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 повышения точности путем уменьшения влияния высших гармоник в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор 1 импульсов , делитель 2 частоты, формирователи 3 и 4 синусоидального напряжения , синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ)6, триггер 13, компаратор 14, элемент И 16, счетчик 20, введены регистр 5, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 7, делитель 8 напряжения, коммутатор 9, аналоговый 10 и цифровой 11 инверторы , дешифратор 12, элемент ИСКЛЮЧАЮ- ЩЕЕ ИЛИ 15, аналоговьй сумматор 17, элемент ИЛИ 18, реверсивный счетчик 19 и формирователь 21 синусоидального напряжения. Преобразователь работает в два цикла. В первом цикле формируется код N фазовым методом. Во втором цикле формируется поправка путем интегрирования в АЦП 7 разности мезвду выходным сигналом СКВТ 6 и сигналом, сформированным формирователем 21 из кода N. Интегрирование производится с использованием весовой функции, сформированной дешифратором 12, инвертором 11 и коммутатором 9. В конце второго цикла преобразования поправка из АЦП 7 через элемент ИЛИ 18 вводится в реверсивный счетчик 19. 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5p 4 Н 03 М 1/64, 1/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 41 48981/24-24 (22) 18. 11 . 86 (46) 15. 07. 88. Бюл. И -26 (72) Е.И.Михайлов и И.С.Видершайн (53) 681. 325 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 942101, кл. Н 03 М 1/64, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1092544, кл. Н 03 М 1/64, 1983. (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 повышения точности путем уменьшения влияния высших гармоник в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, формирователи 3 и 4 синусоидального напряжения, синусно- косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ)6, триггер 13, „„SU„„14102?? А1 компаратор 14, элемент И 16, счетчик 20, введены регистр 5, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 7, делитель 8 напряжения, коммутатор 9, аналоговый 10 и цифровой 11 инверторы, дешифратор 12, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15, аналоговый сумматор 17, элемент ИЛИ 18, реверсивный счетчик

19 и формирователь 21 синусоидального напряжения. Преобразователь работает в два цикла. В первом цикле формируется код N фазовым методом.

Во втором цикле формируется поправка путем интегрирования в АЦП 7 разности между выходным сигналом СКВТ 6 и сигналом, сформированным формирователем 21 из кода N. Интегрирование производится с использованием весовой функции, сформированной дешифратором 12, инвертором 11 и коммутатором 9. В конце второго цикла преобразования поправка из АЦП 7 через элемент ИЛИ 18 вводится в реверсивный счетчик 19. 1 ил.

141 027 7

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может

ыть использовано для связи аналогоых источников информации с цифровым

ычислительным устройством.

Целью изобретения является повыение точности преобразователя путем еньшения влияния высших гармоник.

На чертеже представлена структур- 10 ая схема преобразователя.

Преобразователь содержит генераор 1 импульсов, делитель 2 частоты, ормирователи 3 и 4 синусоидального апряжения, регистр 5, синусо-косину-15 ный вращающийся трансформатор (СКВТ) аналого-цифровой преобразователь

АЦП) 7, делитель 8 напряжения, комутатор 9, аналоговый .инвертор 10, ифровой инвертор 11, дешифратор 12, 20 риггер 13, компаратор 14, элемент

5 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент 16 И, алоговый сумматор 17, элемент 18 реверсивный счетчик 19, счетчик

О, формирователь 21 синусоидального апряжения. Коммутатор 9 содержит лючи 22-24. Делитель 8 напряжений остоит из последовательно включенных езисторов 25 и 26.

Преобразователь работает в два 30 икла.

Во время первого цикла производитя измерение угла поворота ротора

КВТ 6 фазовым методом. Во время втоого — уточнение результата первого кла путем исключения влияния втоой, третьей и кратных гармоник выходого сигнала СКВТ6 на результат пребразования, Определение величины очняющей поправки производится пу- 40 ем интегрирования разности между выходным сигналом СКВТ6 и сигналом, < формированным по результату первого

rèêëà. Интегрирование производится с спользованием весовой функции спе иальной формы. Длительность первого

i икла равна или кратна периоду входi. ого сигнала СКВТ6, второго — не бо ее двум периодам входного сигнала.

Формирование входнык напряжений (КВТ6 производится при помощи форми1 ователей 3 и 4, на выходе которых

> ырабатываются напряжения синусоидаль ой формы с периодом Т, сдвинутые по азе на 90 . Управление формировате ями 3 и 4 производится от генератора импульсов и делителя 2 частоты.

На выходной обмотке СКВТ6 форми1 уется напряжение синусоидальной формы с периодом Т, смещенное относительно одного из входных, принятое за опорное, на угол, соответствующий углу поворота ротора.

Компаратор 14 формирует из выходного напряжения СКВТ 6 импульсы прямоугольной формы, которые вместе с импульсами старшего разряда делителя

2 поступают на входы элемента 15

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. В течение одного периода опорного сигнала на выходе элемента 15 формируются два импульса, длительность каждого из которых прямо пропорциональна .

Регистр 5, управляемый выходными импульсами делителя 2, формирует единичный сигнал в течение первого цикла. Передним фронтом этот сигнал приводит реверсивный счетчик 19 в исходное состояние и дает разрешение на прохождение импульсов заполнения от генератора 1 через элемент 16 И на вход счетчика 19. Измерение длительности интервалов, пропорциональных ц, происходит путем заполнения их счетными импульсами от генератора 1 с последующим подсчетом при помощи счетчика 19. Количество импульсов, поступающих на вход счетчика за время первого цикла, равно N .

Управление режимом работы реверсивного счетчика 19 производится при помощи триггера 13. На тактовый вход этого триггера поступают импульсы с выхода предпоследнего разряда делителя 2, а на информационный входвыходной сигнал элемента 15. В случае отрицательной фазы выходного сигнала

СКВТ 6 относительно опорного .триггер 13 устанавливается в состояние !

j0 и счетчик 19функционирует в режиме вычитания. В случае положительной ,:фазы триггер 13 устанавливается в состояние 1 и счетчик 19 начинает функционировать в режиме суммирования.

Выходной сигнал трансформатора ввиду искажений имеет в своем составе высшие гармоники.

В результате компаратор 14 фиксирует моменты перехода через 0 с погрешностью, вызванной присутствием высших гармоник. В счетчике 19 накапливается результат N =K g + Фй<, где gN — составляющая результата измерения, определяемая искажениями выходного сигнала и зависящая от

1410277

3 амплитуд и фазовых сдвигов высших гармонических составляющих.

Исключение этой составляющей из результата измерения существенно уменьшает погрешность измерения.

Для этого в преобразователе по результату N формируется вспомогательный опорный синусоидальный сигнал

U, имеющий период Т, а фазовый

N( сдвиг = --. Затем определяется и разность g — g = 4N/К, и величина

JN=(g2- Ц,)К1 вычитается из И1. Эта операция производится во время второго цикла измерения.

В начале второго цикла по спаду выходного сигнала регистра 5 счетчик

20 по входам предварительной установки устанавливается в состояние

N,. Счетчик 20 и формирователь 21 работают в режиме дискретного фазосдвигателя. Формирователь 21 начинает генерировать сигнал синусоидальной 25 формы с искажениями, аналогичными вносимыми формирователями 3, 4, и

М с фазой

1 К

Выходные напряжения СКВТ 6 и формирователя 21 поступают на входы сумматора 17, выполняющего функцию вычитания. Выходной сигнал сумматора 17 поступает на вход АЦП 7, выполненного по методу двухтактного инте35 грирования.

Длительность первого такта интегрирования равна периоду опорного сигнала Т, интегрирование производится с учетом весовой функции, которая реализуется при помощи коммутатора 9, инвертора 10, делителя 8 напряжения и дешифратора 12. Ключ

22 на интервале 0-Т/2 подключает к

45 входу делителя 8 прямой сигнал сумматора 17, а ключ 23 на интервале

Т/2-Т вЂ” проинвертированный сигнал сумматора 17. Ключ 24, управляемый от дешифратора 12, на интервалах

Т/б-Т/3 и 2/ЗТ-5/6Т устанавливает коэффициент деления делителя 8, равный 1, а на остальных интервалах— коэффициент деления, равный 2.

Запуск АЦП производится выходным

55 сигналом счетчика 20 в момент изменения состояния его старшего разряда.

На выходе АЦП 7 формируется в виде числа импульсов код N e

К

N =1 (y — g) = dN

1 t К

1 который прямо пропорционален разности фаэ между первой гармоникой выходного сигнала СКВТб и вспомогательным опорным сигналом с выхода формирователя 21, имеющим фазу

N 2 ( — — Импульсы с выхода АЦП 7 че1 рез элемент 18 ИЛИ поступают на вход реверсивного счетчика 19, где происходит суммирование результатов первого и второго циклов

Ц

К

N=N -И = — 1- + дМ2=К, К1

В случае К =К (что производится выбором коэффициента преобразования (АЦ 7) И вЂ”, т.е. конечныи резульI тат не содержит составляющих, определяемых искажениями, вносимыми

СКВТ6.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к входу делителя частоты и первому входу элемента И, выходы делителя частоты подключены к входам первого и второго формирователей синусоидального напряжения, выходы которых подключены к входам синусо-косинусного вращающегося трансформатора, выход которого подключен к входу компаратора, счетчик, триггер, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повьппения точности преобразователя, в него введены реверсивный счетчик, регистр, третий формирователь синусоидального напряжения, аналоговый сумматор, дешифратор, аналого-цифровой преобразователь, делитель напряжения, коммутатор, аналоговый и цифровой инверторы, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИЛИ, выход старшего разряда делителя частоты подключен к входу регистра и к одному входу элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу компаратора, а выход подключен к второму входу элемента И, к информационному входу триггера, тактовый вход триггера подключен к выходу предпоследнего

Составитель А. Смирнов

Техред Л. Сердюкова Корректор С-Черни

Редактор Н.Горват

Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3495/57

Произ водственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 14102 таршего разряда делителя частоты, а

ыход подключен к управляющему входу еверсивного счетчика, выход региста подключен к третьему входу элемена И, к установочному входу реверивного счетчика и входу разрешения четчика, выходы элемента И и аналогофрового преобразователя через элеент ИЛИ подключены к счетному входу версивного счетчика, выходы разядов которого подключены к устаноочным входам счетчика, счетный вход четчика подключен к выходу генератоа импульсов, а выходы разрядов счетика подкшочены к входам дешифратора третьего формирователя синусоидалього напряжения, выход которого и выод синусо-косинусного трансформатоа подключены к входам аналогового сумматора, выход аналогового сумматора непосредственно и через аналоговый инвертор подключены соответственно к первому и второму информационным входам коммутатора, выход старшего разряда счетчика подключен к первому управляющему входу коммутатора и входу синхронизации аналогоцифрового преобразователя, а через цифровой инвертор подключен к второму управляющему входу коммутатора, выход дешифратора подключен к третьему управляющему входу коммутатора, первый выход коммутатора подключен к входу делителя напряжения, выход которого соединен с вторым выходом коммутатора и подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя.