Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. С целью повьш1ения точности, быстродействия и расширения функциональных -возможностей в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий формирователь 1 переменного напряжения, синусно-косинусный. вращающийся трансформатор 2 (СКВТ), блок 3 одновибратора, регистр 4 последовательного приближения (РПП), первый 10 и второй II блоки памяти, первый 13 и второй 14 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), первый компаратор 15, введены первый 6 и второй 7 выпрямители , формирователь 5 кода октантов, коммутатор 12, второй компаратор 1б, блок 9 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ РШИ, первый 17, второй 18 и третий 19 регистры . Прямоугольные сигналы с выхода формирователя I переменного напряжения поступают в первичную обмотку СКВТ. Выходные напряжения СКВТ приводятся в первый квадрант двумя двухполупериодными выпрямителями 6, 7, выходные напряжения которых перемножаются на двух ЦАП 13, 14 с кодами модулей синуса и косинуса, получаемых путем распространения октантных функций, записанных в двух блоках памяти 10, II на угол, приведенный в первый квадрант. Разность между выходными напряжениями двух ПАП сводится к нулю в РПП 4, который запускается на каждом полупериоде напряжения питания СКВТ. Выходной код РПП при помощи блока элементов ИСЮЖ)- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, управляемого младшим разрядом кода октантов, преобразуется в код угла СКВТ в пределах первого октанта. Знаки синуса и косинуса выявляются на компараторах, а код октантов формируется по знакам и соот ношению модулей синуса и косинуса. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. S (Л IND 00 00

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

8 А1 (19) (11) (51) 4 Н 03 М 1/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

113,, Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3946600/24-24 (22) 27 ° 08.85 (46) 30.12.86. Бюл. 1(- 48 (72) Ю. С. Смирнов и А. Б, Шишков (53 ) 68) . 325 (088. 8) (56) Авторское. свидетельство СССР

У 1116446, кл . G 08 С 9/04, 1983.

Домрачев В, Г. и др. Преобразователь сигналов вращающегося трансформатора в код угла последовательного приближения — Измерительная техника, 1984, 1(- 8, с. 18-20, рис. 1. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством, С целью повьш ения точности, быстродействия и расширения функциональных

-возможностей в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий формирователь 1 переменного напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 2 (СКВТ), блок 3 одновибратора, регистр 4 последовательного приближения (РПП), первый 10 и второй 11 блоки памяти, первый 13 и второй 14 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), первый компаратор 15, введены первый 6 и второй 7 выпрямители, формирователь 5 кода октантов, коммутатор 12, второй компаратор 16, блок 9 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый 17, второй 18 и третий 19 регистры. Прямоугольные сигналы с выхода формирователя 1 переменного напряжения поступают в первичную обмотку СКВТ. Выходные напряжения СКВТ приводятся в первый квадрант двумя двухполупериодными выпрямителями 6, 7, выходные напряжения которых перемножаются на двух ЦАП 13 14 с кодами модулей синуса и косинуса, получаемых путем распространения октантных функций, записанных в двух блоках памяти 10, 11 на угол, приведенный в первый квадрант. Разность между выходными напряжениями двух ЦАП сводится к нулю в РПП 4, который за— пускается на каждом полупериоде напряжения питания СКВТ. Выходной код

РПП при помощи блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, управляемого младшим разрядом кода октантов, преобразуется в код угла СКВТ в пределах первого октанта. Знаки синуса и косинуса выявляются на компараторах, а код октантов формируется по знакам и соот— ношению модулей синуса и косинуса.

3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1280698 2

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Цель изобретения — повышение точности, быстродействия и расширение функциональных возможностей преобразователя угла поворота вала в код.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — структурная схема формирователя кода октантов; на фиг. 3— временная диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь угла поворота. вала в код содержит формирователь 1 переменного напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ)

2, блок 3 одновибраторов, состоящий из двух последовательно соединенных одновибраторов, регистр 4 последовательного приближения, формирователь

5 кода октантов, первый 6 и второй 7 выпрямители, блок 8 инверторов, блок

9 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый

10 и второй 11 блоки памяти, коммутатор 12, первый 13 и второй 14 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП),. первый 15 и второй 16 компараторы, первый 17, второй 18 и третий 19 регистры.

Формирователь 1 переменного напря жения содержит последовательно соединенные генератор 20 импульсов, де.литель ? 1 частоты и усилитель 22 мощности.

Коммутатор 12 содержит инвертор

23, первый 24 и второй 25 блоки элементов И-ИЛИ.

Формирователь 5 кода октантов содержит первый 26 и второй 27 компараторы, первый 28, второй 29, третий

30 и четвертый 31 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Усилитель 22 мощности может быть выполнен на двух переключателях по мостовой схеме, в диагональ которой включена первичная обмотка СКВТ 2.

Управление переключателями производится выходными сигнал ми делителя 2 частоты. питания СКВТ 2, которые усиливаются па мощности в усилителе 22 (фиг. Зб).

На выходе СКВТ 2 формируются прямоугольные импульсы {фиг. Зв), промадулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса угла поворота вала СКВТ 2. Выпрямители б и 7 осуществляют двухполупериодное выпрямление выходных сигналов СКВТ 2 (фиг. Зг и Зд), Одновременно кампараторы 26 и 27 формирователя 5 вырабатывают единичные сигналы, соответствующие положительным полупериодам выходных напряжений СКВТ 2.

На выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 28, 30 и 31 формируются логические сигналы, соответствующие значениям первого, второго и третьего разрядов кода угла 8 (кад октанта), причем значение первого (старшего) разряда совпадает со знаком функции з п8 а на выходе элемента ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29 формируется логический сигнал, соответствующий знаку функции cos9 т.е.

29 26 24 > 29 21 24

М 29 29 34 4 30

Значения логических сигналов в диапазоне Π— 2 » при единичном и нулевом выходных сигналах делителя 21 приведены в таблице, 5

Ч5

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образам.

Генератор 20 вырабатывает тактовые импульсы (фиг. За). В делителе 21 формируются прямоугольные импульсы скважностью 2 с частотой напряжения

Выходные напряжения выпрямителей б и 7 сравниваются на компараторе 16, в результате чего на ега выходе формируется логический сигнал, принимающий следующее значение:

=0 ecJIH U 11.,; U =1 PcJIH

16

Пе Пт щ Первый одновибратар блока 3 запускается па фронту сигнала на каждом палупериоде выходного напряжения делителя 21 частоты. На выходе блока 3 одновибраторов через время 1„, рав 5 нае времени нарастания выходных напряжений СКВТ 2 до установившегося значения, формируется импульс отрицательной полярности (фиг. Зе).

В регистре 4 обеспечивается режим

5р поразрядных уравновешиваний. Цифра1 вые выходы регистра 4 подключены к входам блока 11 памяти непосредственно и через блок 8 инверторав — к входу блока 10 памяти. В блоках 10

55 и 11 записаны табличные значения функции sin от О да 12/2 и от Ч2/2 до 1 при изменении входного кода ат нулевого да максимального значения (например, БИС К505РЕЗ 0068-0071).

1280698

При этом на выходах блоков 10 и 11 формируются коды

13„=со sN

U =sinN

1( в пределах первого октанта ° 5

В первом, четвертом, пятом и восьмом октантах на выход блока 25 проходит код с выхода блока 11 памятц, а на выход блока 24 — код с выхода блока 10 и наоборот, во втором, третьем, шестом и седьмом октантах на выход блока 25 проходит код с выхода блока 10, а на выход блока 24 — код с выхода блока 11 т.е.:

NË =sinN, NÐ4 =cosN в ервом, 15 четвертом, пятом и восьмом октантах;

Ы =cosN, N =sinN во втором, третьем, шестом и седьмом октантах.

На выходах ЦАП 14 и 13 формируются аналоговые сигналы, равные произведению сигналов на их цифровых и аналоговых входах.

На выходе компаратора 15 формиру. ется сигнал, пропорциональный разности выходных напряжений ЦАП 13 и 14. 5

Полученное рассогласование сводится к нулю по методу поразрядных уравновешиваний в регистре 4, который запускается на каждом полупериоде сигнала делителя 21. Поразрядные уравновешивания осуществляются на интервале nt когда выходные сигналы

СКВТ 2 остаются неизменными во времени. Каждый цикл преобразования состоит из m тактов (фиг. Зж и Зз). По 35 окончании последнего такта на циклическом выходе регистра 4 формируется нулевой логический уровень (фиг. Зи).

При этом код N на выходе регистра 4 связан с модулем синуса и косинуса 0

sing =csin 81, cos f= Icos 81 соотношением

N= g в первом, четвертом, пятом и восьмом октантах;

И=и /2- во втором, третьем, шес-том и седьмом октантах.

Выражение для 8 можно записать в следующем виде:

8=pi/4 (n-1)+N в нечетных октантах;

6=//4 (n-l)+N в четных октантах; 50 где N — инверсное значение выходного кода регистра 4 определяемое выражением N= a/4-N.

Код с выхода регистра 4 поступает на вход блока 9, другой вход которого управляет третьим разрядом кода угла. При этом на выход блока 9 в нечетных октантах проходит прямой код

N, а четных октантах — инверсный код

N. Код угла с выхода блока 9 совместно с кодом октантов представляют код угла 6 в диапазоне 0 — 2 й. На выходах блоков 25 и 24 формируются коды модулей синуса и косинуса угла 1

N здп)I I sin 8I, N„=cos 1созОI .

Коды модулей и знакй функций

sin8 и cosH а также код угла H записываются в регистры 19, 18 и 17 по отрицательному фронту импульса с циклического выхода регистра 4.

Расширение функциональных возможностей преобразователя за счет получения кодов синуса и косинуса угла вполне обосновано при использовании подобных устройств, например, для формирования развертывающих напряжений электронно-лучевой трубки, которые формируются путем перемножения кодов синуса и косинуса с пилообразным напряжением, прикладываемым к аналоговым входам умножающих

ЦАП.

Поскольку преобразователь включается на каждом полупериоде изменения напряжения питания СКВТ 2, быстродействие его при одинаковой частоте напряжения питания повышается в два раза. За счет параллельного формирования трех старших разрядов кода угла достигается сокращение длительности цикла преобразования.

Статическая погрешность преобразователя обусловлена в основном погрешностью ЦАП 13 и 14 и выпрямителей би 7.

Поскольку в преобразователе исключены блоки выборки — хранения, то и исключены их инструментальные погрешности, которые больше погрешностей выпрямителей.

Формула изобретения

1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий формирователь переменного напряжения, первый и второй выходы которого подключены к входам синусно-косинусного вращающегося трансформатора, блок одновибраторов, регистр последовательного приближения, группа выходов которого через блок инверторов подключена к входам первого блока памяти, второй блок па мяти, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, выходы которых подключены к входам первого компара1280Ü98 тора, выход первого компаратора подключен к информационному входу регистра последовательного приближения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены первый и второй выпрямители, формирователь кода октантов, коммутатор, второй компаратор, блок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый, второй и третий регистры, первый и второй выходы синусно-кисинусного вращающегося трансформатора подключены к входам первого и второго выпрямителей соответственно и к первому и второму входам формирователя кода октантов, третий вход которого соединен с третьим выходом формирователя переменного напряжения, четвертый вход — с выходом второго компаратора, а первый, второй и третий выходы подключены к входам старших разрядов первого регистра, выходы первого и второго выпрямителей подключены к аналоговым входам первого и второго цифроаналоговых преобразователей соответственно и к входам второго компаратора, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, первая и вторая группы информационных входов коммутатора соединены соответственно с выходами первого и второго блоков памяти, первая группа входов коммутатора подключена к цифровым входам первого цифроаналогового преобразователя и к группе входов второго регистра, вторая группа выходов коммутатора подключена к цифровым входам второго цифроаналогового преобразователя и к группе входов третьего регистра, группа выходов регистра последовательного приближения подключена к входам вто- рого блока памяти и к информационным входам блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, выходы которого подключены к входам младших разрядов первого регистра, первый, третий и четвертый выходы формирователя кода октантов подключены соответственно к знаковому разряду третьего регистра, к управляющему входу блока элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и к знаковому разряду второго регистра, третий выход формирователя переменного напряжения подключен к входу блока одновибраторов, выход которого и четвертый выход формирователя переменного напряжения подключены соответственно к установочному и тактовому входам регистра последовательного приближения, выход которого подключен к синхрони5 зирующим входам первого, второго и третьего регистров.

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что формирователь переменного напряжения содержит последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и усилитель мощности, выходы которого являются первым и вторым выходами формирователя, переменного напряжения, третьим и четвертым выходами которого являются соответственно выходы делителя частоты и генератора импульсов.

3. Преобразователь по и. 1, о т20 л и ч а ю шийся тем, что коммутатор содержит инвертор, первый и второй блоки элементов И-ИЛИ, каждый из которых содержит первый и второй управляющие входы и первую и вторую группы информационных входов, вход инвертора является управляющим входом коммутатора и подключен к первым управляющим входам первого и второго блока элементов И-ИЛИ, а выЗО ход инвертора подключен к вторым управляющим входам первого и второго блока элементов И-ИЛИ, первая группа информационных входов второго блока элементов И-ИЛИ соединена с второй группой информационных входов первого блока элемента И-ИЛИ и является первой группой информационных входов .коммутатора, первая группа информационных входов первого блока элемен49 тов И-ИЛИ соединена с второй группой информационных входов второго блока элементов И-ИЛИ и является второй группой информационных входов коммутатора, а выходы первого и второго

45 блоков элементов И-ИЛИ являются соответственно, первой и второй группой выходов коммутатора.

4, Преобразователь по п. 1, о т—

JI H ч R N III H Й c H тем, %To фоРмирователь кода октантов содержит первый и второй компараторы, первый, второй, третий и четвертый элементы

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы перво55 го и второго компараторов являются соответственно, первым и вторым входами формирователя кода октантов, вторые входы первого и второго компараторов подключены к общей шине, 1280698 а выходы первого и второго компараторов подключены к одним входам первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, другие входы которых объединены и являются третьим входом формирователя, а выходы подключены к входам третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, выход которого подключен к од26

n

У„=1 U„=O

v„ =o

U U

ЕЬ 29

0 1

0 1.

О, 0 О

О 1 О

0 0 О

О О 1

1 1 0

1 1 1

О 1 1 0

0 1 0 О

0 1 О 1

0 l 1 1

1 0 0

1 0 1

О 1 1

О О 1

0 1 О

0 1 1 фиг. 1

Иг иг г и,г

Риз. 2

3 1

4 1

5 0

6 0

7 0

8 0 ному входу четвертого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вход которого является четвертым входом формирователя, выходы первого, третьего, чет вертого, второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются соответственно, первым, вторым, третьим и четвертым выходами формирователя кода октантов.

1280698

Составитель А. Смирнов

Техред В. Кадар

Редактор А. Ревин

Корректор E. Рошко

Заказ 7133/58 Тираж 816

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4