Преобразователь угол-код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода угловой информации в вычислительную машину. Цель изобретения - упрощение преобразователя и повышение его надежности за счет выбора рационального алгоритма функционирования, требующего для своей реализации меньшего количества сложных функциональных узлов. Преобразователь угол-код содержит синуснокосинусный датчик 1 угла, селектор 2 октантов, состоящий из инверторов 00 со 05 to tc

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1336242

Ai (5ц 4 Н 03 М 1/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4057733/24-24 (22) 17.04.86 (46) 07.09.87, Бюл, В 33 (71) Московский лесотехнический институт (72) В.Г. Домрачев, В.А. Подолян, Г.P. Бобров и И.Н. Мазов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р- 1089603, кл. С 08 С 9/04, 1983.

Авторское свидетельство СССР

II- 1126988, кл. С 08 С 9/04, 1983.

Вульвет Дж. Датчики в цифровых системах. — M.: Энергоиздат, 1981, с. 158. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ вЂ” КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода угловой информации в вычислительную машину.

Цель изобретения — упрощение преобразователя и повышение его надежности за счет выбора рационального алгоритма функционирования, требующего для своей реализации меньшего количества сложных функциональных узлов. Преобра. зователь угол-код содержит синуснокосинусный датчик 1 угла, селектор 2 октантов, состоящий из инверторов

3, 4, ключей 5, 6, 7 и элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, 9, функциональный аналого-цифровой перемножитель 10, преобразователь 11 кода угла в код тангенса, цифроаналоговые перемножители 12-14, демодулятор 20, масштабирующие резисторы 15, 16, операционные усилители 17-19, преобразователь

21 напряжение — частота, компаратор 2.. реверсивный счетчик 23, управляемый инвертор 24 кода, Устройство реалис зует алгоритм формирования сигнала рассогласования вида tg у,(cos 8 + ч;sin )+ + q cos 8 — sin В = О, Существенными

1336242 отличиями предложенного устройства от сущестнующих преобразователей с разделением цифрового эквивалента угла на две части является то, что в данном случае аналоговый сигнал умножается на тангенс угла, определяемого старшими по весу разрядами, а немладшими, как это имело место, например, в структуре, реализующей формулу

sin(8 — 4,) — соз(8 — V,) tg ч, = О. К существенным отличиям относится также наличие только одного функционального цифроаналогового перемножения, 1 з.п, ф-лы, 1 ил. где

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть. использовано для ввода угловой информации в вычислительную машину.

Цель изобретения — упрощение пре- > образователя и повышение его надежности за счет снижения числа функциональных цифроаналоговых перемножителей.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь угол — код содержит синусно-косинусный датчик 1, селектор 2 октантов, инверторы 3 и 4, 15 ключи 5-7, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

8 и 9, функциональный цифроаналоговый перемножитель 10 преобразователь

11 кода угла в код тангенса угла, цифроаналоговые перемножители (ЦАП)

12-14, масштабирующие резисторы 1S и

16, операционные усилители 17-19, демодулятор 20, преобразователь 21 напряжение — частота, компаратор 22, реверсивный счетчик 23, управляемый инвертор 24.

Сущность изобретения заключается в выборе структуры преобразователя, реализующей алгоритм формирования сигнала рассогласования

tg tp,(cos 8+ у sin&)+ q, cos 8 — sin 8 =

= О, (1) Ч + ((2) угол, соответствующии cTBpm 35

1 разрядам реверсивного счетчика 23;

2 — угол, соответствующий младшим разрядам реверсивного счетчика 23.

Если предположить, что san q, cos q a 1, (3) то выражение (1) примет вид:

tg y(cos8 со$ V, + sin 8 $1п )

+ cos 8 sin q — sin 8. cos), =

sin (8 — Ч )

cos(8 — ч )-зж(8 -о )=0, cos 8 — q

2 2 т. е. при выполнении условий (2) и (3) равенство (1) превращается в тождество.

Преобразователь работает следующим образом.

С выходов датчика 1 сигналы sin 8 и cos 8 поступают на входы селектора

2 октантов. Управление селектором 2 октантов и инвертором 24 кода осуществляется тремя старшими разрядами реверсивного счетчика 23 таким образом, как будто с выходов селектора октантон снимаются синусные и косинусные функции только первого октанта, На выходе ЦАП 13 формируется напряжение, пропорциональное произведению sin8, которое складывается с напряжением, пропорциональным cos 8 на выходе операционного усилителя 17, с выхода которого сумма соs 8 + q sin 8 поступа-, ет на аналоговый вход ЦАП 12, на цифровые входы которого поступает код тангенса угла q, с выходов пре3 133624 образователя 11 кода угла в код тангенса. На выходе ЦАП 14 формируется произведение соя О, которое суммируется с напряжением пропорциоУ

5 нальным -sins на выходе операционно.го усилителя 18, Сигналы с выхода

ЦАП 12 и с выхода операционного усилителя 18 суммируются с помощью операционного усилителя 19. Напряжение, пропорциональное выражению

20 4 м ave

2 - f1 2 Ill

30

1. Преобразователь угол — код, содержащий синусно-косинусный датчик

35 угла, первый и второй цифроаналоговые перемножители, .информационные входы которых объединены, а выходы через масштабирующие резисторы подключены к

40 первым входам первого и второго one рационных усилителей соответственно, выход первого операционного усилителя соединен с управляющим входОм функционального цифроаналогового перемно4 жителя, выход которого подключен к первому входу третьего операционного усилителя, выход которого соединен с первым входом демодулятора, второй вход которого соединен с источником

50 опорного напряжения и с входом синусно-косинусного датчика угла, выход демодулятора через компаратор подключен к первому входу реверсивного счетчика, а через преобразователь напряжение — частота — к второму входу ре55 версивного счетчика, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности преобразователя, в него введены селектор окtg q,(со$ + gz sinB)+ q сов 6 sin 0 с выхода операционного усилителя 19, преобразуется блоками 20, 21 и 23 в последовательность счетных импульсов, управляющих кодом на выходе реверсивного счетчика 23 до сведения сигнала рассогласования к нулю.

Резисторы 15 и 16 устанавливают .. масштаб аналоговых сигналов рассогласования, корректируемых изменение угла в соответствии с у, /,.

Селектор 2 октантов представляет собой устройство, формирующее из

sin 8 - . cos 9 в диапазоне угла 0 B < с 360 значения этих функций в первом октанте. Это необходимо ввиду того, что функция тангенса в удобной для вычислений форме определена в первом октанте. Селектор 2 октантов состоит из инверторов 3 и 4, ключей 5 и 6 перемены знака, ключа 7 перемены функции, элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и 9. Для этих же целей служит управляемый инвертор 24.

Управляемый инвертор 24 кода угла может быть реализован в виде блока двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ каждый первый вход которых является разрядным, а вторые входы объединены и образуют вход управления инверсией блока.

Демодулятор 20, преобразователь 21 напряжение — частота и компаратор 22 вырабатывают последовательность счетных импульсов, частота которых пропорциональна величине сигнала рассогласования, а направление счета определяется фазой сигнала рассогласования по отношению к опорному. Демодулятор 20 может быть выполнен в виде аналогового умножителя сигнала рассогласования и опорного сигнала, выход умножителя подключен к входу фильтра низких частот,на выходе которого формируется постоянный сигнал.Умножающие ЦАП 12-14 представляют собой

4 линейные двухвходовые перемножители, выходной сигнал которых пропорционален произведению двухполярного анало-,. гового сигнала на однополярный входной код и могут быть реализованы на микросхеме типа 572 ПА2.

Функциональный цифроаналоговый перемножитель 10 представляет. собой устройство с аналоговым и цифровым входами, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий произведению сигнала на аналоговом входе на тангенс кода угла, поступающего на цифровые входы, Может быть реализован на линейном ЦАП и ПЗУ, переводящем код угла в код тангенса, например на микросхеме 556 РТ5.

Методическая погрешность преобразования, связанная с заменой, sine,;

1 а cos g при (ч„, определяется из пропорции где п — число разрядов

m число разрядов

При n = 8 и m = 4 методическая погрешность не превышает двух десятых от величины кванта младшего разряда.

Формула изобретения

1336242

Составитель M. Сидорова

Техред И,Попович

Редактор Е. Папп

Корректор С. Шекмар

Заказ 4055/56

Тираж 901

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тантов и управляемый инвертор кода, первая группа выходов которого соединена с информационными входами первого и второго цифроаналоговых перемно5 жителей, а вторая группа выходов соединена с информационными входами функционального цифроаналогового перемножителя, выходы трех старших разрядов реверсивного счетчика подключены к первому, второму и третьему цифровым входам селектора октантов, выход третьего старшего разряда реверсивного счетчика подключен к управляющему входу управляемого инвертора кода, первая и вторая группы входов которого соединены с первой и второй группами выходов реверсивного счетчика соответственно, первый и второй выходы синусно-косинусного датчика угла соединены с первым и вторым входами селектора октантов соответственно, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго цифроаналоговых перемножителей и вторым входам второго и первого операционных усилителей соответственно, выход второго операционного усилителя соединен с вторым входом третьего операционного усилителя.

2. Преобразователь по п.1, о тл ич а ю шийся тем, что селектор октантов содержит первый и второй ин- верторы, первый, второй и третий ключи и два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вход первого инвертора, являющийся первым входом селектора октантов,соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора, вход второго инвертора, являющийся вторым входом селектора октантов, соединен с первым,входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом второго инвертора, управляющий вход первого ключа, являющийся первым цифровым входом селектора октантов, соединен с первым входом первого элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого, являющийся вторым цифровым входом селектора октантов, соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого является третьим цифровым входом селектора октантов, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с управляющими входами второго и третьего ключей соответственно, выходы первого и второго ключей подключены к первому и второму входам третьего ключа, первый и второй выходы которого являются первым и вторым выходами селектора октантов соответственно.