Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для передачи информации об угле поворота объекта в вьяислительном устройстве. С целью повышения быстродействия преобразователя , содержащего синусно-косинусный датчик 1 угла, блок 2 питания. коммутатор 4,устройства 8,9 выборки и хранения, блок 17 сравнения, регистр 21 последовательных приближений , линейньш ДАЙ 22, генератор 10 импульсов, в него введены два коммутатора 3,5, делитель 11 частоты, формирователь 12 управляющих импульсов , триггер 19, элемент И, инвертор 18, ключи 6,7, блок 13 выбора октантов , кодовые преобразователи 14, 15, 16, а датчик выполнен с дополнительной обмоткой 24, соосной с обмоткой 23 возбуждения датчика. С помощью элементов 6,7 и блоков 13,14 определяется номер октанта. По кодам блоков 15, 16 осуществляется коммутация обмоток СКВТ 1 таким образом, чтобы формирование кода младших разрядов с помощью элементов 7,8, 17, 28 методом подразрядного уравношивания производилось на линейном участке выходных сигналов СКВТ 1. При этом точность преобразователя не ухудшается , а быстродействие увеличивается , поскольку формирование кода осуществляется за один период несущей частоты. 2 ил, 2 табл. С/) Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (51) 4 И 03 М 1/48, 1/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с с

t с

It т с *

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3993539/24-24 (22) 06.12.85 (46) 23.10.87.Бюл. Ф 39 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В.И.Смирйов, О.А.Павлов, Т.H.Антонова и Ю.Д.Андрианов (53) 681.325 (088.8) (56) Зверев А.Е. и др. Преобразова-. тели угловых перемещений в цифровой код. - Л.: Энергия, 1974, с.146, рис.72.

Авторское свидетельство СССР

Р 942091, кл. G 08 С 9/00, 1980.

Датчик положения кодовый ПКФ 121Н. Листок-каталог "Информэлектро", ЛК.08.60.07-77. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА, ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике и может быть использовано для передачи информации об угле поворота объекта в вычислительном устройстве, С целью повышения быстродействия преобразователя, содержащего синусно-косинусный датчик 1 угла, блок 2 питания, коммутатор 4,устройства 8,9 выборки и хранения, блок 17 сравнения, регистр 21 последовательных приближений, линейный ЦАП 22, генератор 10 импульсов, в него введены два комму татора 3,5, делитель ll частоты, формирователь 12 управляющих импульсов, триггер 19, элемент И, инвертор

18, ключи 6,7, блок 13 выбора октантов,кодовые преобразователи 14, 15, 16, а датчик выполнен с дополнитель" ной обмоткой 24, соосной с обмоткой

23 возбуждения датчика. С помощью элементов 6,7 и блоков 13,14 определяется номер октанта. По кодам блоков 15, 16 осуществляется коммутация обмоток СКВТ 1 таким образом, чтобы формирование кода младших разрядов с помощью элементов 7,8, 17, 28 методом подразрядного уравношивания производилось на линейном участке выходных сигналов СКВТ l. При этом точность преобразователя не ухудшается, а быстродействие увеличивается, поскольку формирование кода осуществляется за один период несущей частоты, 2 ил, 2 табл.

1347186

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть испопьзовано для передачи информации об угле поворота объекта в вычислительное устройство.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит синусио-косииусиьМ датчик I угла (CKBI. ), блок 2 питания, коммутаторы 3 — 5, ключи 6 и 7, устройства 8 и 9 выборки и хранения, генератор 10 импульсов, делитель II частоты, формирователь 12 управляющих импульсов, блок 13 выбора октантов, кодовые преобразователи 14 — 16, блок 17 сравнения, инвертор 18, триггер 19, элемент И 20, регистр 21 последовательных приближений, линейный цифроаналоговый преобразователь 22, обмотку

23 возбуждения синусно-косинусного датчика, дополнительную обмотку 24 синусно-косинусного датчика. Кроме того, на диаграммах (фиг,2) показаны сигнал 25 несущей частоты CKBT сигнал 26 для обнуления кодового преобразователя 14 с выхода формирователя 12, сигнал 27 управления ключами

6 и 7 "Строб 1" с выхода формирователя 12, сигнал 28 "Строб 2" с выхода формирователя 12, сигнал 29 на i-м выходе кодового преобразователя 14. сигнал 30 на (i+I) ì выходе кодового преобразователя 14, сигнал 31 на выходе инвертора 18, сигнал 32 на выходе триггера 19, серия 33 тактовых импульсов на входе регистра 21, сигнал 34 на выходе регистра 21.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

При включении питания преобразователя запускается высокочастотный генератор 10 импульсов, частота сигнала которого делится до несущей

f с помощью делителя частоты. Сигнал несущей частоты fс с первого выхода формирователя 1 2 управляющих импульсов после преобразования в синусоидальную форму и усиления в блоке

2 питания поступает на обмотку 23 возбуждения СКВТ 1. На выходных обмотках последнего формируются напряжения IIS u Uc изменяющиеся в функции угла J. по закону синуса или косинуса, и напряжение U, обмотки 24, соосной с обмоткой 23 возбуждения, независящее от угла 1., Несущая указанных напряжений синусоидальной формы во времени и с частотой Гс представлена зависимостью 25 (фиг.2). На втором выI0 ходе формирователя 12 со сдвигом относительно U„(, = 0 формируется сигнал 26 "Обнуление", передним фронтом которого все триггеры в кодовом преобразователе 14 устанавливаются в "0", Сигнал 27 "Строб 1" с выхо,да формирователя 12, следующий со сдвигом во времени с относительно ,U„(q) = О, открывает на время 7. соответствующее ширине импульса 27, ключи 6 и 7. При этом выходные сигналы синусной U и косинусной обмоток LI» СКВТ 1 попадают на входы блока 13 выбора октантов, на четырех выходах которого в соответствии

25 с табл,1 формируется код Джонсона

Х, определяемый номером октанта, . т.е. угловым положением с .

Код Х, с выхода блока 13 выбора октантов преобразуется кодовым преЗО образователем 14 в нормальный трех-. разрядный двоичный код Y, который формирует три старших разряда выходного кода предлагаемого преобразователя и, кроме того, преобразуется кодовыми преобразователями 15 и

16 соответственно в управляющие коды

Х и Х, (табл.1). Код Х управляет первым 3 и вторым 4 коммутаторами обмоток СКВТ 1, код Хд — третьим 5 коммутатором обмоток СКВТ 1, При этом в зависимости от углового положения d. и, следовательно, выбранного номера октанта и значений кода

Х> и Хз к выходам коммутаторов 3

45 5 обмоток подключаются те или иные выводы обмоток СКВТ 17 причем таким образом, что в каждом октанте реализуется линейный режим работы вращающегося трансформатора. Подключение выводов СКВТ к выводу е обмотки 24, соосной с обмоткой возбуждения, на выход рабочего сигнала или к шине Земля" осуществляется в соответствии с табл.2.

При преобразовании выходных сигналов датчика I угла в код в устройстве используется отношение сигналов 11Р выхода СКВТ 1 и О,„ с выхода

3 13 дополнительной обмотки 24 СКВТ 1 Ik) т.е. кодируемая функция записывается

1Ь + Кî E sind

F в о ц

Uo Е„(1+К„сов )

K sin

1 + K«cosa где F„ — амплитуда опорного напряжения;

K — коэффициент трансформации датчика.

Знак F„ определяется в соответствии с табл.2, Данная функция являо ется линейной в диапазоне -60 + о

+ 60, ее максимальная погрешность от нелинейности при Krp = 0,536 составляет 0,067, Таким образом, в течение времени, определяемого шириной импульсов, следующих с выхода формирователя 12, определяется номер рабочего октанта и код Y трех старших разрядов преобразователя, определяющий соответствующую схему включения (в соответствии. с табл.2) обмоток СКВТ 1, По окончании импульса "Строб 1" 27 (фиг.2) на выходе формирователя 12 формируется импульс

"Строб 2", .имеющий временную задержку ("- + с ) и длительность который пост пает на управляюшие входы первого 8 и второго 9 устройств выборки и хранения, а также на вход инвертора 18 и первый вход триггера 19. На выходах устройств

8 и 9 выборки и хранения после стробирования сигналов U< и Б „ появляются сигналы постоянного тока, отношение которых преобразуется в код У за время по принципу поразрядного уравновешивания. Число разрядов кода определяется разряд ностью линейного ЦАП 22, на первый вход которого поступает опорное напряжение Up„ . Рабочее напряжение, равУ ное Up приходит на один из входов блока 17 сравнения,.на другой вход которого подается выходной сигнал линейного ЦАП 22. Задним фронтом импульса 26 "Строб 2" триггер 19 перебрасывается в "1", тем самым разрешается прохождение импульсов высокой частоты через элемент И 20 на тактовый вход регистра 21. Сигнал

"Строб 2", кроме того, проходя через инвертор 18, поступает на второй вход регистра 21 и задним фронтом определяет момент начала преоб47186

15

55 разования напряжения в код, 3а время

c „ определяемое числом тактов преобразования, на входах блока 17 сравнения производится уравновешивание рабочего сигнала Up и сигнала эталонных уровней U поступающего с выхода линейного ЦАП, По окончании интер— вала на кодовых выходах регистра

21 формируется код Y, на втором выходе регистра 21 появляется перепад их "1"/"0", триггер 19 переходит в состояние "0", запрещая подачу импульсов на тактовый вход регистра 21.

Указанный перепад служит сигналом о готовности регистра 21 и преобразователя в целом к считыванию информации с его выхода в виде параллельного двоичного кода Y + У, пропорционального углу поворота . С приходом следующего импульса обнуления 26 с второго выхода формирователя 12 весь процесс повторяется, при этом пропорционально изменению угла 1 изменяется и код У, + У а

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого подключены к информационным входам первого коммутатора, выход которого подключен к информационному входу первого устройства выборки и хранения, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого подключен к информационному входу регистра последовательных приближений, группа выходов которого является выходами младших разрядов преобразователя и подключены к информационным входам линейного цифроаналогового преобразователя, выход которого соедиене с вторым входом блока сравнения, второе устройство выборки и хранения, выход которого соединен с опорным входом линейного цифроаналогового преобразователя, генератор импульсов, блок питания, выход которого подключен к одному выводу обмотки возбуждения синусно-косинусного датчика угла другой вывод которой подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены второй и третий коммутаторы, два ключа, блок выбора октанта, три

134718

Т а б л и ц а 1 (Номер октанта

0000

000

0001

0110

0001

001

0010 1100

0010 1100

0100 1001

0100 ) 001

1000 0011

1000 0011

0001 01)0

0011. 010

Ol l

0111

100

1110

101

110

1100

VI I l

lO00 кодовых преобразователя, делитель частоты, формирователь управляющих импульсов, элемент И триггер, инвертор, а синусно-косинусный датчик угла выполнен с дополнительной обмоткой, соосной обмотке возбуждения, выходы синусно-косинусного датчика угла подключены к информационным входам второго и третьего комму 10 таторов, выход которого подключен к одному выводу дополнительной обмотки синусно-косинусного датчика угла, другой вывод которой подключен к информационному входу второго устрой- 16 ства выборки и хранения,первый и второй выходы синусно-косинусного датчика угла подключены к информационным входам первого и второго ключей соответственно, выходы которых 20 подключены к входам блока выбора октанта, выходы которого подключены к входам первого кодового преобразователя, выходы которого являются выходами старших разрядов преобразо" 25 вателя и подключены к входам второго кодового преобразователя, выходы которого подключены к входам треть6

его кодового преобразователя, выход которого подключен к управляющему входу второго коммутатора, выход которого соединен с общей шиной, выход второго кодового преобразователя подключен к управляющим входам первого и третьего коммутаторов, выход генератора импульсов подключен к одному входу элемента И и через дели" тель частоты к входу формирователя управляющих импульсов, первый выход которого подключен к входу блока питания,.второй — к входу обнуления первого кодового преобразователя, третий - к управляющим входам ключей, четвертый — к управляющим входам устройств выборки и хранения, к входу инвертора и одному входу триггера, выход инвертора подключен к управляющему входу регистра последовательных приближений, другой вход триггера соединен с выходом регистра последовательных приближений, а выход подключен к другому входу элемента И, выход которого подключен к тактовому входу регистра. последовательных приближений.

1347186

Номер октанта

Код

Знак F<>

Х1

1 с,d

0001 0110

Ь,с

0010 1100

Ь,с

1100

001 0

4 с а,Ь

0100

1001 а,Ь 1001

0100

d,а

d,а

Vl I с,d

Vl I l

1000 0011

1000 0011

0001 0110

Таблица 2

Номера выводов, подключаемьгх к выводу e U Шине нЗемля

134/186

Составитель M. Сидорова

Редактор И.Шулла Техред А.Кравчук Корректор Н.Король

Заказ 5128/52 Тираж 899 Подписное

ЛНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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