Способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматике , вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для построения преобразователей код-уГол и в выходных устройствах ЦВМ. Целью изобретения является повышение точности преобразования. Для этого в устройство , содержащее источник К опорных напряжений, 2К+2 ключей, два интегратора , два инвертора, два аналоговых запоминающих устройства, счетчик , блок адреса ключей, два регистра , генератор тактовых импульсов, два элемента И, введены блок управления , блок управления триггером, блок управления регистром, формирователь короткого импульса, три элемента И, компаратор, D-триггер, счетный триггер . Поставленная цель достигается тем, что с помощью блока управления организуется дополнительньй цикл измерения , в течение которого определяется период генератора; на интеграторах , ключах и инверторе, при нулевом коде угла. Во втором цикле используется определенный в первом цикле период для более точного преобразования входного кода в напряжения,пропорциональные синусу и косинусу угла. 4 3. п. ф-лы, 6 ил. i (Л со 4 СП to 4 Ci

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„J 345346 А 1 (51) 4 Н 03 и (/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ройство, содержащее источник К опорных напряжений, 2К+2 ключей, два интегратора, два инвертора, два аналоговых запоминающих устройства, счетчик, блок адреса ключей, два регистра, генератор тактовых импульсов, два элемента И, введены блок управления, блок управления триггером, блок управления регистром, формирователь короткого импульса, три элемента И, компаратор, D òðèããåð, счетный триггер, Поставленная цель достигается тем, что с помощью блока управления организуется дополнительный цикл измерения, в течение которого определяется период генератора на.интеграторах, ключах и инверторе, при нулевом коде угла, Во втором цикле используется определенный в первом цикле период для более точного преобразования входного кода в напряжения,пропорциональные синусу и косинусу угла.

4 з.п. ф-лы, 6 ил. (2 1) 3952084/24-24 (22) 28.06,85 (46) 15. 10.87, Бюл. М 38 (72) В.А,Ларионов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское. свидетельство СССР

Ф 452920, кл. Н 03 К 13/02, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1136327, кл. Н 04 R 15/00, Н 03 М 1/00, 1985. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОДА УГЛА

В НАПРЯЖЕНИЯ, ПРОПОРЦИОНАЛЬНЬЕ СИНУСУ

И КОСИНУСУ УГЛА, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для построения преобразователей код — угол и в выходных устройствах ЦВХ. Целью изобретения является повышение точности преобразования. Для этого в уст,, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 1345346

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для построения преобразователей код — угол ( и в выходных устройствах ЭВГ1, Цель изобретения — повьш ение точности преобразования.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла;на фиг.2— структурная схема блока управления регистром, на фиг. 3 — структурная схема блока управления триггером, 15 на фиг, 4, — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 5 — структурная схема блока управления; на фиг. 6 — алгоритм работы блока управления, Устройство содержит источник 1 К опорных напряжений, ключи 2, — ?

2к интеграторы 3 и 4, инвертор 5, ключи

6 и 7, аналоговые запоминающие устройства (АЗУ) 8 и 9, компаратор 10, блок 11 управления, шинный формирователь 12, элемент И 13, регистр 14, блок 15 адреса ключей„ счетчик 16, генератор 17 импульсов, элементы И

18-21, элемент НЕ 22, D-триггер 23, формирователь 24 короткого импульса, блок 25 управления регистром, регистр

26, блок 27 управления триггером, счетный триггер 28, элемент И 29.Блок

25 управления регистром содержит э.пементы И 30-33, элементы ИЛИ 34, 35.

Блок 27 управления триггером содержит элементы И 36-38, элемент ИЛИ-НЕ 39.

Блок 11 управления содержит генератор 40 тактовых импульсов, оперативное4 запоминающее устройство 41,.постоянное запоминающее устройство 42, арифметически-логическое устройство 43, шину 44 данных, шину 45 чтения, шину

46 записи, шину 47 адреса, шину 48 готовности и шину 49 сброса.

Устройство работает следующим образом.

УсТройство имеет два режима рабаты: режим коррекции и рабочий режим, 50

Начало преобразований в этих режимах определяется программой блока 11, а конец — самым устройством.

В режиме коррекции устройство работает следующим образом.

Блок 11 подает сигнал на шину 46 записи и одновременно выставляет па шину 44 данных код, соответствующий

О, а на шину 47 адреса — "О", сигнализирующий о режиме коррекции. Если на выходе триггера 28 нет сигнала

Готовность (т,е, устройство не закончило предыдущее преобразование), блок 11 сохраняет свои сигналы до получения ею сигнала Готовность".

При наличии сигнала "Готовность сигнала с выхода элемента И 13 записывает в триггер 23 состояние шины 47 о адреса, в регистр 14 — код О, прошедший через формирователь 12, в ре— гистр 26 — код, содержащий одну "1".

Тем самым устанавливается первый такт работы устройства, характеризующийся наличием сигнала у на первом выходе

1 регистра 26. Сигнал у разрешает

1 работу блока 15 адреса ключей, который подает сигналы на открытие двух соответствующих старшим разрядам кода О ключей из 2, — 22 ключей.Два соответствующих напряжения подаются от источника 1 на входы интеграторов

3, 4 и на их выходах начинают форми— роваться сигналы начальных условий, соответствующие О . Конец сигнала

"Запись" через элемент И 13, элемент

ИЛИ-НЕ 39 блока 27 перебрасывает триггер 28 (снимая тем самым сигнал "Готовность"), и импульсы счета с выхода генератора 17 через элементы И 19 и

20 начинают поступать на суммирующий счетный вход счетчика 16. По появлении сигнала на фиксированном информационном выходе счетчика 16 с помощью элемента И 31, элемента ИЛИ 35 блока

25 в регистре 26 " 1" сдвигается на второй выход и первый такт заканчивается, На втором такте сигнал открыва2 ет ключи 6 и 7, интеграторы 3, 4 и инвертор 5 замыкаются в кольцо и начинается формирование двухфазных гарМонических колебаний „Одновременно сиг— нал ч 2 записывает код О с выходов регистра 14 в счетчик 16 (т.е. устанавливает его в "О"), на суммирующий счетный вход которого продолжают поступать импульсы счета. В момент перехода через ноль выходного напряжения интегратора 3 сигнал с выхода компаратора 10 через элементы И 37, ИЛИ-НЕ

39 блока 27 перебрасывает триггер 28, фбрмируя сигнал "Готовность". При этом с помощью элемента И 19 прекращается поступление импульсов счета с генератора 17 на счетчик 16 и с помощью элементов И 32, элемента ИЛИ

35 блока 25 в регистре 26 " 1" сдвига1345346

40 ется на третий выход, т.е. второй такт заканчивается. В результате второго такта в счетчике 16 накоплен код, соответствующий 1/4 периода гармонических колебаний.

На третьем такте устройство находится в состоянии ожидания появления на шине 45 сигнала "Чтение" блока 11.

По этому сигналу формирователь 12 коммутирует выходы счетчика 16 на шину 44 данных блока 11, работающего при наличии сигнала "Чтение" на прием.

По окончании приема кода, соответствующего 1/4 периода гармонических коле- 15 баний, в блоке 11 сигнал "Чтение" уходит и с помощью элемента И 38, элемента ИЛИ-НЕ 39, блока 27 перебрасывается триггер 28, убирая сигнал "Готовность". При этом с помощью элемен- 20 та И 33, элемента ИЛИ 35 блока 25 в регистре 26 "1" сдвигается на четвертый выход, т.е. третий такт заканчивается.

На четвертом такте по сигналу у 4 25 начинается обнуление интеграторов 3 и 4. Одновременно импульсы счета начинают поступать на суммирующий счетный вход счетчика 16, .который обнуляется по фронту сигнала ц 4 с помощью формирователя 24. По появлении сигнала на фиксированном информационном выходе счетчика 16 с помощью элемента

И 36 и элемента ИЛИ-НЕ 39 блока 27 перебрасывается триггер 28, формируя сигнал "Готовность . На этом преобtf 35 разование в режиме коррекции заканчивается, устройство находится в состоянии ожидания нового преобразования, начинающегося по сигналу "3aпись". Временные диаграммы сигналов

"Запись", "Чтение", выходного напряжения интегратора 3; сигнала "Готовность" в режиме "Коррекция" представлены на фиг. 4 А,. Б, В, Г соответст45 венно.

Перед началом преобразования в рабочем режиме блок 11 разделяет текущий код угла А на младшие и страшие разряды, код младших разрядов А умножает на код, соответст50 вующий 1/4 периода гармонических колебаний, Ат и делит на код 90 —

А „ К полученному коду А блок 11

90" подстыковывает код старших разрядов

А pit и получает таким образом код, 55 который к преобразованию.

Устройство в рабочем режиме рабо.тает следующим образом, °

Блок 11 подает сигнал на шину 46 записи и одновременно выставляет на шине 44 данных код А, А . а на шине

47 адреса — "1", сигйализирующую о рабочем режиме. Если на выходе триггера 28 нет сигнала "Готовность" (т.е. устройство не закончило предыдущее преобразование), блок 11 сохраняет свои сигналы до получения сигнала "Готовность" ° При наличии сигна-, ла "Готовность" сигнал с выхода элемента И 13 записывает в триггер 23 состояние шины 47 адреса, в регистр

14 — код А, А » прошедший через фор" р у мирователь 12, в регистр 26 — код, содержащий одну " 1". Тем самым устанавливается первый такт работы устройства. Сигнал 1 разрешает работу блока 15 адреса ключей, который подает сигналы на открытие двух соответствующих коду А ключей 2, — 2

Два соответствующих напряжения подаются от источника 1 опорных напряжений на входы интеграторов 3, 4 и на их выходах начинают формироваться сигналы начальных условий, соответствующие коду Agu. Конец сигнала "Запись"через элемент И 13,элемент ИЛИ-HE

39 блока 27 перебрасывает триггер 28 (снимая тем самым сигнал "Готовность" ) и импульсы счета с выхода генератора

17 через элементы И 19 и 20 начинают поступать на суммирующий счетный вход счетчика 16. По появлении сигнала на фиксированном информационном выходе счетчика 16 с помощью элемента И 31, элемента ИЛИ 35 блока 25 в регистре 26 "1" сдвигается на второй выход и первый такт заканчивается.

На втором такте сигнал открыу вает ключи 6, 7 и интеграторы 3, 4 и инвертор 5 замыкаются в кольцо— начинается формирование двухфазных гармонических колебаний:

U = U cos(Ы" + ыс); (1)

U+ = U sin(о/" + с); (2) где U> U — выходные напряжения интеграторов 3 и 4;

u) — круговая частота гармонических колебаний; " — начальная фаза гармонических колебаний.

Одновременно по фронту сигнала у в счетчик 16 с выходов регистра 14 записывается код А . С выхода генератора 17 импульсы счета через элементы И 19 и 21 начинают поступать на в состоянии разования. (6) (7) получаем

5 134534 вычитающий счетный вход счетчика 16, Момент окончания преобразования кода

Л во временной интервал t с помо— щью импульсов счета f на счетчике 16

5 фиксируется по появлении сигнала на выходе заема счетчика 16. Этот сигнал через элемент ИЛИ 35 блока 25 сдвигает в регистре 26 "1" на третий выход, т. е, второй такт заканчивается, В результате второго такта на выходах интеграторов 3 и 4 получают следующие напряжения:

0 = U cos(о/" + (эс ), (3)

Uq = U sin(с " + шсp) (4)

Но учитывая, что

Ag . А т/ ()

- 9о Е

4 /

20 ы

M= ——

U = U cos(d" + о ) = U cos o(>(8)

U < = U sin(e "+ Ы ) = U sin (,(9) т.е. получили напряжения, пропорциональные косинусу и синусу угла не зависящие от значения у и Х, На третьем такте сигнал через элемент И 29 разрешает запись выходных напряжений интеграторов 3 и 4 в

АЗУ 9 и 8, Ключи 2.1 — 2,2 К на входах интеграторов 3 и 4 в это время закрыты и интеграторы 3 и 4 выполня35 ют роль промежуточных аналоговых запоминающих устройств. На суммирующий счетный вход счетчика 16 начинают поступать импульсы счета с генератора

17 через элементы И 19 и 20. По появлении сигнала на фиксированном информационном выходе счетчика 16 с помо— щью элемента И 31, элемента HJIH 35 блока 25 в регистре 26 " 1" сдвигается на четвертый выход.

На червертом такте по сигналу начинается обнуление интеграторов

3 и 4, Импульсы счета про) олжают поступать на суммирующий счетный вход

50 счетчика 16, который обнуляется по фронту сигнала с помощью формирователя 24. По появлении сигнала на информационном выходе счетчика 16 с помощью элемента И 36 и элемента ИЛИ-HE

39 блока 27 перебрасывается триггер

28, формируя сигнал "Готовность", На этом преобразование в рабочем режиме заканчивается, устройство находится ожидания нового преобформула и з о б р е т е н и я

1. Способ преобразования кода уг— ла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанный на разделении кода угла на два кода,первый из которых равен коду, соответствующему старшим разрядам кода угла, а второй код равен коду, соответствующему младшим разрядам кода угла, формировании 2К опорных напряжений, где К вЂ” количество состояний первого кода, К опорных напряжений первой группы пропорциональны синусам углов, соответствующих значениям первого кода, а К опорных напряжений второй группы пропорциональны косинусам углов, соответствующих значениям первого кода, выборе из первой и второй групп К опорных напряжений первого и второго опорных напряжений, соответствующих значению первого кода, Аормировании первого и второго напряжений -начальных условий путем интегрирования первого и второго опорных напряжений, формировании первого и второго синусоидальных напряжений, . сдвинутых по фазе друг относительно друга на 90 в течение интервала времени, пропорционального величине третьего кода, запоминании в конце интервала времени напряжений, пропорциональных синусу и косинусу угла, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, выбирают из первой и второй групп К опорных напряжений третье и четвертое опорные напряжения, соответствующие коду угла, равному нулю, формируют третье и четвертое напряжения начальных условий путем интегрирования третьего и четвертого опорных напряжений, Аормируют третье и чет- вертое синусоидальные напряжения, сдвинутые по Аазе друг относительно друга на 90, преобразуют интервал времени от начала Аормирования третьего и четвертого синусоидальных напряжений до первого момента перехода третьего или четвертого синусоидальных напряжений через нуль в код интервала времени, который умножают на второй код, делят на код 90 и получают третий код.

2. Устройство дня преобразования кода угла в напряжения, пропорциональ. нающего устройства, выход (2К+1) клюаналогового запоминающего устройства, выход инвертопа соединен с аналоговым

25 первого регистра соединены с входами блока адреса ключей, 2К выходов котопервых К ключей и вторых К ключей, выходы младших разрядов первого регистра соединены с информационными входами счетчика, выход элемента НЕ соединен с одним входом первого элемента И, вход элемента HE соединен с одним входом второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены с первым и вторым счетными входами счетчика, первый выход второ- 4О го регистра соединен с входом разрешения блока адреса ключей, второй выход второго регистра соединен с управляющими входами (2K+1) и (2К+2) ключей и с входом записи счетчика, третий выход второго регистра соединен с входами обнуления интеграторов, генератор импульсов, о т л и .ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппения точности преобразователя, в него введены блок управления, шинный формирователь, D-триггер, счетный триггер, компаратор, блок управления регистром, блок управления триггером, четыре элемента И, формирователь короткого импульса, выход "Запись" блока управления соединен с одним входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом записи первого ре7 1345346 в ные синусу и косинусу угла, содержа— гистра, с С-входом D-триггера, с вхощее источник К опорных напряжений, дом записи второго регистра, с первым.„- (2К+2) ключей, два интегратора, ин- входом блока управления триггером, вертор, два аналоговых запоминающих выход Чтение" блока управления соеустройства, два регистра, счетчик, динен с управляющим входом шинного блок адреса ключей, генератор им- формирователя и с вторым входом блока пульсов, два элемента И, элемент HE управления триггером, вход Готоввыходы источника К опорных напряже- ность" блока управления соединен с ний соединены с аналоговыми входами 1О первым выходом счетного триггера, с первых К ключей и вторых К ключей, другим входом третьего элемента И, выходы первых К ключей соединены с с третьим входом блока управления первым входом первого интегратора, триггером, с первым входом блока упвыходы вторых К ключей соединены с равления регистром, второй выход первым входом второго интегратора, 15 счетного триггера соединен с вторым выход первого интегратора соединен входом блока управления регистром, с с аналоговым входом (2К+1) ключа и одним входом четвертого элемента И, с входом первого аналогового запоми- другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход ча соединен с вторым входом второго 2 четвертого элемента И соединен с друинтегратора, выход которого соединен гими входами первого и второго элес входом инвертора и входом второго ментов И, шина данных блока управления соединена с первыми информационными входами шинного формирователя, выходы которого соединены с информационными входами первого регистра, информационные выходы счетчика соединены с вторыми информационными входами шинного формирователя, выход рого соединены с управляющими входами ЗО первого интегратора соединен с входом компаратора, выход которого соединен с четвертым входом блока управления триггером, выход одного разряда шины адреса блока управления соединен с D-входом D-триггером, первый

35 выход которого соединен с одним входом пятого элемента И, с одним входом шестого элемента И, с третьим входом блока управления регистром, второй выход D-триггера соединен с четвертым входом блока управления регистром, с пятым входом блока управления триггером, выход которого соединен с входом счетного триггера, установочный вход

45 которого соединен с шиной "Сброс", выход блока управления регистром соединен со сдвигающим входом второго регистра, первый выход которого соединен с пятым входом -блока управления регистром, второй выход второго регистра соединен с шестыми входами блока управления регистром и блока управления триггером, с другим входом шестого элемента И, выход которого соединен с входом элемента HE четвертый выход второго регистра соединен с седьмым входом блока управления регистром, с другим входом пятого элемента И, выход которого сое9 1 34534 динен с управляющими входами аналоговых запоминающих устройств, третий выход второго регистра соединен с седьмым входом блока управления триг5 гером, с входом формирователя короткого импульса, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, уп— равляющий выход счетчика соединен с восьмыми входами блока управления ре- 0 гистром и блока управления триггером, выход заема счетчика соединен с девятым входом блока управления регистром, 3 ° YCTpOHCTBO IIO II ° 2, O T J1 H— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен в виде генератора тактовых импульсов, оперативного запоми нающего устройства, арифметическилогического устройства, постоянное за-20 поминающего устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом арифметически-логического устройства, первая группа выходов которого является шиной данных 25 блока и соединена с первой группой входов оперативного запоминающего устройства и постоянного запоминающегб устройства, вторая группа выходов соединена с второй группой входов дд оперативного заминающего устройства и постоянного запоминающего устройства, выход чтения является шиной чтения блока, выход записи — шиной записи блока, вход "Готовность" — шиной го35 товности блока, вход сброса — шиной сброса блока, первый управлящий выход соединен с первым управляющим входом оперативного запоминающего устройства и с управляющим входом постоянного запоминающего устройства, второй управляющий выход соединен с вторым управляющим входом оперативного запоминающего устройства.

Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем„ что блок управления регистром содержит четыре элемента И и два элемента ИЛИ, первый и второй входы первого элемента И являются первым и шестым входами блока, а выход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, первый и второй входы второго элемента И являются вторым и четвертым входами блока, а выход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, третий вход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и является седьмым входом блока, второй вход третьего элемента И является третьим входом блока, а выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого является пятым входом блока, а выход соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого является восьмым входом блока, а выход соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, четвертый вход которого является девятым входом блока, а выход является выходом блока.

5. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем„ что блок управления триггером содержит три элемента

И и элемент ИЛИ-НЕ, первый вход элемента ИЛИ-НЕ является первым входом блока, входы первого элемента И являются вторым и третьим входами блока, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, входы второго элемента И являются четвертым, пятым и шестым входами блока, а выход соеди— нен с третьим входом элемента ИЛИ-HE входы третьего элемента И являются седьмым и восьмым входами блока, а выход соединен с четвертым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого является выходом блока.

134534б

1345346

1345346 фиест . фие й

Составитель E. Бударина

Те к Ред И. По по вич Корректор С.Черни

Редактор N.Íåäîëóæåíêî

Заказ 4932/55 Тираж 899

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Произ нс дственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4