Сравнивающее устройство

 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в преобразователях код-угол и угол поворота вала в код. Поставленная цель - повышение точности за счет обеспечения линейности передаточной функции устройства в диапазоне изменения сравниваемых величин - достигается тем, что в преобразователь, содержащий шины 1 и 2 подключения синусной и косинусной составляющих первой сравниваемой величины - /угла/ соответственно, резисторы 3, 4, 10 и 26, шины 5 кода второй сравниваемой величины /кода угла/, разрядные переключатели 6-9, первую резисторную матрицу 11 параллельного типа с резисторами 12-15, введены дешифратор 16, дополнительные разрядные переключатели 17-20, вторая резистивная матрица 21 с резисторами 22-25. Вновь введенные элементы и связи между ними позволяют одновременно использовать шины кода второй сравниваемой величины для формирования сигнала рассогласования между сравниваемыми величинами и для обеспечения линейности передаточной функции устройства. 2 ил.

сОюз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4417902/24-24 (22) 28.04,88 (46) 28.02.90. Вюл. 11 - 8 (72) Д.H.Íèêîíîâ, В.Е.Соловей, Н.Я.Вишталь и В.С.Подлипенский (53) 621,374 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 708297, кл. G 05 В l/02, 1977, Авторское свидетельство СССР

Р 1197071, кл. Н 03 К 5/24, 1983. (54) СРАВНИВАЮ111ЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в преобразователях .код-угол и угол поворота вала в код. Поставленная цель повышение точности за счет обеспечения линейности передаточной функции устройства в диапазоне изменения сравниваемых величин — достигается

„„SU, 1547052 А 1 (51) 5 Н 03 К 5/24 Н 03 M 1/66 1/48

2 тем, что в преобразователь, содержа" щий шины 1 и 2 подключения синусной и косинусной составляющих первой сравниваемой величины — (угла) соответственно, резисторы 3, 4, 10 и 26, шины

5 кода второй сравниваемой величины (кода угла), разрядные переключатели

6-9, первую резисторную матрицу 11 параллельного типа с резисторами 1215, введены дешифратор 1 6, дополни-. тельные разрядные переключатели 1720, вторая резистивная матрица 21 с резисторами 22-25. Вновь введенные элементы и связи между ними позволяют одновременно испольэовать шины кода второй сравниваемой величины для формирования сигнала рассогласования между сравниваемыми величинами и для обеспечения л; ейности передаточной функции устройства. l табл., 2 ип.

1547052

Изобретение относится к лвтомати-! ке и может быть использовано в преобразователях код-угол и угол-код.

Цель изобретения — rroBbllrrekrие точ5 ности за счет обеспечения линейности передаточной функции устройства в диапазоне изменения сравниваемых величин, На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.3 графическая зависимость передаточной ! функции устройства в первом квадран-!, те сравниваемых величин. !

Устройство содержит шины 1 и 2 подключения синусной и косинусной

| составляющих первой сравниваемой ве, личины (угла Ц) ) соответственно, ре, зисторы 3 и 4, п!ины 5 кода второй сравниваемой величины (угла y ), раэ- 20 рядные переключатели 6 — 9, резистор ! 10, первую реэисторную матрицу 11 параллельного типа, резисторы 12 — 15 ре зис торной матрицы 1 1 параллельного типа, дешифратор 16, дополнительные разрядные переключатели 17 — 20, вторую резисторную матрицу 2! параллельно го типа, резисто ры 2 2 — 25 вто рой реэисторной матрицы 21 параллельного типа и резистор 26 операционного уси- 30

I лителя 27.

Сопротивление резистора 15 — наи-! меньшее иэ резисторов резист орной матрицы 11 и равно R Переключатель 9 ! управляется старшим и-ым разрядом,вы35 ходом соединен с резистором 15 с це/ ной разряда II /4 кода N, которым: задается вторая сравниваемая величина угол ц, а входы переключателя 9 через резисторы 3 и 4 соединены с ши- 40 нами 1 и 2, Сопротивление резистора

14 равно 2R, а переключатель 8 управляется (и-1)-ым разрядом кода N с ценой и /8, Сопротивление резистора 13 равно 4R, а переключатель 7 управляется (n-2) -ым разрядом кода N с ценой II /16 и т.д. Сопротивление резистора 10 равно сопротивлению резистора 12, управляемого младшим (первым)

М разрядом кода N и равно 2 ° R„

50 !

Устройство работает следующим образом, На входные шины 1 и 2 поступают соответственно напряжения

Um Sill(6 1

= Б coseL, где U — амплитудное значение напря!

И жения.

Если через Ro обозначать суммарное сопротивлен ие параллельных резисторов матрицы 11 подключенных через переключатели 6 — 9, то можно запислть: аи а и-1 а и-2.

+ -- †-- + ---- — +

Вс 30 К 2 К 22 R а

+ + (1)

° ° 2и-1, р 9 где а,, а, л,... — компоненты двоич1Ф 2% И9 ного кода N (О или 1);

n — номер разряда, на— чиная с младшего °

Ряд чисел числителя правой части выражения (1) представляет собой запись в двоичном коде N величины угл И+! ла с дискретностью rl /2 и максимальной ве.! ич иной !! /2, т. е.

I! (=

И

2 "+ (2) тогда выражение (1) упроц!ается и принимает вид р

R с=1 4

5

+ 2 а +

R (1 + 2 а + 2 ° а (3) 2"" °

Ряд, заключенный в скобках, начипая со второго члена, представляет собой обратное значение кода N, определяемое известным соотношением и

N= 2 — N- I. (4) Тогда с учетом (2) и (4) выражение (3) принимает вид

4

Ч

Поскольку потенпиал входной точки суммирования операционного усилителя

27 близок к нулю, а также, если обозначить (для и ростоты конечного выражения) сопротивления резисторов R и

В.4 через

Аналогично для сопротивления R» равного суммарному сопротивлению соединенных параллельно резистора R 10 и резисторов матрицы 11, подключенных через переключатели 6 — 9, можно записать .

1547052

sin оЬ (1 0) ll 11

K -- — +

4 ((4 работаугле» в выраU "» sino и R

К вЂ” -R+ — —— 2-4

Цз

5 3 получ им:

П»» Roc ( с

cos oC!

М

2-4-—

U» cos o

K --- P +

4 с 4

Цс

1 с (7) sinK

il iI

K --- +

4 о4

В момент, ког вана, т.е. и (7) после прео

1 +

30 ( з п о

U»»i Roc,с

К вЂ” -+—

2 (9)

cos o

), И

К вЂ” — +

50

d Ових

K с

Пв Roc — — — x

cos o

x(——

ll

К вЂ” -+

4

Н

В. = R = К---R

4 4 » (5) где К вЂ” постоянный коэффициент, то выражение для токов is u ic потребления от источников Бв и П соответственно будет иметь вид да схема сбалансироиз в b ажен ия (6) бра зования получим

» ь (1 !») (8)

К1,О

Зависимость (8) при коэффициенте

К = 0,353 является хорошей аппроксимацией тангенциальной зависимости при линейном изменении (от нуля до /2.

Погрешность аппроксимации, т.е. пог— решность сравнивающего устройства, t не превышает 2

Выходное напряжение сравнивающего устройства с учетом (6) и (7) будет равно бух 5 ос с ос где R — суммарное сопротивление рези с то ров, включенных в обратную связь операционного усилителя 27 .

Для определения изменения Кс передаточной Аункции при различных значениях угла сЬ найдем производную

4 Пвь;х р

Поскольку системы управления ют при отработанном заданном т.е. при lg = l, то,подставив жение (!О) вместо Ig угол с6

Па о»иг .2 приведена графическая зависимость К = f(K) в предепах одного квадранта, условно приняв значение

К при = О за единицу . Из графика вицнс, что при неизменном суммарнбм сопротивлении резисторов, включенных в обратной связи операционного усилителя 27, передаточная Аункиия Кс меняется и при о . = 45 уменьшается на о

1 %.

Для стабилизации передаточнои функции для каждого значения угла необходимо из графика Фиг . 2 или из выражения (11) определить: на сколько уменьшить величину. относительно его значения при х = О, чтобы на столько же увеличить величину Кос также относительно его значения при Ы = О.

Количество резисторов в резисторной матрице ." параллельного типа определяется допустимой величиной нелинейнос":и передаточной функции устройства. Например, при допустимой величине нелинейности передаточной функции устройства, равной 3% (что достаточно для практики}, цостаточно использовать матрицу 21 с тремя резисторами с одинаковыми сопротивлениями, равными Ri .

Поскольку максимальное отклонение нелинейности передаточной Аункции (при К = О ) равно 14%, то отключение каждого из трех резисторов резисторной матрицы 21 должно увеличивать сопротивление R примерно на 5%» т.е. R „= 105 R<» где R < — сопротивление резистора 26, В таблице приведень» данные, харакеризующие истинность дешифратора 1 6.

Поскольку зависимость К с = Г(К) симметрична относительно угла, равного 45, то таблица дана для угла оС о

1547052 (l 2) gi n t>t

1cos х, тт (К

+

4 от.

2 — 4 (lI

tt ll

К. — -- + -- —-4 4

4 2 о тт =: тг оо оо (14) СО =. М., Э1Пф.

+ ! I

2 -4 -:—

И " с

К ---- +

4 4 о

Сравнивающее устройство, содержа-./ щее первую резисторнуто матрицу паралше предьтпущегo, первые выводы резис твров второй матриttbl соединены с вьг ходом операпионного усилителя, а вторые выводы резисторов второй матрицы соединены через соответствующие дополнительные разрядные переклточатели

„то с входом операттттонного усилителя, шины кода второй сравниваемой величины соединены с входами дешифратора, выходы кото рого соединены с уп равл яю 5 шими входами соответствующих дополнительных разрядных переключателей. о

Гтт О,до 45 с дискретностью 5 3,5,,т1Г1я зlтачен тгй уl" ла g, О Г 4 > до 90 воблина;стиннос Ги повтсряется в обратном порядке. тт

Ъ

«ткаэанные в таблице три вьп .одных

1>аз ряда девифратора управляют состояЦИСИ ТРЕХ аиаЛОГОВЫХ КЛтОчЕй, ВКЛЮЧЕНЙьо lтас>!едОзятельнО с трет!я ppзис Тот!а!1;т и цспи обратной св. .= и ottåpàãëoll0боэттаЧттВ 1Ер аз R ЗпаЧЕНИЕ р

t>t: " оо

1три о, = О, из (1;) тттйттем.

К = --- — -(К --"-- - — -). (.13) ос тт

IDfió÷oífiîå выражентле можно использовать д"тя ofiределения К „ для каждо— го уГлд «Вместо Описатltlo и мет с ö ики, ф о: —. м у л а и з о б р е т е н и я лепьного титта, номинал сопротивления каждсго последующего резистора в которой больше предыдущего вдвое первые Гятводы которых соедиттены с входом Операционного усилителя, вторые вьтво,",ьт каждого резистора первой DE . 3iICтттВНОй MHтРИ ВЫ С ОЕДИНЕН61 С 13ЫХОДа-l lè О ОTве тc Гз« IÎI!Ièõ p«ñ э pótöíbtõ и еpptt:ëþ чателей, выводы нормально разомкнутых контактов которых объединены и один из них через первый резистор соединен

С НИНОЙ ттОДттЛО В НИЯ КОСИтЛУСНОй СОСтавл>!тощей пергой сравниваемой величины выводь, ттормально замкнутых кон-.актов рттэряднттх перектпочателе-l объеЦтт;.татнв! тт ОД тттт ИЗ HHX СОЕДттНЕН;.1ЕРЕ-3

BTOPOfI РЕЗИСТОР С ттттЛНОЙ ПОДКЛЮЧЕНИЯ сит! аной составляющей первой сравниттаемой! величины, а через третий ре— зистор — с входом операционнorо усиного усилителя. При этом низкий потенциал на управляющих входах клточей соответствует их замкнутым состояниям, высокий — разомкнутым.

Аналитическую зависимость сопроттлвления К для каждого угла о относительно его значения R при t>t = 0 о ос можно найти следующим об pdз ом.

М3 выр а>кения (!1) найдем:

Решая совместно уравнение (1. 2) и (13), получим лителя, который соединен с его выходом ч ерез четвертый резистор, шины кода второй сравнттваемотл величинь ко> торые соединены с управляющими входами разрядных переключателей, о т л и ч а то щ е е с я тем, что, с целью повышения точности эа счет обеспечения линейности передаточной тт>ункции устройства в диапазоие изменения сравниваемых величин, в устройство введены. дешифратор, дополнительные разряднЫе переключатели, вторая резисторная матртлца параллельного типа, номинал сопротивления каждого последующего резистора которой вдвое боль1547052

Значение yr- Входной код дешифратора

Выходной код де шифрато ра ла

1 р 2 р

3 р

1 р г р

3 р

4 р

1115 537, 45 22 30

Фи.1

Составитель В.Фатеев

Редактор A.Ревин Техред Л.Сердюкова КорректорТ.Малев

Заказ 84/90 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 37,5

1l l5

16 52,5

22 30 ,28 75

33 45

39 22,5

0

О

0

0

0 .1

0

О

1

0

1

1, 0

1

1

О

0

0

0 !

l

1

1

0

1

1

0

0

1

l