Способ преобразования угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи измеряемой аналоговой величины, представленной в виде угла поворота входного вала, с цифровым вычислительным устройством, в частности, для передачи информации об углах поворота осей командного гироскопического прибора в БЦВК. Целью изобретения является повышение точное™ способа. В способе предусмотрены компенсация систематических погрешностей за счет получения информации о погрешности датчика путем преобразования фазомодулированных сигналов в два сигнала постоянного тока, суммирование этих сигналов, определение значений суммы сигналов в равноотстоящих угловых положениях вала в диапазоне 360°, определение коэффициентов ряда Фурье пространственных гармоник по значениям суммы сигналов и вычисление поправок к текущему значению угла, определяемому по амплитудам и фазам пространственных гармоник, при этом каждая из гармоник сдвинута на 90°, что позволяет повысить точность преобразования. 1 ил, СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я Н 03 М 1/46

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3188894/24 (22) 04,01.88 (46) 07.01.93. Бюл, № 1 (72) И,П. Глаголев и ВД. Фатеев (56) Зверев А.Е, и др, Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л„Энергия, 1974, с, 94, Авторское свидетельство СССР

¹ 1159612, кл, Н 03 М 1/46. 1983, (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи измеряемой аналоговой величины, представленной в виде угла поворота входного вала, с цифровым вычислительным устройством. в частности, для передачи информации об углах поворота

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи измеряемой аналоговой величины, представленной в виде угла поворота входного вала. с цифровым вычислительным устройством, B частности, для передачи информации об углах поворота осей командно-гироскопического прибора в БЦЗ К.

Цель изобретения — повышение точности преобразования путем компенсации систематических мул ьтипликативных погрешностей.

Способ состоит из следующих операций.

Преобразуют угол поворота в первый и

ВтОРОй СИГНаЛЫ ПЕРЕМПННОГО тОКа, МОДУЛИрованные по амплитуде в фу нкции синуса и косинуса соответствен но.

»5U 1786662 А1 осей командного Гироскопического прибора в БЦВК, Целью изобретения является повышение точности способа. В способе предусмотрены компенсация систематических погрешностей за счет получения информации о погрешности датчика путем преобразования фазомодулированных сигналов в два сигнала постоянного тока, суммирование этих сигналов, определение значений суммы сигналов в равноотстоящих угловых положениях вала в диапазоне

3600, определение коэффициентов ряда

Фурье пространственных гармоник по значениям суммы сигналов и вычисление поправок к текущему значению угла, определяемому по амплитудам и фазам пространственных гармоник, при этом каждая из гармоник сдвинута на 900, что позволяет повысить точность преобразования, 1 ил, Преобразуют эти сигналы в первый и второй фазомодулированные сигналы переменного тока.

Преобразуют фазомодулированные сигналы в соответствующие сигналы постоянНОГО TOKB.

Формируют третий сигнал, пропорциональный сумме первого и второго сигналов постоянноГО TQKB.

Формируют первый сигнал, пропорциональный амплитуде и фазе пространственных гармоник, который определяют по значению третьего сигнала постоянного тока в равноотстоящих углах.

Формируют сигналы погрешности в виде суммы гармоник, причем каждая гармоника сдвигается по фазе на Ы2.

1786662

Формируют второй сигнал путем вычитания погрешности преобразования из сигнала, пропорционального значению измеренного угла.

Формируют сигнал значения угла, пропорциональный разности фаз первого и второго фазомодулированных сигналов переменного тока, равноотстоящие углы задают в диапазоне 360 .

Структурная схема одного из возможных вариантов преобразователя, реализующего способ, приведена в чертеже, Преобразователь угла поворота вала в код содержит блок 1 синусоидального питания, подключенный к синусно-косинусному вращающемуся трансформатору (СКВТ) 2, выходы которого соединены с входами преобразователя 3 амплитудно-модулируемых напряжений в два фазомодулированных напряжения. Выходы преобразователя 3 соединены с входами преобразователя 4 фазы в угол поворота, пропорциональный сдвигу фаз, и через выпрямители 5 и 6 с входами аналогового сумматора 7, выход которого соединен с одним из входов блока 8 памяти, другой вход последнего соединен с выходом блока 9, определяющего моменты равноотстоящих углов при повороте вала, вычислительный блок 10, выход которого соединен с блоком 11 выработки поправок, выход которого соединен с входом сумматора 12.

Способ реализуется следующим образом.

Блок 1 вырабатывает переменное синусоидальное напряжение, поступающее на входную обмотку СКВТ 2, на выходе которого формируются два напряжения

11= Е cos p c sinurt;

la= Е sin р а Sin cu t, где а — угол поворота вала; р — число пар полюсов СКВТ; в — круговая частота питания СКВТ;

Š— максимальная «мплитуда выходного сигнала.

Эти напряжения поступают на вход преобразователя 3. на выходах которого формируются два фазомодулированных напряжения

U>=E cos (в t+ ри);

Uz=E cos (вt+ pа), Разность фаз Л р = 2 р а фазомодулированных напряжений преобразуется в преобразователе 4 в угол N, пропорциональный разности фаз

N=KN гр а, где К ч — масштабный коэффициент п реобразования фаз, Пусть какие-либо технологические отклонения при изготовлении СКВТ 2 вызывают погрешность B одном из его выходных сигналов вида

5 lz =Е sin ра sincut+

+ Ey . sin (уа + (р) sin в т ., где Е, gr — амплитуда и начальная фаза гармоники погрешности порядка у, Тогда на выходах преобразователя 3

10 01= Е cos(mt — ра)+

+ Ey sin (yа+ф) sin вt

Uz= Е cos(. (ort+ ра)+ Ey sin (уа+ф)"sin cu t, а на выходе преобразователя 4

Е

N= Кргр а+ — - sin ((у — р) a+fr)+

Е

Е

+Е" ((у+р)а+й

Последние два слагаемых определяют погрешность преобразования.

Фазомодулированные напряжения с выхода преобразователя 3 поступают на выпрямители 5 и 6, а и с их выхода на аналоговый сумматор 7. на выходе которого постоянное напряжение имеет вид

U=2 Е+2 Eycos ((y — р) а+ф)— — 2 Eycos ((у+ р) а+ф .

Сравнивая последнее выражение с

30 предыдущим, видим, что напряжение на выходе сумматора 7 изменяется с аналогичным составом гармоник, при этом гармоники изменения напряжения сдвинуты на л /2 относительно гармоник погреш35 ности преобразователя, Аналогично можно показать, что гармонические составляющие погрешности преобразования на выходе преобразователя 4, вызываемые неортогональностью и нера40 венством коэффициентов передачи выходных обмоток СКВТ, наличием постоянной составляющей в огибающей выходного сигнала, отличием закона модуляции выходного сигнала от синусоиды (косинусоиды), 45 отличием от идеальных характеристик элементов преобразователя амплитудно-модулированных напряжений в два фазомодулированных напряжения и т,д., имеются на выходе сумматора 8 в соответ50 ствующих гармониках такой же частоты, с такими же амплитудами, а по фазе сдвинутые на четверть периода, Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.

55 Блок 1 формирует сигналы переменного тока для питания первичной обмотки СКВТ

2, выходные обмотки которого подключены к преобразователю 3 амплитудно-модулированных сигналов в два фазомодулированных сигнала переменного тока.

1786662

ay= Я

55

В преобразователе 4 формируется значение угла V >M с некоторой ошибкой, вызванной инструментальными погрешностями блоков 1, 2 и 3.

В блоке 9 значения V<» сравниваются с заданными значениями а; = —. При сов360

N падении V<>< и ai на выходе блока 9 вырабатывается команда, по которой значение суммы выпрямленных фазомодулированных напряжений с выхода сумматора 7 записывается в I-þ ячейку блока 8 и запоминается.

При повороте вала перед началом преобразования на углы и в М ячейках блока

8 записаны значения выходных напряжений с сумматора 7 для всех угловых положений, равномерно расположенных в диапазоне 360 . После этого информация с блока 8 поступает в вычислительный блок 10. где для каждой i-й гармоники из заданного числа m гармоник определяют значения коэффициентов ак, Ьк тригонометрического ряда по формулам. а 2 Ь cos — — У вЂ”. 4

bk N, =1 з п

Определяют амплитуды Ak и пространственные фазы рр гармоник по формулам

Ь

Рк =arCtg— ак и запоминают А и р в блоке 8 памяти, В блоке 11 определяют при каждом последующем преобразовании поправку дЧ по формуле дV= g Ak . sin(k V, +p, + — ), П1 ,7Т

k=1

2 которая в сумматоре 12 вычитается из текущего значения ЧиЗм ° На выходе сумматора

12 формируется код угла, Поскольку поправка равна систематиче5 ской погрешности, т.е. имеет небольшие значения, невысоки требования к точности выпрямителей 5 и 6, аналогового сумматора

7, а также к точности задания равноотстоящих значений углов при определении до10 полнительных кодов.

Формула изобретения

Способ преобразования угла поворота вала в код, заключающийся в том, что преобразуют угол поворота вала в первый и

15 второй сигналы переменного тока, модулированные по амплитуде в функции синуса и косинуса соответственно, поворачивают вал на равноотстоящие углы, формируют первый сигнал, пропорциональный ампли20 туде и фазе, пространственных гармоник, формируют сигналы погрешности в виде суммы гармоник, сдвинутых по фазе на 90, формируют второй сигнал путем вычитания сигнала погрешности преобразования из

25 сигнала, пропорционального значению угла, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, преобразуют первый и второй сигналы переменного тока в первый и второй фазомодулированные

30 сигналы переменного тока, формируют сигнал значения угла, пропорциональный разности фаз первого и второго фазомодулированных сигналов переменного тока, равноотстоящие углы задают в диа35 пазоне 360, преобразуют первый и второй фазомодулиро ванн ый сигналы перемен ного тока в соответствующие сигналы постоянного тока, формируют третий сигнал постоянного тока, пропорциональный сум40 ме первого и второго сигналов постоянного тока, а первый сигнал, пропорциональный амплитуде и фазе пространственных гармоник, определяют по значению третьего сигнала постоянного тока в равноотстоящих

4" .углах, 1786662

45

Составитель А,Зинькова

Техред М.Моргентал Корректор M.Ùàðoøè

Редактор Т.Федотов

Заказ 257 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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

i !

1 Г

1 — Р е

1 ! !

I i

i i