Преобразователь угла поворота вала в код

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах обработки данных. Техническим результатом является повышение точности преобразователя. Устройство, содержащее синусно-косинусные трансформаторные датчики, коммутатор, интеграторы, блок функционального преобразования напряжение-код, источник эталонного напряжения, ключевые элементы, задатчик команд, формирователь контрольного интервала времени, первый и второй элементы И, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, блок преобразования код-аналоговый сигнал, буферный повторитель и компаратор, снабжено блоком формирования эталонного кода, блоком регистров, третьим элементом И и инвертором. 1 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности, к преобразователям угла поворота вала в код и может быть использовано в системах обработки данных.

Известен преобразователь угла поворота вала в код (авт. св. №481929), содержащий синусно-косинусные трансформаторные датчики, коммутатор, интеграторы, функциональный преобразователь напряжения в код, блок запуска и остановки интеграторов, пороговые элементы и логический элемент 4И-НЕ.

Недостатком преобразователя является низкая точность, обусловленная погрешностью крутизны синусного и косинусного интеграторов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные трансформаторные датчики, коммутатор, интеграторы, функциональный преобразователь напряжения в код, аналоговый компаратор напряжений, цифроаналоговый преобразователь, буферный повторитель, задатчик команд, формирователь контрольного интервала времени, элементы И, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, источник эталонного напряжения и ключевой элемент, причем, выходы синусно-косинусных трансформаторных датчиков через коммутатор подключены к интеграторам, выход одного из которых соединен с одним из входов функционального преобразователя напряжения в код, источник эталонного напряжения через параллельно соединенные ключевые элементы подключен к другим входам коммутатора, задатчик команд, через формирователь контрольного интервала времени соединен с первыми входами элементов И и управляющими входами ключевых элементов, выход генератора импульсов соединен со вторым входом второго элемента И, выходы элементов И подключены ко входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом другого интегратора, выход цифроаналогового преобразователя через буферный повторитель соединен с другим входом функционального преобразователя напряжения в код и с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с одним из интеграторов, выход компаратора соединен со вторым входом первого элемента И.

Недостатком преобразователя является низкая точность, обусловленная тем, что в процессе образования кода угла не учитывается погрешность, вносимая функциональным преобразователем напряжения в код и погрешность определения равенства напряжений интеграторов аналоговым компаратором напряжений.

Цель изобретения - повышение точностных характеристик преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемый преобразователь, содержащий синусно-косинусные трансформаторные датчики, подключенные через коммутатор к интеграторам, выход одного из которых соединен с одним из входов функционального преобразователя напряжения в код, источник эталонного напряжения через параллельно соединенные ключевые элементы подключен к другим входам коммутатора, задатчик команд через формирователь контрольного интервала времени соединен с первыми входами элементов И и управляющими входами ключевых элементов, выход генератора импульсов соединен со вторым входом второго элемента И, реверсивный счетчик, выход которого соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом другого интегратора, выход цифроаналогового преобразователя через буферный повторитель соединен с другим входом функционального преобразователя напряжения в код, введены формирователь эталонного кода, блок регистров, цифровой компаратор, инвертор и элемент И, формирователь эталонного кода соединен с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого соединен с выходом блока регистров, выходы цифрового компаратора соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика, элемент И, выход которого соединен с другим входом реверсивного счетчика, первый вход элемента И соединен с выходом второго элемента И, а второй - с первым выходом функционального преобразователя напряжение - код и вторым входом первого элемента И, выход которого соединен со входом инвертора, выход инвертора соединен с первым входом блока регистров, второй вход которого соединен со вторым выходом функционального преобразователя напряжение - код.

Структурная схема преобразователя приведена на фиг.1.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит синусно-косинусные трансформаторные датчики 1, коммутатор 2, интеграторы 3 и 4, функциональный преобразователь напряжения в код 5, цифроаналоговый преобразователь 6, буферный повторитель 7, генератор 8 тактовых импульсов, реверсивный счетчик 9, источник 10 эталонного напряжения, элементы И 11, 12 и 20, задатчик команд 13, формирователь 14 контрольного интервала времени, ключевые элементы 15 и 16, формирователь 17 эталонного кода, блок 18 регистров, цифровой компаратор 19 и инвертор 21.

Преобразователь работает следующим образом. Напряжения с синусно-косинусных трансформаторных датчиков 1 через коммутатор 2 последовательно во времени подключаются ко входам интеграторов 3, 4.

Интеграторы 3, 4 интегрируют входные сигналы, пропорциональные sinα и cosα в течение половины периода опорного напряжения.

Напряжение пропорциональное sinα поступает на синусный вход функционального преобразователя напряжения в код 5, а напряжение пропорциональное cosα поступает на вход цифроаналогового преобразователя 6, выход которого через буферный повторитель 7, соединен с косинусным входом функционального преобразователя напряжение - код 5.

Функциональный преобразователь напряжение - код 5 в соответствии с формулой:

преобразует напряжения пропорциональные sinα и cosα в код угла.

При этом суммарная ошибка образования кода угла преобразователя будет определяться:

|Δα|=|Δα₁|+|Δα₂|+|Δα₃|

где: Δα₁ - ошибка образования кода угла, связанная с погрешностью крутизны синусного и косинусного интеграторов;

Δα₂ - ошибка образования кода угла, связанная с погрешностью функционального преобразователя напряжения в код;

Δα₃ - ошибка образования кода угла, связанная с погрешностью определения равенства напряжений аналоговым компаратором напряжении.

В устройстве прототипе компенсации подвергается только ошибка образования кода угла, связанная с погрешностью крутизны синусного и косинусного интеграторов, что приводит к погрешности преобразователя угла поворота вала в код.

В течение контрольного интервала времени на входы синусного и косинусного интеграторов 3, 4 от источника эталонного напряжения 10 через ключевые элементы 15, 16 и коммутатор 2, поступает напряжение пропорциональное sinα и cosα угла α=45°.

При этом U_sin=U_cos .

Напряжение с выхода синусного интегратора 3, пропорциональное sinα(45°), поступает на синусный вход функционального преобразователя напряжение - код 5, а напряжение с выхода косинусного интегратора 4, пропорциональное cosα(45°), через следящую систему, состоящую цифроаналогового преобразователя 6, буферного повторителя 7, генератора тактовых импульсов 8, реверсивного счетчика 9, элементов И 11, 12 и 20, инвертора 21, формирователя 17 эталонного кода, блока 18 регистров и цифрового компаратора 19 поступает на косинусный вход функционального преобразователя напряжение - код 5. Функциональный преобразователь напряжение - код 5 в соответствии с формулой (1), преобразует напряжения пропорциональные sinα(45°) и cosα(45°) в код угла α=45°.

По сигналу задатчика команд 13 формирователь контрольного интервала времени 14 вырабатывает последовательность импульсов, по которым первый выход функционального преобразователя напряжение - код 5, через первый 12 элемент И и инвертор 21 управляет режимом записи выходного кода угла α=45° в блок 18 регистров в контрольном интервале времени, в котором так же генератор 8 тактовых импульсов через второй 11 и третий 20 элементы И управляет счетным входом реверсивного счетчика 9.

По мере сравнения кода угла, полученного в контрольном интервале времени с эталонным кодом α=45° формирователя 17 эталонного кода, цифровой компаратор 19 вырабатывает сигналы, добавляющие или вычитающие единицу из реверсивного счетчика, т.е. если в контрольном интервале времени величина полученного кода угла α=45° больше (меньше) величины кода формирователя 17 эталонного кода, цифровой компаратор 19 вычитает (добавляет) единицу из реверсивного счетчика 9, код реверсивного счетчика 9 уменьшается (увеличивается), что приводит к уменьшению (увеличению) коэффициента деления цифроаналогового преобразователя 6 до тех пор, пока коды на входах, цифрового компаратора 19 не сравняются и цифровой компаратор 19 выдает сигнал запрет счета реверсивного счетчика 9.

Таким образом, введение формирователя эталонного кода, блока регистров, цифрового компаратора, инвертора и элемента И позволяет скомпенсировать ошибки, связанные с погрешностью функционального преобразователя напряжение - код и аналогового компаратора напряжений и тем самым повысить точность преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусные трансформаторные датчики, подключенные через коммутатор к интеграторам, выход одного из которых соединен с первым входом блока функционального преобразования напряжение-код, источник эталонного напряжения, через параллельно соединенные ключевые элементы подключенный к другим входам коммутатора, задатчик команд, соединенный через формирователь контрольного интервала времени с первыми входами первого и второго элементов И и управляющими входами ключевых элементов, генератор тактовых импульсов, подключенный ко второму входу второго элемента И, реверсивный счетчик, выход которого соединен с первым входом блока преобразования код-аналоговый сигнал, второй вход которого соединен с другим интегратором, а выход - через буферный повторитель со вторым входом блока функционального преобразования напряжение-код, первый выход блока функционального преобразования напряжение-код соединен со вторым входом первого элемента И, и компаратор, отличающийся тем, что с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок формирования эталонного кода, блок регистров, третий элемент И и инвертор, выход блока формирования эталонного кода соединен с первым входом компаратора, выходы которого подключены к первому, второму и третьему входам реверсивного счетчика, выход первого элемента И через инвертор соединен с первым входом блока регистров, второй вход которого соединен с выходом блока функционального преобразования напряжение-код, выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом блока функционального преобразования напряжение-код, а выход третьего элемента И соединен с четвертым выходом реверсивного счетчика.

РИСУНКИ