Преобразователь угла поворотавала b код

 

Совхоз Советских

Соцналнстнчесннх

Реснублнк

П ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

gl),798945

К АЬТ©РСКОМУ СВ ТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. сеид-ву (22) 3аявлено 250479 (21) 275б 548/18-24 с присоединением заявки Йо (5f)M. Клз

С 08 С 9/04

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.0181. бюллетень Н9 3

Дата опубликования описания 30. 01. 81 (53) УДК 881. .325(088.8) (72) Автор изобретения

Г.A.Âèíîãðàäoâ (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

В КОД

Недостатком преобразователя явля29 ется невысокое быстродействие, обу словленное тем, что процесс кодирования осуществляется поразрядно, начиная со старшего разряда. При этом ограничивающим фактором является не

25 столько быстродействие входящих в пре-. образователь элементов, сколько наличие многократно повторяющихся переходных процессов в схеме, возникающих при каждом переключении ключе3о,вых элементов.

Изобретение относится к автоматы. ке и вычислительной технике и предназначено для применения в системах управления, использующих цифровые метдды обработки информации.

Известны способы и устройства преобразования угла в код, принципиально обеспечивающие высокое быстродействие, высокую разрешающую способность и точность (13 .

Недостатком известных.преобразователей.является либо сложность конструкции, либо значительная сложность схемы, вследствие чего такие преобразователи на практике имеют ограниченное применение.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь. угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, переключатель (селектор) квадрантов, формирующий два старших разряда кода, регистр выходного кода и последовательно соединенные формирователи младших разрядов кода, каждый из которых состоит из суммирующего. и вычитакщего операционных усилителей с коэффициентом передачи по одному из .входов, пропорциональным синусу, а по "другому — косинусу угла, соответствующему значению единицы формируемого разряда, выходы операционных

1усилителей соединены с первыми вхо= дами переключателей и через определитель равнозначности фаз — c ..вхо-! дом соответствующего разряда и с управляющими входами переключа,телей, вторые входы переключателей соединены с входами формирователя и входами операционных усилителей, а выходы переключателей являются выходами формирователя, причем входы первого из,последовательно|. соединенных

15 формирователей подключены к аналоговым выходам переключателя квадрантов 21.

798945

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя °

Поставленная цель достигается эа счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, синусный и косинусный выходы которого соединены со входами селектора квадрантов, два цифровых выхода которого соединены со входами первых двух старших разрядов выходного регистра, введены . преобразователь кода в код, два цифро-аиалоговых преобразователя, фор- мирователь младших разрядов кода и формирователь старших разрядов кода, два входа которого соединены с соответствующими входами цифроаналоговых преобразователей и аналоговыми выходами селектора квадрантов, а выходы - с входами старших разрядов выходного регистра и входами прямого кода цифроанало-говых преобразователей, а через преобразователь кода в код — co входами дополнительного кода цифроанало-говых преобразователей, выходы которых соединены со входами формирователя младших разрядов кода, выходы которого соединены со входами младших разрядов выходного регистра.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя угла поворота вала в код (в качестве примера изображен одноотсчетL ный преобразователь на 8 двоичных разрядов); на фиг. 2 — схема формирователя старших разрядов; на фиг.3— схема цифроаналогового преобразователя рассогласования между углом и кодом.

Преобразователь угла поворота в код содержит синусно-косинусный вращающийся трансформатор 1, селектор

2 квадранта, выходной регистр 3, формирователь 4 старших разрядов кода угла в квадранте, цифроаналоговые:. преобразователи 5 и б рассогласования между углом в квадранте и его кодом, преобразователь 7 кода в код, формирователь 8 младших разрядов кода угла в квадранте.

Формирователь 4 старших разрядов кода угла в квадранте содержит компараторы 9, резисторы 10 и 11, соединенные со входами 12 и 13, фаэовые дискриминаторы 14, формирователь

1S опорных импульсов, шифратор 16, имеющий выходы 17, 18 и 19.

Цифроаналоговые. преобразователи

5 и 6 рассогласования между углом в квадранте и его кодом содержат операционный .усилитель 20, резистор

21 обратной связи, выходы 22, входы 23 и 24, резисторы 25, разрядные резисторы 26-28 и разрядные ключи 29.

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

65 формирователя. На выходе каждого компаратора формируются импульсы, частота следования которых равна частоте напряжения питания датчика

i угла 1, а фаза зависит от соотношения сопротивлений резисторов 10 и

Синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) i1, ротор .которого развернут от нулевого положения на угол (,, выдает напряжения, амплитуда которых пропорциональна синусу и косинусу угла cL . Эти напряжения поступают на входы селектора 2 квадранта, который формирует . два старших (в пределах полного оборота) разряда выходного кода (код квадранта) и переключает обмотки датчика угла таким образом, чтобы выходные напряжения датчика соответствовали первому квадранту при любом угле с(, . Значения кода квадранта записываются в выходной регистр 3,, а напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла с, поступают на входы формирователя 4 старших разрядов кода.

На выходе формирователя 4 обра2О зуется двоичный код, который переписывается в выходной регистр 3 и, кроме того, поступает на цифровые входы преобразователей 5, б рассогласования между углом и кодом, на аналоговые входы которых поступают напряжения с выходов селектора квадранта.

Для работы преобразователей рассогласования необходимо наличие. на их цифровых входах прямого и дополнительного кодов. Для получения дополнительного кода служит преобразователь 7 прямого кода в дополнительный.

На выходе преобразователя 5 формируется переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна синусу разности между кодируемым углом

d. и углом P, соответствующим коду на выходе формирователя 4. На выхо40 де преобразователя б формируется косинусная составляющая разности oL -P.

Выходные напряжения преобразователей 5 и б поступают на входы формирователя 8 младших разрядов кода, 4 на выходе которого образуется код угла Ы -Я, который переписывается в регистр 3 и вместе с кодом угла Ь и кодом квадранта образует полный код угла А .

Формирователь 4 старших разрядов кода угла в квадранте содержит ряд компараторов 9 (см. фиг. 2, на которой изображена для примера схема трехразрядного формирователя), число которых в общем случае равно

H 2 -1, где n - число разрядов формирователя. Каждый компаратор одним входом соединен с общей шиной, а другим через резисторы 10 и 11 соединен с входными зажимами 12, 13

798945

11 и угла d. . Если входные напряже- углом (b . Преобразователи рассоглания разнополярные, а отношение со- сования работают в соответствии с противлений: формул ами:

ЬО. Ф 4. $1Н(6.-Р)=$1И д. С0$  — $МВСОад (1) то входной ток компаратора: 5 со5(.д;pr)=cgs4.00sp+91nksln l3 (1)

Д О 0 ъ ОКЬ1И 0КС0$4

$x R 2 + Bind„ g В соответствии с формулами (1)

С0$4. (2) каждый преобразователь 5 и 6 где 0„ =О К sin d. напряжение на си- рассогласования содержит операционнусном входе 12 фор- о ный усилитель 20 с резистором 21 обмирователя; ратной связи. Назначение усилителя0„ =0„К соз А, — напряжение на коси- суммирование входных токов и пренусном входе 13 образование их в пропорциональное формирователя; выходное напряжение, снимаемое с зай — сопротивления ре- жима 22.

11 зисторов 10, 11; » Функции sin с/и cosd- формируются

Un — напряжение питания датчиком угла в виде напряжений. Эти датчика угла; напряжения поступают на входные эажиК вЂ” коэффициент переда- мы 23, 24 преобразователя рассогласочи датчика угла. вания.

Следовательно в диапазонах углов: 20 Функция sin и формируется в виде проводимости, образованной постоян 1О V. — 1O (d.(90О НЫМ РЕЗИСтсром 25 и разрядными резисторами 26-28, включаемыми разрядполярности выходных импульсов комнаными ключами 29 в соответствии со ратора 9 противоположны. Каждый ком-. 2 значениями разрядов кода угла ) (на паратор производит смену фазы выходных импульсов при угле: . РЯДных резистоРа, в общем случае чис90 ло их определяется разрядностью выд = 11

1 ходного кода формирователя старших где i — порядковый номер коипарато- ар р, ) Функция cosP=s1п(— -P>) формируется

Формирователь старших разрядов аналогично функции s i n р, с той лишь содержит 2 -1 логических фазовых раз ницей, что раз рядные ключи э амыдискриминаторов 14. Выход каждого каются в соответствии со значениями компаратора 9 соединен с первым разрядов дополнительного кода угла входом логического фазового дискри-,-, что равносильно заданию аргумен35 ("минатора 14, имеющим одинаковый с компаратором порядковый номер. ВтоПроизведения: s i n

x s i n p, cos* ° cos fb ð s i n s i и 5 формиру дискриминаторов объединены и подются в виде сумм разрядных токов, кл чены к выходу фор рователя 15 40 поступающих с выходов РаэРЯдных клюопорных импульсов. В результате на чей, управляемых прямым, либо дополвыходе тех фазовых дискриминаторов, нительным кодом. Для получения раздля которых д.>с „, присутствует уро- ности произведений, один иэ сомноживень логической единицы, а на выхо- телей (соь Аили ь и ) предварительдах остальных фазовых дискриминато- 4 но инвертируется с помощью аналогоров . — уровень логического нуля. Тем вого инвертора. самым осуществляется квантование Таким образом, используя для прекодируемого угла К по уровню. Для образователя рассогласования, полуформирования кода угла с(. служит ши- чаем синусную и косинусную составляфратор 16, на выходах 17-19 которого go ющие разностного угла с(. -p, которые получается требуемый код. Так как поступают на входы формирователя устройство работает на переменном младших разрядов кода. токе, частота обновления информации Формирователь младших разрядов .на выходе формирователя старших кода имеет структуру такую же, как разрядов не превышает удвоенной час- и формирователь старших разрядов. тоты напряжения, питающего датчик Различие лишь в величинах сопротивугла (один раэ за полупериод несущей лений резисторов, определяющих углы, частоты датчика). при которых происходит смена фазы

Цифроаналоговые преобразователи выходных импульсов компараторов.

5 и 6 рассогласования между углом и Использование формирователей кодом служат для выработки перемен- g) старших (младших) разрядов кода и ных напряжений, пропорциональных . преобразователей рассогласования межсинусу и косинусу разности между ко- ду углом и кодом существенно повышадируемым углом д- и выработанным в ет быстродействие предлагаемого пре1 цифровом виде формирователем стар- .обраэователя по сравнению с иэвестших (в пределах квадранта) разрядоь 4j,ным (в число раз, равное половине

798945 формула изобретения

Фиг. f числа разрядов выходного кода у известного). Кроме того, предлагаемый преобразователь требует значительно меньших затрат аппаратуры.

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, синусный и косинусный выходы которого соединены со входами селектора квадрантов, два цифровых выхода которого соединены со входами первых двух старших разрядов выходного регистра, отличающийся 35 тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены преобразователь кода в код, два цифроана— логовых преобразователя, формирователь младших разрядов кода и формиро-. „ ф ватель старших разрядов кода, два входа которого соединены с соответствующими входами цифроаналоговых преобразователей и аналоговыми выходами селектора кнадрантов, а выходы — с входами старших разрядов выходного регистра и входами прямого кода цифроаналоговых преобразователея, а через преобразователь кода в код — co входами дополнительного кода цифроаналоговых преобразователея, выходы которых соединены со входаии формирователя младших разрядов кода, выходы которого соединены со входами младших разрядов выходыого регистра..Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 365304, кл. G 08 С 9/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 501407, кл. С 08 С 9/04, 1974.(прототип).

798945 фргЗ

Составитель A.Ñèäîðåíêî

Редактор T.КугрьМева Техред A.A÷ Корректор Н.Швыдкая

I !

Эаказ

070 Тирам 702 " Подписное

ЬНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Укгород, ул. Проектная, 4