н.Воикало, КорректорА. 0бру ар

Редактор .С. Саенко

Заказ,1123/58 Тираж 816 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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