Преобразователь угла поворотавала b код

 

ПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик м 845167

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 07. 79 (21) 2790961/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 070781, Бюллетень Н9 25

Дата опубликования описания 07. 07. 81 р )м. кл.з

G 08 С 9/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.e) K5C0 (72) Автор изобретения

Б Б Ибрагимов

Азербайджанский институт нефти и химии 1 им. М. Азизбекова (71) Заявитель (54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к области автоматики и Вычислительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных и навигационных системах для выполнения двух операций: преобразования угла поворота вала в код и преобразования полярных координат движущегося объекта в прямоугольные.

Известно устройство, содержащее синусно-косинусный вращающийся трансформатор (CKBT), синусная и косинусная обмотки которого через коммутатор и постоянные резисторы подключены к последовательно соединенным цифровым управляемым резисторам, общая точка соединения которых через усилитель сигнала рассогласования подклю чена к блоку преобразования напряжения в код„ выходы разрядов которого соединены с управляющими входами цифровых управляемых резисторов (1) .

Ближайшим по технической су цности к изобретению является устройство, содержащее СКВТ, синусная и косинусная обмотки которого через коммутатор подключены к последовательно соединенным цифровым управляемым резисторам, общая точка соединения которых подключена ко входу блока З0 преобразования напряжения в Код, выходы разрядов которого подключены к управляющим входам цифровых управляемых резисторов, соединенных параллельно с постоянными резисторами (2(.

Эти устройства предназначены только для выполнения операции преобразования угла поворота вала в код, что ограничивает класс решаемых им задач.

Целью изобретения является рас- . ширение функциональных возможностей за счет выполнения (дополнительной к основной) операции преобразования полярных координат s прямоугольные.

Поставленная цель достигается эа счет того, что в преобразователь угла поворота вала в код, содержащий

СКВТ, синусная и косинусная обмотки которого соединены через коммутатор с первой и второй шиной питания резистивного блока преЬбраэования напряжения и блок преобразования напряжения в код, введены блок передачи кода, регистр и переключатель, размыкающий контакт которого соединен с первым выходом реэистивнсго бЛока преобразования напряжения, замыкающий контакт - с аналоговым

845167 входом преобразователя, а подвижной контакт — со входом блока преобразования напряжения в код, выход которого соединен с первым входом блока передачи кода. Вход регистра соединен с цифровым входом преобразователя, а выход — co вторым входом блока. передачи кода, выход которого соединен с управляющим входом резистивного блока преобразования напряжения, второй и третий выходы которого соединены с соответствующими выходами преобразователя °

Кроме того, в резистивный блок преобразОвания напряжения, содержащий первый постоянный резистор и первый цифровой управляемый реэистор,первые выводы которых соединены с первой шиной питания резистивного блока преобразования напряжения, вторая шина питания которого соединена через второй постоянный резистор с первым выходом реэистивного блока преобразования напряжения, управляющие входы первого и второго цифровых .управляемых резисторов соединены с управляющим входом резистивного блока преобразования напряжения, введены переключатели и дополнительные цифровые управляемые резисторы. Первый вывод первого дополнительного цифрового управляемого резистора соединен со второй шиной питания, второй вывод — с подвижным контактом перво1 го переключателя, размыкающий контакт которого соединен с первым выходом резистивного блока преобразования напряжения, а замыкающий контакт соединен со вторым выходом реэистивного блока преобразования напряжения, и через второй цифровой управляемый резистор с общей шиной.

Первый вывод второго дополнительного цифрового управляемого резистора соединен с подвижным контактом второго переключателя, размыкающий контакт которого соединен с первой шиной питания, а замыкающий контакт — с общей шиной. Второй вывод второго дополнительного цифрового управляемого резистора соединен с подвижным контактом третьего переключателя, размыкаюций контакт которого соединен с первым выходом реэистивного блока преобразования напряжения, а замыкающий контакт — co вторым выводом первого цифрового управляемого резистора и с третьим выходом резистивного блока преобразования напряжения. Второй вывод первого постоянного резистора соединен через размыкаюций ключ с первым выходом резистивного блока преобразования напряжения.

На чертеже показана структурная схема предложенного устройства.

Преобразователь содержит СКВТ 1, синусная и косинусная обмотки которого через коммутатор 2 подключены вывод цифрового управляемого резистора (ЦУР) 10 соединен с шиной 6 питания, а второй — с выходом 11 и замыкающим контактом переключателя 12, размыкающий контакт которого соединен с выходом 9, а подвижной контакт через цифровой управ15 ляемый резистор 13 — с подвижным контактом переключателя 14, размыкающий контакт которого соединен с шиной 6 питания, а размыкающий — с общей шиной. Размыкающий контакт

Щ переключателя 15, соединен с выходом 9, замыкающий контакт — с выходом 16 и через цифровой управляемый резистор 17 с общей шиной, а подвижный контакт — через цифровой управляемый резистор 18 с шиной 7 питания.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит переключатель

19, замыкающий контакт которого соединен с аналоговым входом 20, размыкающий контакт — с выходом 9, а подвижный контакт — co входом блока 21 преобразования напряжения в код, выход которого соединен с первым ,.входом блока 22 передачи кода, выход которого соединен с управляюцим вхо40

45 (1) (2) $0

65 к шинам питания резистивного блока

3 преобразования напряжения, содержащего постоянные резисторы 4 и 5, первые выводы которых соединены с шинами питания 6 и 7. Второй вывод резистора 4 соединен через размыкающий ключ 8 с выходом 9 блока З,вто рой вывод резистора 5 соединен с выходом 9 непосрЕдственно. Первый дом блока 3. Вход регистра 24 соединен с цифровым входом 25, а выход со вторым входом блока 22 передачи кода.

Преобразователь работает в двух режимах. В первом режиме работы— режиме преобразования угла поворота вала в код, с выходных обмоток

СКВТ 1 снимаются сигналы следующего вида:

0(= М0щ5 1 пФС s in8 1

0 = 10„„ь i nuit cos 8, где 0, uu — амплитудное значение и круговая частота напряжения питания СКВТ;

0 — угол поворота ротора СКВТ, коэффициент трансформации, постоянный для данного типа датчика (k = const) °

Анализ знака фазы (относительно напряжения U питания) и соотно-.

0 шения амплитуд этих сигналов в коммутаторе 2 (который обычно состоит из селектора октанта и управляемых им ключей) дает возможность определить 45-ти градусный участок угловой оси (октант), в пределах

845167 которого находится искомый угол поворота; поставить ему в соответствие три старших разряда выходного кода; выделить меньший U и больший и из указанных сигналов (в 1,4,5 и 8-м октантах U =U ; U =U<, в остальных октантах U<=U<, UE, =U„ и, наконец, подключить их с учетом полярности к мостовой схеме (О„„ подключается к резистору 4, à U5 - к резистору 5). (О откуда

20 роI

R5 = xRo — Яа 18

1 Ъ 1,8+х (3) :e=- X,(e) где R,R,R

I

Ц Я

О, Яй (5) 65 к управляющим входам всех ЦУР; если

В

В данном режиме работы преобразователя все переключатели 12, 14, 15 и 19 установлены в положение 1, а ключ 8 замкнут. При этом в одном из плеч мостовой схемы включается первая цепочка из параллельно соединенных ЦУР 13 и резистора 4 соответственно сопротивления. ЦУР 13, резистора 4 и первой цепочки из этих элементов, соединенных параллельно полная величина сопротивления ЦУР 13; относительное значе-. ние управляющего кода и (х = N/N ä ), а в другое (противополох<ное первому) плечо- вторая цепочка иэ параллельно соединенных ЦУР 18 и резистора 5

Ц

Я = (1-x) R, Я = 1,8ХЯ 0 .(4)

1,8 (1-х)

9 4 2,8-х где Я, Я4, Я - соответственно сопротивления ЦУР 18, резистора 5 и второй цепочки из этих элементов, соединенных параллельно;

R - полная величина сопротивления ЦУР 18 (в данном случае мок<но принять ð О

О

Общая точка соединения указанных цепочек подключена к блоку 21 преобразования напряжения в код, который через блок 22 передачи кода, установленный в соответствующее положение, управляет ЦУР 13 и 18, изменяя их сопротивление таким образом, чтобы привести мостовую схему в состояние равновесия, определяемое условием

S0

Так как отношение R„/É с учетом выражений (3) и (4) равно

AS X R g,8+ g 2,9x-X „Ti „

Й, = ъФ<1-xr 1,в-qsx-x>

2,8 -х то из выражения (5) с учетом выражений. (1), (2) и (6) следует (в 1,4,5 и 8-м октантах, где U U„è U =U )

6 Я

tge ** tg — х

0 = — к

Й L т.е. выходной код блока 21 в момент равновесия мостовой схемы пропорционален углу поворота тора СКВТ.

Во 2,3,6 и 7-м октантах, где

U = U и 08 01 иэ выражения (5) с учетом выражений (1), (2) и (6) аналогично получаем.т.е. в этих октантах углу поворота ротора СКВТ соответствует уже инверсное значение выходного кода блока 21.

Вне зависимости от номера октанта характеристика преобразования устройства линейна, что непосредственно следует из анализа выражений (7) и (8) .

Во.втором режиме работы — режиме преобразования полярных координат в прямоугольные все двухпозиционные переключатели 12, 14, 15 и 19 установлены в положение 2, коммутатор

2 отключен (или же установлен в одно какое-то положение во всем диапазоне изменения 8 а ключ 8 разом) кнут, так как необходимости в формировании сигнала рассогласования,обрабатываемого. блоком 21, в этом режиме нет и плечи мостовой схемы, образованные определенной комбинацией основных и дополнительных ЦУР, выполняют уже другие функции независимо друг от друга. Одно плечо при указанном положении переключателей составляют дополнительный .ЦУР 10 и ЦУР 13, образующие первый дискретный делитель напряжения (ДДН), a другое плечо — ЦУР 18 и дополнительный ЦУР 17 (с .нормально разомкнутыми ключами), образующие второй

ДДН.

Блок 22 передачи кода в зависимости от того, в какой форме задан радиус — вектор в полярной системе координат, устанавливается в то или иное положение. Если радиус-вектор задан в цифровой форме -. в виде кода на входе 25 устройства, то он заносится в регистр 24, а блок 22 под— ключает выходы разрядов. последнего

845167

10 (9) (10) 15 (11) (12) Яу R>s in

Rg = R@cos Ч

55 рациус-вектор задан в аналоговой форме — в виде напряжения на входе

20 устройства, то он предВарительно преобразуется в цифровую форму блоком 21, а блок 22 подключает выходы ! разрядов последнего к управляющим входам тех же ЦУР.

Подключение к ДДН соответствующих обмоток СКВТ (непосредственно или через коммутатор 2) дает с учетом выражений (1) и (2) 0; = Ays in6

° U» AXcos8 ь где А = kU const., Известные уравнения, описывающие преобразование полярных координат в прямоугольные, имеют вид где R, Ч вЂ” радиус-вектор и аргумент в полярной системе координат;

R, R — составляющие радиус-векра в прямоугольной 25 .системе координат.

Из сравнения выражений (9) и (11), (10) и (12) следует, что в данном режиме устройсТво обеспечивает преобразование полярных координат R<, V (радиус-вектор R< задан в виде кода с относительным значением х или напряжения; аргумент Ч задан в виде угла поворота () ротора СКВТ) в пря "ч (выдаются в виде на 35 пряжений UV и U)(.переменного тока со средних. точек и соответствующих

ДДН).

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает выполнение двух операций: преобразования угла 40 поворота вала в код и преобразования полярных координат объекта в прямоугольные, что расширяет класс решаемых устройством задач:

Формула изобретения 45

1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, синусная и косинусная обмотки которого соединены через коммутатор с 50 первой и второй шиной питания резистивного блока преобразования напряжения, и блок преобразования напряжения в код, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены блок передачи кода, регистр и переключатель, размыкающий контакт которого соединен с первым выходом резистивного блока преобразования напряжения, замыкающий контакт — с . 60 .аналоговым входом преобразователя, а подвижный контакт — со входом блока преобразования напряжения в код, выход которого соединен с первым входом блока передачи кода, вход реги- 65 стра соединен с цифровым входом преобразователя, а выход — со вторым входом блока передачи кода, выход которого соединен с управляющим входом резистивного блока преобразования напряжения, второй и третий выходы которого соединены с соответствующими выходами преобразователя.

2. Преобразователь по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что в резистивный блок преобразования напряжения, содержащий первый постоянный резистор и первый цифровой управляемый резистор, первые выводы которых соединены с первой шиной питания резистивного блока преобразования напряжения, вторая шина питания которого соединена через второй постоянный резистор с первым выходом резистивного блока преобразования напряжения, а управляющие входы первого и второго цифрового управляемых резисторов соединены с управляющим входом резистивного блока преобразования напряжения, введены переключатели и дополнительные цифровые управляемые резисторы, первый вывод первого дополнительного цифрового управляемого резистора соединен со второй шиной питания, .а второй вывод — с подвижным контактом первого переключателя, размыкающий контакт которого соединен с первым выходом резистивного блока преобразования напряжения, а замыкающий контакт соединен со вторым выходом резистивного блока преобразования напряжения и через второй циф ревой управляемый резистор с общей шиной, первый вывод второго дополнительного цифрового управляемого резистора соединен с подвижным контактом второго переключателя, размыкающий контакт которого соединен с первой шиной питания, а замыкающий контакт — с общей шиной, второй вывод второго дополнительного цифрового управляемого резистора соединен с подвижным контактом третьего переключателя, размыкающий контакт которого соединен с первым выходом . реэистивного блока преобразования напряжения,а замыкающий контакт — со вторым выводом первого цифрового управляемого резистора и с третьим выходом резистивного блока преобразования напряжения, второй вывод первого постоянного резистора соединен через размыкающий ключ с первым выходом резистивного блока преобразования напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Schmid Н. An .electronic design

practical guide for synchro-to-di qital converters "Electronic-0esign", р 7, 1970, р. 57, р. 20.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 502389, кл. С 08 С 9/04, 14.10.74 (прототип).

845167 Гираж 691 Подписное

ЭНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Заказ 4169/4

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель А. Сидоренко

Редактор Л. Утехина Техред 3.Фанта Корректор . Наэарова