Способ преобразования угла поворота вала в код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{n>982049

Союз Советсмиих

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) За" H 27. 04. 81 (2 ) 3287614/18-.24 (И) М» КВР

G 08 С 9/04 ъ, с присоединением заявки Йо

Государственный кокнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 151282. Бюллетень hL46 (33) УДК 6 81 ° 324 (088. 8) Дата опубликования описания (72) Автор изобретения

В.A.Ëàðèîíîâ (73) Заявитель (54) CIIOCOB ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для построения преобразовате- . лей типа "угол-код" во входных устройствах специализированных ЦВМ, контрольно-проверочной аппаратуре.

Известен способ преобразования, основанный на преобразовании сигналов синусно-косинусного датчика (СКД), пропорциональных синусу и косинусу угла, в код тангенса угла и дальнейшее преобразование в код угла с помощью генератора функции арктангенс $1). 15

Недостатком этого способа является сложность его реализации для получения высокой точности.

Известен способ преобразования, основанный на преобразовании выходных синусного и косинусного напряжений датчика угла поворота, формировании иэ них двух старших разрядов кода и определении квадранта.

Далее процесс преобразования осуществляют интеративно, причем на первой итерации алгебраически суммйруют синус1 ное и косинусное выходные напряжения датчика угла поворота, сравнивают знак фазы результирующего напряжения со. знаком фазы синусного напряжения и по результату сравнения формируют третий разряд кода, четвертый и последующие разряды кода формируют путем сравнения знаков фаэ синусного и результирующих напряжений, соот360о

Ьетствующих углам поворота -р, . где n — - номер формируемого разряда и образованных путем суммирОвания двух напряжений, одним иэ которых является результирующее.напряжение, полученное на предыдущей итерации и взятое с соответствующим коэффициентом, а другим - одно иэ суммируемнх напряжений предыдущей итерации Р 2».

Недостатками данного способа являются низкая точность и сложность его реализации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ преобразования угла поворота вала в код путем заполнения тактовой частотой временного интервала, начало которого совпадает с началом генерации двухфазных гармонических колебаний, начальные условия которых получены путем интегрирования выходных напряжений

СКД, и период которых определяется

982049 величиной постоянных времени интеграторов. Конец временного интервала совпадает с ближайшим моментом перехода через нуль напряжения одного. из интеграторов. Устройство, реализующее такой способ преобразования, работает в З,такта. На первом такте интегрируются напряжения с выходов СКД. В результате на выходах

:интеграторов накапливаются напряжеI

ООП 9 !И 1 (ц)

О (O)=- т

Т1

01(0) =

40 т 1 (2) 1 где 0 (o) и 0 (o) напряжения на выходах интегратОров и в момент окончания первого такта;, а — угол поворота СКДп! !! 1и.! и !!О 09„! амплитуд напряже 20 оп ний на выходах СКД;

Т и Т вЂ” постоянные времени интеграторов, время первого такта.

На втором такте два интегратора и инвертор образуют замкнутую петлю — осциллятор. Действие осциллятора описывается дифференциальным уравнением 30

Y "--Х (.Ъ ) т„т где К, — коэффициент передачи инвер И тора.

Выходные сигнал двух интеграторов З5 представляют собой решения этого дифференциального уравнения. При

К вЂ” 1 и Т Т = Т получают л Оп + 1 т kill lura-V ((4) (g) - coo(и1-! (, (5)

Uoll Ъ1

T где (6 =т т - круговая частота ! т.„тт т гармойических колебаний;

/=archy ° (Я)=с(- начальная фаза 45 гармонических колебаний.

Время от начала осциллирования и до ближайшего перехода через нуль выходного напряжения одного: из интеграторов tg равно 50, Ф

С (6) ,. Ш (AJ

После заполнения тактовой частотой временного интервала получают код A+ угла о

oL

A = f--cL Or (7)

На третьем такте происходит обнуление интеграторов (3).

Недостатки этого способа вид- 60 ны из анализа формулы (7): во-первых, результирующий код зависит как от тактовой частоты f, так и от частоты гармонических колебаний Q, эависищей в свою очередь от постоянных 65 времени интеграторов, и, следовательно, изменения частоты и постоянных времени интеграторов при изменении температуры окружающей среды создают существенную погрешность преобразования „ во-вторых, для получе-. ния кода Ag, соответствующего углу, :<руговая частота ц! должна иметь точюе определенное значение, а именно: 6= д, f,8)

90 где A

Следовательно, существует погрешность, вызванная несоответствием реального периода гармонических колебаний и расчетного, получаемая уже в нормальных условиях при настройке преобразователя, построенного по этому способу.

Цель изобретенич — увеличение точности преобразования путем получения кода угла, не зависящего от тактовой частоты и частоты двухфазных гармонических колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования угла поворота вала в код, основанному на интегрировании напряжений, пропорциональных синусу и косинусу угла поворота вала преобразований проинтегрированных напряжений в двухфазный гармонический сигнал, определении первого интервала времени между началом формирования гармонического сигнала и моментом перехода его через нуль, формировании кода угла путем умножения первого интервала времени на круговую .частоту гармонического сигнала, круговую частоту гармонического сигнала определяют путем формирования второго интервала времени между первым и вторым .переходом гармонического сигнала через нуль и деления угла)фна длительность второго интервала времени.

На чертеже понаэано устройство для реализации предлагаемого способа.

Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1, интеграторы 2 и 3, инвертор 4, компараторы 5 и б, блок 7 синхронизации, предназначенный для управления работой преобразователя по тактам, вычислительный блок 8, предназначенный для выполнения операций деления временных интервалов и умножения.на код, ключи

9-12.

Преобразователь работает в 4 такта.

На первом такте замыкаются ключи 9 и 11, и происходит интегрирование выходных напряжений СКД 1, пропорциональных синусу и косинусу угла. На втором такте ключи 9 и 11 размыкаются, ключи 10 и 12 замыкаются, и начинается генерация двухфазных гармонических колебаний. Дли982049 тельность второго такта — до первого перехода через нуль выходного напряжения одного иэ интеграторов. Длительность этого временного интервала,., исходя из выражений (1)-(6), равна /у. Интервал запоминается в вычислительном блоке 8 либо в виде кода, полученного от заполнения импульсами счета интервала, либо в виде напряжения Ug, полученного в результате интегрирования положи:тельного напряжения за время t, На третьем такте генерация двухфазных гармонических колебаний продолжается до второго перехода через нуль выходного напряжения одного иэ интеграто.:ров 2 или 3, т.е. длительность третьего такта соответствует 1/4 периода двухфазных гармонических колебаний.

Следовательно, длительность третьего такта в„ равна

Формула изобретения

40 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Негвапп Schmid. An Electronic

Des I9n racti cap guide for synchro-to-, digi tap converters Electronic Design

45 18, 1970, Р 8, р. 76-79.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 525986, кл. G 08 С 9/04, 1974.

3. Hermann Schmo d. An EEectroni c

Design practica(guide for synchroto-d «gi tag conver ters Efectroni c

Des gn 18, 1970, Р 9, р. 75-77 (про-, тотип).

90 . (9)

Ю gg

Интервал f. и запоминается в вычислительном блоке 8 также либо в виде кода аналогично интервалу -t2 ° либо в виде напряжения U, полученного в результате интегрирования отрицательного напряжения за время 1,.

На четвертом такте размыкаются ключи

10 и 12, и происходит обнуление интеграторов 2 и 3. Одновременно в вычислительном блоке 8 происходит деление интервала t на интервал t и умножение йа код, соответствующий, 90, либо выполнение этих операций с кодами интервалов t и i либо методом двухтактного интегрирования, где на первом такте интегрируется

U, а на втором - U длительность первого такта соответствует коду 90 .

В результате четвертого такта в вычислительном блоке 8 получают код

A+ угла g, не зависящий от круговой частоты гармонических колебаний Сб.и от частоты импульсов счета

A р oL ° (10) о где Ag0+- код, соответствующий 90

Предлагаемый способ позволяет избавиться как от погрешности, вызванной изменением величины постоянных времени интеграторов, которая определяет период гармонических колебаний, при изменении температуры окружающей среды, так и от погрешности, вызванной несоответствием реального периода гармонических колебаний и расчетного, т.е. отпадает необходимость в точной выставке опре,деленной. величины периода гармонических колебаний, а следовательно, 10 и величины постоянных времени интеграторов при настройке преобразователей, построенных по предлагаемому способу.

Способ преобразования угла поворота вала в код, основанный на интегрирбвании напряжений, пропорциональных синусу и косинусу угла поворота вала преобразований проинтегрированных напряжений в двухфазный гармонический сигнал, определении первого интервала времени между началом формирования гармонического сигнала и моментом перехода его через нуль, формировании коца угла путем умножения первого интервала времени на круговую частоту гармонического сигна.ла, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобраэования, круговую частоту гармонйческого сигнала определяют путем формирования второго интервала време- ни между первым и вторым переходом гармонического сигнала через нуль и. .делением угла ф на длительность второго интервала времени.

982049

I

Составитель А. Сидоренко ,Редактор Е. Лазуренко Техред И.Гергель Корректор Н. Король т

Заказ 9717/71 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государствеиного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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