Преобразователь угла поворотавала b код

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик () 849262 (6l ) Дополнительное к.авт. саид-ву (22) Заявлено 23.10.79 (21) 2780155/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23 07.81. Бюллетень М 27 (5l)M. Кл.

608 С 9/04

Пввударстввввыб квмитет

СССР ва делам изобретений и втарыткй (53) УДК 681. .325,, (088.8) Дата опубликования описания 27.07,81 ф» (72) Автор изобретения

B. Б. Ибрагимов екав (71) Заявитель

Азербайджанский институт нефти и (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно -измеритель ных системах для построения аналогоцифровых преобразователей угловых перемещений, относящихся к классу преобра5 эователей неэлектрических величин в код.

Известно устройство, содержащее синус» но-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), обмотка возбуждения которого подключена к шине питания, а выходные синусная и косинусная обмотки через два преобразователя напряжения в код и коммутатор — к третьему входу преобразователя кода в код, выход которого является выходом устройства, блок определения квадранта угла поворота, выходы которого подключены в шине питания и выходным обмоткам СКВТ, а выход - к одному из входов логического блока, другой вход которого подключен ко второму выходу коммутатора, а выход — к первс му и второму входам преобразователя ко-.

2 да в код непосредственно и через блок констант кратных 45о 11), Недостаток известного устройства состоит в сложности конструктивного исполнения, определяющей недостаточно высокую его надежность, и низкой точности преобразов анин. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее СКВТ, обмотка возбуждения которого подключена к шине пит ния, а выходные синусная s «осинусная обмотки через двухпоэиционный переключатель и преобразователь напряжения в код - к третьему входу преобразователя кода в код, выход которого является выходом устройства, и селектор октанта, входы которого подключены к шине пита —. ния и выходным обмоткам СКВТ, . первый выход — к управляющему входу двухпозиционного переключателя, а второй и третий выходы соответственно - K первому и второму входам преобразсватепя кода

3 8492 в код непосредственно и через блок констант P ), Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования, с6условленнвя непинейностью огибающей кодируемого напряжения в пределах ее

45 участка, прилегающего к угловой оси.

Бель изобретении - повышение точнос ти преобр взования.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, обмотка аоэ. б ждения которюгo подключена тания, а выходные синуснвя и косинусная обмотки - к первому и второму входам селектора октвнта, третий вход которого подключен к шине питания, первый выход селектора октанта подключен к управляющему входу коммутатора, а второй и третий выходы соответственно — к первому входу преобр азов ателя кода в код и ко второму входам преобразователя кода в код через ез блок констант, и преобразователь нвп ряжения в код, выход которого подключен к третьему входу преобразователя кода в код, выход которого является выходом устройства, введены блок аппрокси мании, блок деления напряжений и выпрями- тели, причем выходные обмотки синус-. но-косинусного вращающегося трансформатора через выпрямители и коммутатор соединены со входами блока аппроксимации, вы ход которого подключен K . д ому 35 из входов блока деления напряжений, другой вход которого соединен с одним из выходов коммутатора, а выход — со входом пе ом преобразователя напряжения в код .

Кроме того, в преобразователе угла поворота вала в код блок аппроксимации содержит делители, управляемый делитель, усилитель и двв компврвтора, первые входы которых соединены с первыми входами блока аппроксимации, вторые входЫ компарвторов соединены через соожетствующие делители со вторым входом блока аппроксимации, выходы компвраторов соединены с управляющими входами управляемого делителя, первый вход блока аппроксимации соединен с первым входом управляемого делителя, второй вход блока аппроксимации соединен со вторым входом управляемого делителя, выход которого соединен со входом усилителя, выход которого соединен с третьим входом управляемого делителя и с выходом блока аппроксимации, 2 4

На фиг. l и 2 показаны структурные схемы предлагаемого устройств а.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит СКВТ 1, обмотка возбуждения которого подключена к шине питания, а выходные синусная и косинусная обмотки через выпрямители 2 и 3, коммутатор

4 и блок 5 аппроксимации — к одному иэ входов блока 6 деления нвпряжен1Ф, другой вход которого подключен к одному из .выходов коммутатора, а выход - ко входу преобразователя 7 напряжения в код, выход которого соединен со входом 8 преобразователя 9 кода . в код, состоящего из последовательно соединенных блока 10 передачи кода и блока ll сложения кодов, и селектор 12 октвнта, входы которого подключены к шине питания и выходным обмоткам СКИТ 1, выход - к управляющему входу коммутатора, а выходы 14 и 15 соответственно - ко входам

16 и 17 преобразователя 9 непосредсязевенно н через блок констант, кроме того, в состав блока 5 аппроксимации (фиг. 2) входят блок 19 определении узловых точек аппроксимирующей кривой, со— держащей делители 20 и 21 напряжения и компараторы 22 и 23, а также кусочно-линейный вппроксиматор 24 на основе операционного усилителя 25 с дискретн управляемым коэффициентсм усиления, который обеспечивается за счет управляемого делителя 26 .

Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.

Анализ знака фазы (относительно наьряжения Ц р питании) и соотношения амплитуд напряжений косинусной и синусной обмоток СКВТ 1 дает воэможность о разделения полного диапазона 0-360 из.менения угла поворота 9 на восемь участков по 45е каждый. Номер (при нвк) участка определяется селектором 12 октанта, сигнал с вы сода 15 устанавливает блок 18 констант в положение, при котором ко входу 17 преобразователя 9 кода в код, т.е. к первому входу входящего в его состав блока 11 сложениа " кодов подключается код Й, постоянный для данного участка и соответствующий его левой границе.

Одновременно сигнал с выхода 13 того же селектора подается на управляющий вход коммутатора 4, устанавливая его в положение, при котором к соответствующим входам блока 5 аппроксимации подключается меньшее 0 m большее U иэ вып(в нечетных актантах) вти инверсной форме (в четных октвнтвк). Управление блокам 10 осуществляется сисмвлом с вьцсодв

14 селектора 12 октанта, подаваемым нв управляюппФ вход 16 преабразаватепя

9 кода в код.

Блок 11 реализует операдию сложения кодов Й(и йя (или Мя), отображающих соочветсчвенно октант и угол наворота

Q ротора СКВТ 1 в пределак этого октан тат

Таким абразе4, в предлвгаемам ус ройсов е достигается положительный эффект, так как обеспечивается уменьшение погрев. нос и нелинейности характеристик преобразования до 5 (дальнейшее уменьшение возможно путем увеличения числа интерватр лов bX аппроксимаиии, что, очевидно, да.ет лучшее прхюпижение к искомой функдии, но усложняет конструкпию устройства ).

Для сравнения укаже4, что в известном устройстве соответствующее значение погрешности превыш ает о

5 84926 оимленнык (посредством линейных выпрямителей 2 и 3) выходных напряжений (,)„и О СКВТ 1.

Блок 5 аппроксимаиии, содержащий (фиг. 2) блок 19 определения узловьцс точек аппроксимирующей кривой и кусоч-. но-линейный аппроксиматор 24, предназначен (совместно с блоком 6) для уменьшения погрешности нелинейности характе ристики преобразования, вызванной нели- » нейной зюисимостью кодируемого напряжения Ur„(0 g ) от угла поворота Q .

С этой далью функиин вида SAN 9/К8 аппроксимируется кусочно-ломаной кри вой%(X,)(„„, Х ) таким образом, чтобы на каждом интервале Х„= Х„- Ц <, огра ниченном узловыми точкамиМоХф„абсолю тное значение максимальной погрешности приближения не превышало неко торого gopvc,тимого значенияgy . Выберемд Q 0,1% 20

Тогда для достижения требуемой точнос» ти приближении достаточно иметь три интервала аппроксимадии Ь Х4 = 0 23,3;

6М 23 3-35 2" а ЬX = 35 2450

Узловые точки, ограничивающие эти . интервалы —.О, 23,3о, 35,2о и 45а (he и них (X о = Оа „)(= 45о ) при надлежат октанту и выделяютсн селекторам 12, остальные лежат на аппроксимирующей кривой и определяютсн блоком 19. 0

В состю данного блока входят компврвтары 23, 22 и делители 21 и 20 над ряжения. Узловой точке Х соответствует срабатывание кампарвтора 22, а узловой точке 0(,— срабатывание компаратар à 3s

23, поэтому в точке Я = 23,3 условие срабатывании компаратора 22 выбирается из соотношения Вами 0= Ксо 9, где коэффипиент К4 = Q 23,За=0,4307 устанавливается рюным коэффи аенту де- 40 ленин делителя 20 напряжении, а в точке

Ц = 35,2о условие срабачыванин компарвторв 23 - нз соотношения, аналогичного по форме записи 61И 8 = И со®гце

К = 35,2 0,7054, устаивали — 43 вается рюным коэффициенту деления делителя 21 напряжения.

Сработавший компаратор формирует на выходе потенпиал высокого уровня, в соо пьетствии с которым устанавливаютсн в замкнутое положение определенные ключи нв входе и в пепи обратной связи операционного усилителя 25 кусочно-ли нейного аппроксиматора 24, измення дискретно коэффициент усиления этого усилителя, т.е наклон кусочно-ломаной кривой в пределах данного интервала ,й,Х4 таким образом, чтобы выполнялось

U0 =ä() ä+ ЬО, где 0ау- сигнал иа выиоле оиервляоеиого усилителя 25, Ъ n отобраиаююий фуииилю, а,dкоэффипиенчы, значения которых могут быть найдены любым из известных методов. Воспользуемся методом нвименьших квадрантсв. Тогда с учетом принятого значения допустимой погрешности

ПОЛУЧВЕ4 интервал а в

О 23ф 3 О, 1555 Ог8618

23,3-35,2 0,2752 0,8000

35, 2-45 - 0,361 7 0,7340

Коэффициенты а и в устанюливаются путем выбора соответствующего значения сопротивления каждого резистора входной пепи и пепи обратной связи операпионного усилителя 24.

Сигнan 00 с выхода блока 5 пода ется на один из входов блока 6 деления напряжений, который. реализует опервдию вида U иф / Оау. Напряжение,, снимаемое с выхода этого блока, изменяется линейно в функдии от угла наворота, пог» решность нелинейносж характеристики преобразования при етним не превышает

5Р, что более, чем нв порядок, меньаге соответствующего значения в известном.

Преобразователь 7 формирует пирровой эквивалент Н> поданного нв а о вход напряжения, который передается далее через блок 10 передачи кода на второй вход блока 11 сложения кодов в прямой

Источники информаиии, 25 принятые во BHMMaHRe ttptt экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

% 332488, кл. G08 С 19/28,04.05.70.

2. Авторское свидетельство СССР

% 591900 кл. 608 С. 9/04, 21.05.76

30 (прототип ) 7 84926

Формула изобр етения

1. Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-ко6инусный вращающийся трансформатор, обмотка возбуждения которого подключена к шине питания, а выходные синусная и косинусная обмотки - к первому и второму вхо дам селектора октанта, третий вход которого подключен к шине питания, первый выход селектора октанта подключен к управляющему входу коммутатора рой и третий выходы соответственно - к первому входу преобразователя кода в

Г код и ко второму входам преобразователя кода в код через блок констант, и преобразователь напряжения в код, выход которого подключен к третьему входу преобразова- теля кода в код, выход которого соед)ьнен с выходом преобразователя, о т л и - go ч а ю m и и с я тем, что, с делью повышения точности преобразования, в него введены блок аппроксимации, блок деления напряжений tt выпрямители, причем выходные обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора через выпрямители и коммутатор соединены со входами блока аппроксимаиии, выход ко торого подключен к одному из sxogae блока деления напряжений, другой вход

2 8 которого соединен с одним из выходов коммутатора, а выход — со входом преобразователя напряжения в код.

2. Преобразователь по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок аппроксимапии содержит делители, управляемый целитель, усилитель и два компаратора, . первые входы которых соединены с пер4 ными входами блока аппроксимадии, вторые входы компараторов соединены через соответствующие делители со вторым входом блока аппроксимапии вйходы компа-. раторов соединены с управляющими входами управляемого делителя, первый вход блока аппроксимапии соединен с первым входом управляемого делителя, второй вход блока аппроксимации соединен со вторым входом управляемого делителя, выход которого соединен со входом усилителя, выход которого соединен с третьим входам управляемого делителя и с выхо дом блока аппроксимадии.

849262

Составитель А. Сидоренко

Редакт Г. Волкова Тек едА. Бабинен (ек О. Бвак

Заказ 6098/66 Тнращ 691 пщ цусное

ВНИИПИ Государстэенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектнаи, 4