Функциональный преобразователь угла поворота вала в код

 

Союз Советсиих

Социалистических

Респубпии

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >875421

{61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 050380 (21) 2891 593/18 — 24 с присоединением заявки М (23 ) П р норн тет (51)М. Кл.

G 08 С 9/04

3Ьеударстееньй кеиктет

CCCI ив аелеи взебретеххй я етерытв1т

Опубликовано 23,1081. Ьктллетень,1е 39

Дата опубликования описания 25.!081 (53) УДК 681. .325(088.8) (72) Автори изобретения

И1ишков:

Б.А. Кудряшов, В.В.Макаров, Ю.С, Смирнов и (71) заявители (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автомати-< ке и измерительной технике, а именно к устройствам преобразования угла поворота вала в цифровой код угла и тригонометрических функций этого угла с синусно-косинусными вращающимися трансформаторами, работающими в амплитудном режиме.

Известен преобразователь угол-код, содержащий синусно-косинусный транс19 форматор, замкнутые в кольцо два интегрирующих и один инвертирующий усилители. Работа преобразователя происходит в два такта. На первом такте производится задание начальных усло15 вий на интеграторах по выходным напряжениям трансформатора, пропорциональным синусу и косинусу угла, на втором такте преобразователь перево" дится в режим осциллирования, причем время от начала осциллирования до перехода выходного напряжения одного из интеграторов через нуль прямо

Ь пропорционально арктайгенсу отношения начальных условий интеграторов, а, следовательно, углу поворота вала.

Цифровой эквивалент угла получается после преобразования временного интервала в кодМ.

Недостатком этого преобразовате-. ля является эависимость значений выходного кода от постоянных времени интеграторов, изменение которых вслед" ствие температурной и временной нестабильности времязадающих резисторов и конденсаторов ведет к довольно значительным погрешностям. Кроме того, преобразователь не позволяет получить с достаточной точностью код синуса и косинуса угла поворота вала.

Наиболее близким по технической сущности является функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, определитель октантов, формирующий три старших разряда кода угла, аналоговый коммутатор, подклюнающий в нечетных октантах си875421

4нусную обмотку трансформатора и измерительному входу аналого-цифрового преобразователя, косинусную — к опорному входу, а в четных октантах — наоборот. С выхода преобразователя код тангенса угла поворота вала(или дополнительного угла) поступает на генератор арктангенса, где преобразуется в код (2).

Недостатками этого преобразователя являются сложность генератора арктангенса для получения высокой точности преобразования и невозможность формирования этим же устройством цифровых кодов синуса и косинуса угла.

Цель изобретения — упрощение и расширение функциональных возможностей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что s функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходы которогг соединены с первыми двумя, входами аналого-цифрового преобразователя через аналоговый коммутатор и непосредственно со входами определителя октантов, выход которого соединен с третьим входом аналогового коммутатора и выходом старших разрядов кода угла преобразователя, введены формирователь конст1внт, мультиплексор, три накапливающих сумматора, два дешифратора и блок управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго дешифратора, третий вход — с тактовым входом преобразователя, первый выход — с тактовыми входами трех накапливающих сумматоров, второй выход — с установочными входами первого и второго накапливающих сумматоров, третий выход — с первым входом формирователя констант и первым входом мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом фалого. цифрового преобразователя, третий— с первым выходом формирователя конс. тант, а выход - с первым информационным входом первого накапливающего сумматора, второй информационный вход которого соединен с одним выходом второго накапливающего сумматора, а выход — с выходом кода синуса угла преоб раз ова теля входом первого дешифратора и одним информационным входом второго накапливающего сумматора, другой информационный вход которого соединен с вторым выходом формирователя констант, а другой выход — с выходом кода косинуса угла преобразователя, второй вход формирователя констант соединен с выходом определителя октантов, а третий выход формирователя констрант соединен с информационным входом третьего накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом второго дешифратора и выходом младших разрядов кода угла преобразователя.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого функционального преобразователя.

Преобразователь содержит синуснокосинусный вращающийся трансформатор 1, определитель 2 октантов, выход 3 старших разрядов кода Угла, . аналоговый коммутатор 4, аналогоцифровой преобразователь 5, мультиплексор 6, накапливающие сумматоры 7 и 8, тактовый вход 9, блок 1О управления, дешифратор 11, накапливающии сумматор 12, выход 13 младших разрядов кода угла, формирователь 14 констант, дешифратор 15, выходы 16 и 17

25 кода синуса и косинуса угла.

Преобразователь работает следующим образом.

Если выходной код сумматора 12 равен нулю, при этом по сигналу дешифратора 15 блок 10 управления формирует команду, по которой разрешается прохождение кода тангенса угла Of- в нечетных октантах или угла (— а6)

2 в четных октантах с выхода преобразователя 5 через мультиплексор 6 на первый вход(старших разрядов) сумматора 7, и формирователь 14 констант присваивает константе В значение

В = 1. Одновременно блок 10 управле4о ния формирует импульс записи на установочные входы сумматоров 7 и 8, записывающий в них выходной код преобразователя 5 и констранту В соответственно. Вслед за. этим по импульсам, 45 поступающим с выхода блока 10 управления на тактовые входы сумматоров 7 и 8, производится вращение исходного вектора с начальными координатами (t 1) или tg(<-с6), 1 . Замкну5о тые в кольцо сумматоры 7 и 8 представляют собой цифровой осциллятор, работа которого описывается системой раэ/ностных уравнений

f (n)f 1.п-1 )- f2ln - 1 3

55 Г (пjfg ftl-1)+fg (и -. 1 ) К у где f„(n ) — решетчатая функция, соответствующая выходному коду сумматора 7;

8754

30

<2 jn j — решетчатая функция, соответствующая выходному коду сумматора 8;

К=2 — число, равное отношению цен разрядов выходов и 5 вторых входов (младших разрядов ) сумматоров 7 и 8;, m — смещение разрядной сетки между выходами и вторыми входами сумматоров 7 и 8, n — число импульсов, поданных на тактовые входы сумматоров 7 и 8. °

Решение системы уравнений (1) дает

f„(n1= (1 К )" Qf„ko)if,lo3 х

x sin(n. arctgK+ arctg (2)

f fo) т2 o3

««1 О3 12 О Д вЂ” начальные условия.

Пользуясь выражением (2) можно определить число импульсов и, поданных на тактовые входы сумматоров 7 и 8 с Момента начала вращения вектора до момента равенства нулю выходного кода ( сумматора 7

f<(n)= О г„ о) п — ° arcrg 1

arctgK 1 0

21 6 записывающий в них константы А и В соответственно. Вслед эа этим по импульсам, поступающим с выхода блока !О управления на тактовые входы сумматоров 7, 8 и 12, производится вращение исходного единичного вектора с начальными координатами (К2/2, Г2/2) или (1,0) при одновременном суммировании в сумматоре 12 константы, С. Причем константе С на этом этапе присваивается значение С = arctgK независимо от октанта. Тактовые импульсы продолжают поступать до тех пор, пока уголС, полученный на первом этапе работы в сумматоре 12, не дополнится до Е/4, что фиксирует дешифратор 15. При этом исходный единичный вектор повернется на угол (% 4 -с -), а на выходах 16 и 17 сформируются коды модулей синуса и косинуса угла поворота вала трансформатора 1 соответственно. Знаковый разряд кода синуса совпадает со старшим разрядом кода угла, а значковый разряд кода косинуса легко получить суммированием по модулю 2 двух старших разрядов кода угла.

Формула изобретения в нечетных октантах n =oC/arctgK, в четных — n = (T-Ы)/агсЩК

Я

Для формирования двоичного кода 35 угла OL сумматор 12 производит по тактовым импульсам суммирование константы С, которой присваивается формирователем 14 констант в нечетных октантах значение С = arctgK, à a . 40 четных С = -arctgK в дополнительном коде. Таким образом при переходе выходного кода сумматора 7 через нуль, что фиксируется дешифратором 11, на выходах 3;и 13 формируется двоичный 45 код угла o(.

После того, как в сумматоре 12 сформировался код угласто, приведен-. ного в первый октант, по сигналу дешифратора 11 блок 10 управления формирует команду, по которой разрешается прохождение через мультиплексор 6 константы А, и формирователь.

14 констант присваивает констрантам значение А = В = 1 2/2 в нечетных октантах и А = 1, В = O. в четных ок-, тантах. Одновременно блок 10 управления формирует импульс записи иа установочных входах сумматоров 7 и,8»

Функциональный преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный вращающийся трансформатор, выходы которого соединены с первыми двумя входами аналого-цифрового преобразователя через аналоговый коммутатор и непосредственно со входами определителя октантов, выход которого соединен с третьим,входом аналогового коммутатора, и выходом старших разрядов кода угла преобразователя, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены формирователь констант, мультиплексор, три накапливающих сумматора, два дешифратора и блок управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго дешифраторов, третий вход — с тактовым входом преобразователя, первый выход — с тактовыми входами трех накапливающих сумматоров, второй выход — с установочными входами первого и второго накапливающих сумматоров, третий выход — с первым входом формирователя констант и первым входом

875421 мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, третий — с первым выходом формирователя констант, а выход — с первым информационным входом первого накапливающего сумматора, второй информационный вход которого соединен с одним выходом второго накапливающего сумматора, а выход — с выходом кода синуса угла преобразова- tO теля, входом первого дешифратора и одним информационным входом второго накапливающего сумматора, другой информационный вход которого соединен с вторым выходом формирователя констант,,а другой выход — с выходом кода косинуса угла преобразователя, второй вход

8 формирователя констант соединен с выходом определителя октантов а третий

У выход формирователя констант соединен с информационным входом третьего накапливающего сумматора, выход которого соединен со входом второго дешифратора и выходом младших разрядов кода угла преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

l. Шмид Г. Интегральные схемы вместо электро-механического решающего прибора. †."Электроника", 1966, т. 39, 9 1 с. 3-8.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 550664, кл. G 08 С 9/04, 1975(прототип).