Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к преобразователям угла поворота вала в код, и может быть использовано в системах обработки данных. Техническим результатом является повышение точностных характеристик преобразователя. Технический результат достигается за счет того, что преобразователь содержит синусно-косинусный датчик угла, два блока умножения, блок вычитания, компаратор, блок синусно-косинусного преобразования кода, блок преобразования амплитуды напряжения в последовательный код, реверсивный счетчик. 1 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к преобразователям угла поворота вала в код, и может быть использовано в системах обработки данных.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, блоки умножения, блок вычитания, компаратор, реверсивный счетчик и блок синусно-косинусного преобразования кода (см. а.с. СССР №590795, кл. G 08 C 9/04, 1976 г.).

Недостатком преобразователя является невысокое быстродействие и низкие точностные характеристики.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь угла поворота вала в код, принятый за прототип и содержащий (см. а.с. СССР №691909, кл. G 08 C 9/00, 1979 г.) синусно-косинусный датчик угла, выходы которого подключены к информационным входам первого и второго блоков умножения, выходы которых подключены ко входам блока вычитания, выход которого подключен ко входу блока преобразования амплитуды напряжения в последовательный код и к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к общей шине, а выход - подключен к одному из входов реверсивного счетчика, другой вход которого подключен к выходу блока преобразования амплитуды напряжения в последовательный код, а выходы - подключены ко входу блока синусно-косинусного преобразования кода и одновременно являются выходом преобразователя, первый и второй выходы блока синусно-косинусного преобразования кода подключены соответственно к управляющим входам первого и второго блоков умножения.

Недостатком преобразователя является низкая точность, обусловленная тем, что при использовании в качестве блока синусно-косинусного преобразования кода серийно выпускаемых промышленностью постоянных запоминающих устройств ПЗУ типа 505РЕ3, дискрет программной прошивки которых составляет 10 угловых минут, кодируемая преобразователем информация от одного значения до другого также изменяется с дискретом 10 угловых минут, а в пределах 10 угловых минут она теряется.

Цель изобретения - повышение точностных характеристик преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе угла поворота вала в код, содержащем синусно-косинусный датчик угла, выходы которого подключены к информационным входам первого и второго блоков умножения, выходы которых подключены ко входам блока вычитания, выход которого подключен ко входу блока преобразования амплитуды напряжения в последовательный код и к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к общей шине, а выход - подключен к одному из входов реверсивного счетчика, другой вход которого подключен к выходу блока преобразования амплитуды напряжения в последовательный код, блок синусно-косинусного преобразования кода, выходы старших разрядов реверсивного счетчика подключены ко входам блока синусно-косинусного преобразования кода и одновременно являются выходами старших разрядов преобразователя, первый и второй выходы блока синусно-косинусного преобразования кода подключены соответственно к управляющим входам старших разрядов первого и второго блоков умножения, управляющие входы младших разрядов которых объединены, подключены к выходам младших разрядов реверсивного счетчика и одновременно являются выходами младших разрядов преобразователя.

Структурная схема преобразователя угла поворота вала в код представлена на чертеже.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит синусно-косинусный датчик угла 1, первый 2 и второй 3 блоки умножения, блок 4 вычитания, компаратор 5, блок 6 синусно-косинусного преобразования кода, блок 7 преобразования амплитуды напряжения в последовательный код, реверсивный счетчик 8.

Выходы синусно-косинусного датчика угла 1 соединены с информационными входами первого 2 и второго 3 блоков умножения, выходы первого 2 и второго 3 блоков умножения соединены со входами блока 4 вычитания, выход блока 4 вычитания соединен со входом блока 7 преобразования амплитуды напряжения в последовательный код и с первым входом компаратора 5, другой вход компаратора 5 соединен с шиной нулевого потенциала преобразователя, выход компаратора 5 соединен с одним из входов реверсивного счетчика 8, выход блока 7 преобразования амплитуды напряжения в последовательный код соединен с другим входом реверсивного счетчика 8, выходы старших разрядов реверсивного счетчика 8 соединены со входами блока 6 синусно-косинусного преобразования кода и одновременно являются выходами старших разрядов преобразователя, первый и второй выходы блока 6 синусно-косинусного преобразования кода соединены соответственно с управляющими входами старших разрядов первого 2 и второго 3 блоков умножения, выходы младших разрядов реверсивного счетчика 8 соединены с управляющими входами младших разрядов разрядов первого 2 и второго 3 блоков умножения и одновременно являются выходами младших разрядов преобразователя.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

При повороте вала синусно-косинусного датчика угла 1 на некоторый угол αi, в его выходных обмотках вырабатываются напряжения, амплитуда которых пропорциональна синусу и косинусу угла поворота вала. Напряжение U_{cos αi} с косинусной обмотки синусно-косинусного датчика угла 1 умножается первым 2 блоком умножения на цифровой код (N ₁+N"), а напряжение U_{sin αi} с синусной обмотки синусно-косинусного датчика угла 1 умножается вторым 3 блоком умножения на цифровой код (N₂ +N"). Выходные напряжения с выходов первого 2 и второго 3 блоков умножения вычитаются на блоке 4 вычитания, на выходе которого получается напряжение:

где N₁ и N₂ - выходные коды блока 6 синусно-косинусного преобразования кода, причем N₁ =sin N', а N₂=cos N';

N' - исходный код старших разрядов реверсивного счетчика 8;

N" - исходный код младших разрядов реверсивного счетчика 8;

N=(N'+N") - полный исходный код реверсивного счетчика 8.

Тогда выражение (1) можно привести к виду:

Таким образом, после первого преобразования на выходе блока 4 вычитания получается напряжение ΔU. Компаратор 5 анализирует знак напряжения ΔU, а блок 7 преобразования амплитуды напряжения в последовательный код преобразует напряжение ΔU в число импульсов N₃, которое в зависимости от логического сигнала с выхода компаратора 5 суммируется или вычитается в реверсивном счетчике 8 с его исходным кодом, т.е.:

где N₄ - полный исходный код реверсивного счетчика 8, полученный после первого преобразования;

N₄ ' - код старших разрядов реверсивного счетчика 8, полученный после первого преобразования;

N₄" - код младших разрядов реверсивного счетчика 8, полученный после первого преобразования.

После очередного преобразования на выходе блока 4 вычитания получаем напряжение:

причем /ΔU/>>/ΔU ₁/

Блок 7 преобразования амплитуды напряжения в последовательный код преобразует напряжение ΔU ₁ в число импульсов N₅, которое в зависимости от логического сигнала с выхода компаратора 5 суммируется или вычитается в реверсивном счетчике 8 с кодом N₄, полученным в предыдущем цикле преобразования, т.е.:

После преобразования на выходе блока 4 вычитания получаем:

и т.д. до момента достижения заданной точности, когда:

Таким образом, производя одновременное умножение напряжений U_{sin α} и U_{cos α} с выходов синусно-косинусного датчика угла 1 через старшие разряды первого 2 и второго 3 блоков умножения на коды Ni=cos Ni' и Ni=sin Ni' соответственно, поступающих с первого и второго выходов блока 6 синусно-косинусного преобразования кода, а также через младшие разряды первого 2 и второго 3 блоков умножения на код Ni" в пределах 10 угловых минут, поступающего непосредственно с выхода младших разрядов реверсивного счетчика 8, что реализует линейный режим преобразования, т.к. синусно-косинусная зависимость в диапозоне от 0 до 360° в пределах 10 угловых минут изменяются практически по линейному закону, и в данном случае позволяет производить преобразование с дискретом ≤1 угловой минуты и, тем самым, в значительной степени повысить точность преобразования в целом.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого подключены к информационным входам первого и второго блоков умножения, выходы которых подключены ко входам блока вычитания, выход которого подключен ко входу блока преобразования амплитуды напряжения в последовательный код и к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к общей шине, а выход подключен к одному из входов реверсивного счетчика, другой вход которого подключен к выходу блока преобразования амплитуды напряжения в последовательный код, блок синусно-косинусного преобразования кода, отличающийся тем, что выходы старших разрядов реверсивного счетчика подключены ко входам блока синусно-косинусного преобразователя кода и одновременно являются выходами старших разрядов преобразователя, первый и второй выходы блока синусно-косинусного преобразователя кода подключены соответственно к управляющим входам старших разрядов первого и второго блоков умножения, управляющие входы младших разрядов которых объединены, подключены к выходам младших разрядов реверсивного счетчика и одновременно являются выходами младших разрядов преобразователя.

РИСУНКИ