Двухотчетный преобразователь углового перемещения в цифровой код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (it) 526932

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 10.02.75 (21) 2103506/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.76. Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 13.09.76 (51) Ц. Кл. 6 08С О/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР, ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения А. С. Буданов, А. А. Гаврилов, В. П. Максимов и В. А. Мясников (71) Заявитель (54) ДВУХОТСЧЕТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ » » ""

УГЛОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ КОД

Изобретение относится к области преобразования и кодирования информации и предназначено для представления аналоговой величины в виде кода.

Известны двухотсчетные преобразователи угловых перемещений в код, которые используют в каналах глубокого и точного отсчетов преобразование «фаза — временной интервал— код» (1). Для таких преобразователей характерна плохая стабильность электронной отсчетной части из-за наличия избирательных цепей, нуль-органов.

Известны также преобразователи считывания, снимающие информацию обычно в виде циклического кода (2). Однако в них необходимо применение специальных датчиков и дополнительных логических устройств для преобразования циклического кода в арифметический.

Известны преобразователи, отличительной особенностью которых является использование в канале точного отсчета электромеханической фазовой следящей системы. Код начала грубого отсчета может формироваться любым способом (3). Они характеризуются высокими требованиями к электромеханическому узлу, большим весом и габаритами.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь угол — — код, содержащий двухотсчстный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выход грубого отсчета которого соединен с формирователем-ограничителем, кварцевый генератор соединен через делитель частоты с блоком считывания кода грубого отсчета.

Такой преобразователь имеет малые разрешающую способность и точность (14 — 16 двои IHbIx разрядов), плохую стабильность схемы при изменении температуры окружающей среды из-за наличия избирательных цепей и нуль-органов.

Цель изобретения — повышение точности и разрешающей способности преобразователя.

Это достигается тем, что в предлагаемый

15 двухотсчетный преобразователь введены фазовый детектор, генератор импульсов, реверсивный счетчик и блок управления реверсивным счетчиком, блок согласования отсчетов, блок памяти, блок ввода кода, синхрониза20 тор, дополнительный делитель частоты, дешифраторы, сумматор, делитель напряжения и блок формирования синусоидальных сигналов. Выход точного отсчета синусно-косинусного вращающегося трансформатора через после25 довательно соединенные фазовый детектор, генератор импульсов и блок управления реверсивным счетчиком соединен с входом реверсивного счетчика, один из выходов которого подключен к одному из входов блока согласова30 ния отсчетов, к другому входу которого под526932

K IЮ IOII ЧСРСЗ ОЛОК П!I МЯ ГИ БЫ«ОД ОЛОКЫ С l ll 1 ь(выии51 Bp)>00! 0 0Tc>lcTII. Вы Од фазового тектора соединен с Бы..одом блока управления реверсивным счетчиком, выход формирователя-ограничителя через синхронизатор соединен с блоком считывания коды грубого отсчета. Выход старших разрядов реверсивного счетчика через последовательно соединенные блок ввода кода, дополнительный делитель частоты и один из лешифраторов подключен к одному из входов блока формирования синусоидальны«сигны:IoB, на другой вход которого через другoii дешифратор подключен один из выходов делителя частоты. Другой выход делителя подключен к блоку ввода кода, выходы кварцевого генератора — к входам син ронизаторы и дополнительного делителя. Выход младших разрядов реверсивного счетчика соединен с одним из входов управляемого делителя напря5кения. Один из выходов блока формирования синусоидальных сигналов через управляемый делитель напряжения и сумматор соединен с

Б.,одом фазового детектора, другой B»i«oz блока формирования синусоилальпых сигна loB соединен с одним из входов сумматора, а трепш выход — с входами грубого и т0 шогÎ

О! С>!СТОБ СИИУ СНО КОСИИУ CHOI 0 БРЫ II(II !0!I(()ÃOC51 трансформатора.

На фиг. 1 показана блок-схема двухотсчетного преобразователя углового перемещени51

Б цифровой код; на фиг. 2 приведена диаграмма, поясняющая принцип формирования синусоидальных сигналов.

Двухотсчетный преобразователь углового перемещения в цифровой код содержит двухотсчетный синуспо-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 1, фазовый детектор

2, генератор 3 импульсов, блок 4 управления реверсивным счетчиком, реверсивный счетчик

5, содержащий соответственно младшие и старшие разряды 6 и 7, блок 8 ввода колы, делители 9 и 10 частоты, кварцевый генератор

11, дешифраторы 12 и 13, блок 14 фор«щроБания синусоидальных сигналов, управляемый делитель 15 напряжения, c ммагор 16, формирователь-ограничитель 17, синхронизатор

18, блок 19 считывания кода грубого отсчета, блок 20 памяти и блок 21 согласования отсчетов.

Выход точного отсчета СКВТ 1 через последовательно соединенные фазовый летек(Ор, генератор импульсов и блок управ ICII115I рсВерсивным счетчиком соединен с входом реверсивного счетчика, выход которого подключен к одному из входов блока согласования отсчетов, к другому входу котсрого иодк;почен через блок памяти выход олока счигывыния грубого отсчета. Выход фазового детектора соединен с входом блока управления реверсивным счетчиком, а Бы«од формирователя-ограничителя через синхронизатор соели!Бои с блоком считывания кода груоого отсчета.

Выход старших разрядов реверсивного счетчика через последовательно соединенные блок

ББОДы колы, ЛОI!О.!Би Ге,ii>ill>Ill, Ic,! и l c. )ь ч c i 0ты н один iiB дсшифры !ороБ iiu,(i.,, !!О сн и ОЛ1!О:>! ) IIB Б«0 IOB 0.10кы (1)ОРм()РО!>((!!и (cl! II) coIIäB>iüIIbI«си! Балов, IIH др Ои B«0,i, которо! 0 через др) гoll, (е(н!!фрычор иодк.!!О icli олш! 1IB

Бы«ОДОБ делите. i)l. Др) 1 Ои Бы«ол делител51 подключен и блоку вводы коды. Выход êBàðцевого генераторы иодключсll к входам син«ронизаторы и дополнипе.lbllÎI Î Лелипел)1. Вы«од младших разрядов реверсивного счетчика соединен с одним из входов управляемогo делителя напр5(жен5!51. Один из выходов блока формирователя синусоидальных сигналов через управляемый де IIIz e;Ib напряжения и сумматор соединен с входом фазового детектора, другой выход блока формирования синусоидальных сигналов соединен с одним из входов сумматора, d трегий выход— с входами грубого и точного отсчетов сННусокосинусного вращающегося трансформатора.

Диаграмма на фиг. 2 поясняет принцип формирования компенсирующего синусоидального сигнала. С последних триггеров дополнительного делителя 9 информация поступает на дешифратор 12. Две послеловате ibiiucr» импульсов с. дешифратора 12 (и — для формирования синфазиого сигнала, б — для фор,>!!!ровыни5! квадратурного сигнала) иост пы!Ог lid блок формирования синусоидальны«сиг!!ылОБ.

С первого и второго выходов сш)маюгс» двы сдвинутых на 90" напр)1)кени51, амплитуда одНОГО ИЗ НИХ ИЗМЕН51ЕТС51 Б СООТБЕТС i BIIII C КОдом младших разрядов с реверсивного счетчика 5. Таким образом, фазовый сдвиг результирующего сигнала, снимаемого с сумматора

l6 и подаваемого на фазовый детектор 2, определяется геометрической ыммои синфазноlo и !асти квадратурного напряжений.

Гlредлагаемое устройство рыботыет следующим образом.

В iic«oдном состоянии реверсивный счетчик

5 и делители 9 и 10 находятся Б исходном состоянии. Сигнал с точного отлета С1«В1 поступает на фазовый детектор 2, ны второй

Бхол которого поступает компенсирующее напряжение, в формировании которого участвуют блоки 5, 8, 9, 10, 12, 14, 15, 16, ооразующие эталонный фазоврыщатель. j jàiiðÿH(ñíHB рассогласования, пропорциональное фазе между сип(альным напряжением, cнимасмым с точного огсчета С1«>ВТ и компенсирующим — с эталонного фазовращатсля, nociiпаст на генератор импульсов и блок пры!!пения реверсивllblм счетчиком, которые в зависимости от знака и амп !итiлы напряжения рассог lacoBBния управляют режимом рыботы реверсивного счетчика (суммирование или вычитание, частоты запол1)ени51). 1«ол старших разрядов j)сБсрсивного счетчика 5 !ерсз блок ввода кода записывается Б дополните(!Биы!1 делитель 9.

Запись кола ocxiiieciвляется один ра; за ncpi1oд заполнения делителя 10. В результаге периодического ББо;(а кола и дополнительный делите.и. 9 кодовые комбинац(ш в параллельIIo раоо)ающих лели гелей частоты оказывают526932

6 ся смещенными. Дешифраторы 12 и 13 и блок формирования синусоидальных сигналов преобразует это смещение в фазовый сдвиг формируемых сигналов. 3 аполненис реверсивного счетчика 5 от генератора импульсов 3 осуществляется ло тех пор, пока TbaBB компенсирующего напря>ксттия, снимаемого с сумматора 16, не будет равна фазе сигнального напряжения, снимаемого с точного отсчета СКВТ.

Информация с реверсивного счетчика поступает на блок согласования отсчетов, по которой происходит корректировка хода грубого отсчета. Код грубого отсчета формируется делителем 10 и поступает на блок сог,ласованпя

21 отсчетов через блок считывания 19 и блок памяти 20. Команда на считывание кода формируется от сигнала фазовратцатсля грубого отсчета формирователем-ограничителем 17 и синхронизатором 18. Задача синхронизатора

18 состоит в том, чтобы исключить перенос кода в блок памяти 20 в моменты переходного процесса в делитель 10. Для этого импульсы, получаемые от формирователя-ограничителя 17, синхронизир1ются с импульсами кварцевого генератора 11.

Число разрядов грубого отсчета определяется коэффициентом редукции дв .хотсчетного

СКВТ. При исследовании макета ппеобразователя использовались СКВТ с редукццей 6 и 32. при этом число разрядов грубого отсчета соответственно равнялось 4 и 5, Число разрядов точного отсчета определяется разрешающей способностьто схемы, которая при кусочно-линейной апприксимации форхтир-семьтх синусоидальных сигналов по 16 участкам равна 15 разрядам. Разреша юща я способность всего преобразователя составляла 20 или 19 двоичHbIx разрядов при редукции 32 и 16.

Использование предлагаемого преобразователя позволяет повысить точность измерений угловых перемещений. а следовательно и точность работы цифровых систе т, в которых пспольз .тотся такие преобразователи.

B аппаратурттом отнотнении предлагаемый преобразователь много проще, чем известные.

Формула изобретения

Двухотсчетный преобразователь углового перемещения в цифровой код, содержащий двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выход грубого отсчета которого соединен с формирователем-ограничителем, кварцевый генератор соединен через делитель частоты с блоком с титывания кода грубого отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности преобразователя, в него введены

)5 0

;0

5т фазовый детектор. генератор импульсов, рсверсивный счетчик и блок управлстшя реверсивным счетчиком, блок согласования отсчетов, олок памяти, блок Ввода кола, стшхроннзатор, лопо IHHTcëüíûé делитель частоты, лспшфраторы, сумматор, делитель напряжения и блок формирования синусоидальных сигналов, п1эттчем выход точного отсчета синусно-KocITTTA ного вращающегося трансформатора через последов:-.тельно соединенные фазовый детектор, генератор импульсов и блок управления реверсивным счетчиком соединен с входом реверсивного счетчика. один пз выходов которого подключен к одному пз входов блока согласования отсчетов, к другому вхсл . которого подключен через блок памяти выход блока считывания грубого отсчета, выход фазогого детектора соединен с входохт блока управления реверсивным счетчиком, выхоi формирoвателя-ограничителя через синхронизатор соединен с блоком считывания кода грубого отсчета, выход старших разрядов реверсивного счетчика через последовательно соединенныс блок ввода кода. дополнительный делитель частоты и один из дешиФраторов подключстт к одному из входов блока формирования сщтусоидальпых clll на IoB, на другой вход которого через другой дешифратор подключетт ozITIT из выходов делителя частоты, другой выход делителя подклю ен к блоку ввода кода. вьтходы кварцевого генератора подключены к входам синхронизатора и дополнительного лслителя, выход младших разрядов pcBcpcITBIToro счетчика соединен с одним из входов управляемого делителя HnïðÿæåITITTI, один из выходов блока фор тттроваттття синусоичальных сигналов через управляемый делитель напряжения и сумматор соединен с вхслом фазового детектора, другой выход блока формирования cTTHAсопдальных спгна IQB соедтшен с одним из входов сумматора, а третий чьтход-с входами грубого и точного отсчетов сппусно-косттнусного вращающегося трансформатопа.

Источниктт информации, ппинятые во внимание прп экспертизе:

). Преспухпн Л. Н. и др. Муаровые растровьте датчпктт положстптя и пх при тенеттттс М„

«Машиностроетттте», 1969, с. 155 — 59, рис. 3, 9.

2. Мясников В. Л. п in. «Дискретная часть лвухотсчстного преобразователя угол — код Bhlсокой точности». — В сА. «Элементы ттттфровт.тх систем управлеттпя» Л., «Наука». 197). с. 202-—

204.

3. Максимов В. П. и лр. «Исследование принципов построения отстстной части параметрического многополтосного фазовпаптателя» в сб. «Элехтентьт цифровых cITcTC I управления»,, Т.. «Наука». 1971, с 153 — 160

526932 н,Г—

4.

V и!

Редактор Т. Рыбалова

Заказ 2022/13 Изд. № 1511 Тираж 830 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., и 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

7л "3

"и-г ! и-

Составитель Н. Назаркина

Техред В. Рыбакова Корректор А. Дзесова