Способ преобразования угла поворота вала в код и устройство для его осуществления

 

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

СОЮЗ С08ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 03 М 1/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4281848/24-24 (22) 13.07.87 (46) 07.02.89. Бюл. У 5 (72) С.Н. Штангей и Г.Ф. Дорошенко (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1076935, кл. Н 03 М 1/64, 1982 °

Авторское свидетельство СССР

Ф 1365354, кл, Н 03 М 1/64, 1986.

„„ЯЦ„, 1457165 А1 (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

1457165

С целью повышения быстродействия пу- тем формирования кода угла в произ« вольные моменты времени несколько раэ за период питающего напряжения по % способу преобразования угла поворота вала в код, основанном на формировании опорных квадратурных сигналов переменного тока П„и U<, преобразовании угла поворота в один фазный сигнал переменного тока U> определении первого значения Б1; напряжения одного фаэного сигнала, определении второго значения напряжения, квадратурного первому, и сравнении их между собой по модулю, вычислении кода угла, формируют другой фазный сигнал переменного тока U „квадратурный сигналу U определяют в произвольный момент времени t; одновременно с первым Uq, второе значение

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

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразования.

На чертеже представлена структурная схема устройства для преобразования угла поворота вала в код.

Устройство содержит источник 1 квадра .урньгх напряжений, фазовращатель 2, аналого-цифровые преобразователи (AIIII) 3-6, вычислитель 7, генератор 8 импульсов. Вычислитель 7 содержит сумматоры 9-11, вычитатели

12 и 13, цифровые компараторы 14 и 15, блоки 16 и 17 сравнения модулей, квадраторы 18 и 19, блоки 20 и. 21 деления, блоки 22 — 24 функционального преобразования кодов (ФП10, выполненные в виде блоков постоянной памяти, арифметико-логические блоки

25 и 26, регистр 27 и кодовую шину28.

Способ преобразования угла поворота вала в код заключается в том, что источник 1 формирует опорные квадратурные сигналы переменного тока U — Us anat. и U z — Ucosvt которые поступают на входы фазовращателя 2, где преобразуются в два

Uq, другого фазного сигнала, третье

U „и четвертое U; значения напряжений квадратурных сигналов„ а величину угла поворота c(определяют по

"формуле. В устройство для осуществления способа, содержащее источник

1 квадратурных напряжений, фаэовращатель 2 и вычислитель 7, введены аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 3-6 и генератор 8 импульсов, по переднему фронту которого AIIJI

3-6 формируют коды мгновенных значений входных и выходных сигналов фаэовращателя 2 ° Вычислитель 7 по выходным кодам АЦП 3-6 формирует код угла, который задним фронтом импульса генератора 8 фик< пруется в регистре 7 вычислителя, откуда передается потребителю. 2 с. и

1 эмап ф лы> 1 ил фазных квадратурных сигнала переменного тока U = Us in(t+0) и Uq

= Ucos(vt+N), сдвинутых по фазе пропорционально углу c(поворота ротора фазовращателя 2 относительно опорных сигналов Б, и Uz. В произвольный момент времени t по импульсу

1 генератора 8, несинхронизированного с частотой источника 1, определяют на АЦП 3-6 коды мгновенных значений напряжений опорных и фазных сигналов переменного тока U „; — U„; . Выходные коды AIIJI 3-6 поступают на информационные входы вычислителя 7. В блоке 16 сравнивают по модулю значения напряжений опорных сигналов U» и

lU ; !, а в блоке 17 сравнивают по модулю значения напряжений фазных сигналов I U» и В ; . В сумматорах

9 и 10 формируют суммы значений напряжений опорных U; + U<; и фазных Б ; + U<,. сигналов соответственно, а в вычитателе 12 формируют разность U g, — U 1;.

В цифровом компараторе 14 срав- нивают между собой значения напряжений опорных сигналов U;и U<; а в цифровом компараторе 15 сравнивают между собой значения напряжений фазных сигналов U и Б ; . В квадраторах 18 и 19 формируют квад1457165

U> + «

Э поступающие в !О

2(U2, + U2 ) блок 24 ФПК. На выходах блока 24 формируются коды arcsin U<». Блок

20 формирует коды отношений U<

+ о (arctg — — — "- + тп 180 ), 30 02- П„ где Цз, Ц, U,, 35

0 при

ОприЦ, (U

45 тп= 1 при U„> U2 и (U )!П I

-1 при U „ U< и (U (- !U2I.

2. Устройство для преобразования угла поворота вала в код, содержащее

5р источник квадратурных напряжений, выходы которого соединены с входами фазовращателя, вычислитель, выходы которого являются выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 55 что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены четыре аналого-цифровых преобразователя и генератор импульсов, выходы источника квадратурных напряжений и фараты опорных напряжений U, и П . тт l i сумма которых образуется в сумматоре 11. На выходах блока 23 ФПК ормируются значения 2(U . + 02. ), 1 2i которые в качестве делителя поступают на входы блока 21. На выходах блока 21 формируются коды отношений

U2i + поступающие в блок 22

21 тт

ФПК, на выходах которого формиру- ются коды arctg U . По кодовой шине 28 поступает код, соответствующий 180 . Арифметико-логический блок 25 формирует коды агс 8 Ц(; +

+ тп 180, а арифметико-логический блок 26 формирует коды (-1) arcsin

U ;+ n 180 . Выходной код угла ь( поворота фазовращателя 2 формируется в вычитателе 13 сl = (-1)" arcs in U > + п 180 (arctg Пь ° + m 180 ) и задним фронтом импульса генератора 8 переписывается в регистр 27, откуда передается потребителю.

В предлагаемом способе и устройстве осуществляется компенсация погрешностей, вызванных неортогональностью и неравенством амплитуд питающих напряжения, Цикл работы предлагаемого устройства определяется суммарным временем преобразования одного АЦП и цикла работы вычислителя 7. В результате быстродействие предлагаемых способа и устройства увеличивается.

Формула и з о б р е т е ни я

1 ° .Способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на формировании опорных квадратурных сигналов переменного тока, преобразовании угла поворота вала в один фазный сигнал переменного тока, сдвинутый по фазе пропорционально углу поворота относительно одного из опорных квадратурных сигналов, определении первого значения напряжения одного фазного сигнала, определенни второго значения напряжения, квадратурного первому, и сравнении их между собой по модулю, вычислении кода угла в зависимости от результата сравнения, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повьппения быстродействия преобразования, в нем преобразуют угол поворота вала в другой фазньпЪ сигнал переменного тока, квадратурный одному фазному сигналу, определяют третье и четвертое значения напряжений для опорных квадратурных сигналов, определение второго значения напряжения, квадратурного первому, осуществляют для другого фазного сигнала одновременно с определением первого значения напряжения для одного фазного сигнала и с определением третьего и четвертого значений напряжений для опорных квадратурных сигналов, момент определения значений напряжений выбирают произвольно, а величину кода угла вычисляют по формуле

U> + U< о (- t) arcsin — — — — — — + п 180— первое и второе значения напряжений фазных сигналов; третье и четвертое значения напряжений опорных квадратурных сигналов, UU3 ((Ф

1 при U U+ и I Uçl >lU l

-1 при Ug o U и lU ((!U@l;у

57165

Составитель А. Смирнов

Техред.М.Ходанич

Корректор Г. Решетник

Редактор А. Мотыль

Заказ 7563/58 Тираж 879 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 14 зовращатель соединены с информационными входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого аналого-цифровых преобразователей, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым информационными входами вычислителя, а выход генератора импульсов соединен с входами синхронизации аналого-цифровых преобразователей и вычислителя.

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вычислитель содержит три сумматора, два вычитателя, два квадратора, два блока деления, три блока функционального преобразователя кодов, два цифровых компаратора,два блока срав1 кения модулей, два арифметикологических блока, регистр и кодовую шину, входы первого и второго квадраторов являются соответственно первым и вторым входами вычислителя и попарно соединены с входами первого сумматора, первого вы- читателя, первого цифроцого компаратора и первого блока сравнения модулей, выходы первого сумматора и первого вычитателя соединены с входами первого блока деления, выходы первого блока деления соединены с входами первого блока функционального преобразования кодов, выходы которого, выходы первого цифрового компаратора, выходы первого блока сравнения модулей и кодовая шина соединены соответственно с первыми, вторыми, третьими и четвертыми группами входов первого арифметико-логического блока, выходы которого . соединены с первыми входами второго вычитателя, входы второго блока сравнения модулей являются третьим и четвертым входами вычислителя и попарно соединены с входами второго цифрового компаратора и входами второго сумматора, выходы которого соединены с первыми входами второго блока деления, выходы первого и второго квадраторов соединены с входами третьего сумматора, выходы которого через второй блок функционального преобразования кодов соединены с вторыми входами второго блока деления, выходы второго блока деления соединены с входами третьего блока функционального преобразования кодов, выходы которого, а также выходы второго цифрового компа26 ратора, выходы второго блока сравнения модулей и кодовая шина соединены с первыми, вторыми, третьими и четвертыми группами входов второго арифметика-логического блока, выходы которого соединены с вторыми входами второго вычитателя, выходы второго вычитателя соединены с информационными входами регистра, вход синхронизации которого являет35 ся входом синхронизации вычислителя, а выходы регистра являются выходами вычитателя.