Преобразователь угла поворота вала в код

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий источник опорного напряжения, выход которого подключен-к одному входу фазового демодулятора ивходу синусно-косинусного датчика угла, выходы которого подключены к информацион-ным входам октантного переключателя, один выход переключателя подключен к суммирующему входу вычитающего усилителя, выход фазового демодулятора через блок преобразования напряжения в частоту подключен к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен коммутатор, управляющий вход которого соединен с третьим. старшим разрядом реверсивного счетчика , информационные входы соединены с одним выходом октантного переключателя и выходом вычитакйцего усилителя , а выходы подключены к аналоговым входам блока преобразойания кода в напряжение, выход которого подключен к другому входу фазового демодулятора, вычитающий вход выi читающего усилителя соединен с друСЛ гим выходом октантного переключателя , три старших разряда реверсивного счетчика подключены к управляющим входам переключателя октантов, а младшие разряды подключены к цифровым входам блока преобразования кода в напряжение. sl о 00

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) а H 03 М 1/28

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 Щ)(И() ())©

Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР (21) 3771744/24-24 (22) 18.07.84 (46) 07.12,85. Бюл. Ф 45 .(72) В.П.Ярошевский и В.Н.Богачев (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 328497, кл. С 08 С 19/?8 .1970 ..

Авторское свидетельство СССР

У 693412, кл. G 08 С 9/00, 1977. (54) (57) 1; ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий источник опорного напряжения, выход которого подключен к одному входу фазового демодулятора и входу синусно-косинусного датчика угла, выходы которого подключены к информацион-ным входам октантного переключателя, один вьиод переключателя подключен . к суммирующему входу вычитающего усилителя, выход фазового демодулятора через блок преобразования напряжения в частоту подключен к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен. коммутатор, управляющий вход которого соединеи с третьим. старшим разрядом реверсивного счетчика, информационные входы соединень с одним выходом октантного переключателя и выходом вычитающего усилителя, а выходы подключены к аналоговым входам блока преобразоВания кода в напряжение, выход которого подключен к другому входу фазового демодулятора, вычитающий вход вычитающего усилителя соединен с дру= гим выходом октантного переключателя, три старших разряда реверсивного счетчика подключены к управляющим входам переключателя октантов, а младшие разряды подключены к цифровым входам блока преобразования кода в напряжение.! 1970

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что октантный переключатель содержит первый, второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, первый и второй.инвертирующие усилители, первый, второй, третий и четвертый ключи, первые входы первого, второго и третьего элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются управляю" щими входами переключателя октантов, вторые входы которых соединены соответственно с первым входом третьего, выходом первого и первым входом второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вьмоды первого и второго элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к управ" ляющнм входам соответственно перво80 го и второго ключей, а выход третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей, выходы которьщ являются выходами октантного переключателя, первые входы первого и второго ключей являются информационными входами октантного переключателя и через первый и второй инвертирующие усилители соответственно подключены к вторым входам первого и второго ключей, вьмод первого ключа соединен с первым входом . третьего и вторым входом четвертого ключей, а выход второго ключа соединен с вторым входом третьего и первым входом четвертого ключей.

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных информационных и управляющих системах для связи аналоговых источ э ников информации с цифровыми вычислительными устройствами.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя угла поворота вала в код.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 — то же, октантного переключателя, на фиг. 3 - то же, блока преобразования код-напряжение, 1$ на фиг. 4 — временная диаграмма работы преобразователя.

; Преобразователь угла поворота вала в код содержит источник 1 опорного напряжения, выход которого сое- 20 .динен с входом синусно-косинусного датчика 2 угла, в качестве которого может быть использован СКВТ.

Выходы синусно-косинусного датчика 2 угла подключены к информацион- 2Ю ным входам октантного переключателя 3. Первый выход октантного переключателя 3 подключен к суммирующему входу вычитающего усилителя 4 и к одному входу коммутатора 5, 30 а второй выход — к вычитающему входу вычитающего усилителя 4, выход которого подключен к другому входу

2 коммутатора 5. Выходы коммутатора

5 соединены с входами блока б преобразования кода в напряжение, выход которого и выход источника 1 опорного напряжения соединены с входами фазового демодулятора 7. Выход фазового демодулятора 7 еоеди-. нен через блок 8 преобразования напряжения в частоту с входами реверсивного счетчика .9, выходы трех старших разрядов которого подключены к управляющим входам октантного переключателя 3, кроме того, выход третьего старшего разряда реверсивного счетчика 9 соединен с управляющим входом коммутатора 5. Вьмоды остальных младших разрядов реверсивного счетчика 9 соединены с цифровыми входами блока б преобразования кода в напряжение.

Октантный переключатель 3 содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10-12, инвертирующие усилители 13, 14 и ключи 15-18. Выход элемента 10 соединен с управляющими входами ключей

17 и 18, входы которых связаны с выходами 19 и 20 октантного переключателя 3, а входы ключей 17 и 18 попарно объединены и подключены соответственно к выходам ключей 15 и 16.

Управляющий вход ключа 15 подключен к выходу элемента 10, а управляющий вход ключа 16 покдлючен к выходу

1197080

U =U з п, П =, U ccoossg. элемента 11. Первые входы ключей 15 и 16 являются информационными входами 2 1 и 22 октантного переключателя 3 и через инвертирующие усили тели 13 и 14 покдлючены к вторым входам ключей 15 и 16. Первые входы элементов 10;12 являются управляющими входами 23-25 октантного переключателя 3, а вторые входы элементов

10-12 соединены соответственно с первым входом элемента 12, выходом элемента 10 и первым входом элемента 11.

Блок 6 преобразования кода в напряжение содержит ключи 26 и резистивную матрицу, состоящую из резисторов R и 2R. Аналоговые входы ключей

26 являются аналоговыми входами 27 и 28 блока 6, а управляющие входы ключей 19 — цифровыми входами 29 блока 6. Выход резистивной матрицы является выходом 30 блока 6. Блок 6 преобразования кода в напряжение можно представить в виде эквивалентной схемы, содержащей два блока с передаточными функциями соответственно N, (1 — N) и суммирующего элемента.

Выходные напряжения синусно-косинусного датчика угла имеют вид

В качестве одного входного сигнала блока 6 используется напряжение

- U <„ а в качестве другого входного сигнала используется комбинация выходных напряжений датчика U1 и U которая получается с помощью вычитающего усилителя 4 с коэффициентом передачи К = -0,707 1.

Выражение для напряжения рассогласования преобразователя угла поворота вала в код на выходе блока

6 преобразования кода в напряжение имеет вид

hU = U ((1 — N) «in . — 0,7071 N(cos ес — sink)j .

Это выражение выполняется для нулевого октанта угла поворота датчика, т.е. от 0 до и /4.

Для того, чтобы учесть номер октанта в преобразователе используется октантный переключатель 3 и коммутатор 5.

Преобразователь работает следующим образом.

Источником 1 опорного напряжения вырабатывается переменное напряжение, которым возбуждается синусно.— косинусный датчик 2 угла. На выходах датчика 2 формируются переменные напряжения U и U, (фиг. 4а), амплитуды которых соответственно пропорциональны синусу и косинусу угла поворота. Напряжения U u U nocг тупают на входы октантного переклю-. чателя 3, который управляется тремя старшими разрядами цифрового эквивалента угла (фиг. 4б, в, г), поступающими с выходов реверсивного счетчика 9. Октантным переключателем

3 осуществляется выбор и подключение на выход соответствующих

I участков напряжений U» и U .в зависимости от номера и октанта.

Номер и октанта определяется значением кода трех старших разрядов цифрового эквивалента угла в соответствии с таблицей.

Напряжение U поступает через . вход 21 (фиг. 2) на входы ключа 15 и инвертирующего усилителя 13, а напряжение U поступает через вход

22 на входы ключа 16 и инвертирующего усилителя 14. С помощью инвертирующих усилителей осуществляется изменение фазы напряжений U и U

Ключами 15 и 16 производится выбор напряжений U и U с положительной по отношению к опорному напряжению или бтрицательной фазой в зависимости от номера октанта. Выходные сигналы ключей 15 и 16 поступают на входы ключей 17 и 18, которыми производится выбор соответствующего участка входных сигналов. При этом ключами 15-18 в каждом октанте производится выбор участков напряжений

U u U таким образом, что на выход 20 октантного переключателя

3 поступают напряжения с косинусной зависимостью амплитуды (фиг.4з), а на выход 19 — с синусной зависимостью амплитуды (фиг. 4и) от угла поворота. Управление ключами 15-18 осуществляется сигналами, сформированными из сигналов трех старших разрядов цифрового эквивалента угла с помощью элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10-12. Причем ключ 15 управляется сигналом (фиг.- 4е), поступающим с выхода элемента 10 и фирмируемым из сигналов первого и третьего разрядов кода угла. Ключ 16 управляет=, 1197080

Номер октанта и

23 24 25

0

-U

-U я

0 ся сигналом (фиг. 4ж), поступающим с входа элемента 11 и формируемым из сигналов второго разряда кода угла и сигналов.с выхода элемента Ь

10. Ключи 17 и 18 имеют общий управляющий сигнал (фиг. 4д), который постуйает с выхода элемента 12 и фирмируется из сигналов второго и третьего разрядов кода угла. Сигналы 10 первого, второго и третьего разрядов кода угла (фиг. 4б, в, r) поступают соответственно на входы 23-25 ок. тантного переключателя 3.

Сигналы с выходов октантного пе- 15 реключателя 3 (фиг. 4з, и) поступают на входы вычитающего усилителя 4, имеющего коэффициент передачи, равный — 0,707 1. В результате фирмируется сигнал (фиг. 4к), равный 20 разности сигналов вычитающего усилителя 4 с инверсной фазой .

Сигнал (фиг. 4к), сформированный вычитающим усилителем 4, и сигнал с выхода октантного переключателя 3 25 (фиг. 4и) подаются на входы коммутатора 5. Управление коммутатором 5 производится сигналом третьего разряда кода угла (фиг. 4г), поступающего с выхода реверсивного счетчи- щ ка 9.

Нри этом на выходах коммутатора

5 формируются сигналы (фиг.. 4л, м), которые поступают на входы блока 6 преобразования кода в напряжение.

Блок 6 вырабатывает напряжение рассогласования 4 U, амплитуда которого будет равна нулю при равенстве значений цифрового эквивалента N .угла ф, поворота.

Входные сигналы блока 6 преобразования кода в напряжение (фиг.4) поступают соответственно на входы

27 и 28, а код N угла <6 поступает на вход 29. Код N угла управляет ключа- 45

Разряды кода на входах октантного переключателя ми 26 .таким образом, что если значение какого-либо разряда нулевого, то на резистивную сетку подключается сигнал с входа -28, а если значениеединичное, то — с входа 27. Количество ключей 26 в блоке 6 зависит от разрядности кода N угла eL

На выходе 30 блока 6 вырабатывается напряжение рассогласования 4 U.

Напряжение рассогласования bU и сигнал .от источника 1 опорного напряжения поступают на фазовый демодулятор 7. Фазовым демодулятором 7 производится выпрямление напряжения рассогласования hU с учетом фазы опорного напряжения и выделение постоянной составляющей выпрямленного напряжения.

Сигнал с выхода фазового демодулятора 7 управляет работой блока 8 преобразования напряжения в частоту, причем значение частоты входных импульсов блока 8 зависит от величины управляющего напряжения. В зависимости от полярности управляющего сигнала блоком 8 преобразования напряжения в.частоту вырабатываются импульсы на первом или втором выходе, которые поступают на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 9. При этом значение кода в реверсивном счетчике. 9 изменяется в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от того, на какой вход поступают импульсы..

Значение кода, хранимого в реверсивном счетчике 9, изменяется до тех пор, пока напряжение рассогласования 4U не будет равно нулю. При

40 = 0 значение кода N в реверсивном счетчике является цифровым эквивалентом угла М поворота вала.

Напряжения на выходах октантного переключателя

1197080

Продолжение таблицы

Напряжения на выходах октантного переключателя

19

24 25

0 —.U (0

Uz.

Пг

U, Разряды кода на входах октантного переключателя

Номер октанта

-U

)197080

О 2С 25

ЗНИИЙИ Заказ 7576/58 Тираж 871 Подинсмое

Фвлаал ППП "Пвтеат", т.Укгород, уа.Проектим, 4