Преобразователь угол-код

 

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано для связи измеряемой аналоговой величины с цифровым вычислительным устройством. Технический результат заключается в повышении точности известных преобразователей угол-код за счет снижения погрешности дискретности. Для этого устройство содержит фазовращатель, генератор импульсов, делитель частоты, блок питания, компараторы, блок преобразования временной интервал-код, также введены дополнительный делитель частоты и формирователь периодического напряжения. 1 ил.

Предлагаемое изобретение, преобразователь угол-код, относится к области автоматического управления и может быть использовано для связи измеряемой аналоговой величины с цифровым вычислительным устройством.

В частности, в силу простоты структурной схемы, высокой точности и надежности, малых габаритов и весов такие преобразователи могут найти широкое применение в автомате угловой стабилизации, системах измерения уходов гироблоков и системах азимутального наведения летательных аппаратов различных типов.

Известны преобразователи угла в код, содержащие фазовращатель, соединенный с входным валом, вход фазовращателя подключен к генератору импульсов через последовательно соединенные делитель частоты и блок питания, а выходы через компараторы подключены к блоку преобразования временной интервал-код.

Недостатком известных преобразователей является большая погрешность дискретности

где p - коэффициент электрической редукции фазовращателя;

f_ги - выходная частота генератора импульсов;

f_п - выходная частота блока питания.

Для уменьшения величины Δα стремятся применить фазовращатели с большим коэффициентом электрической редукции p (например, фотоэлектрические муаровые датчики) или увеличить частоту f_ги. Оба указанные направления уменьшения Δα приводят к значительному усложнению преобразователя угол-код и не всегда бывают достаточны.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности известных преобразователей угол-код за счет снижения погрешности дискретности.

Сущность предложения состоит во введении в известный преобразователь угла последовательно соединенных делителя частоты и формирователя периодического напряжения, причем вход дополнительного делителя подключен к выходу основного делителя частоты, а выход формирователя к входам компараторов.

Блок-схема преобразователя представлена на чертеже. Генератор импульсов 1 через последовательно соединенные делитель частоты 2 и блок питания 3 подключен к фазовращателю 4, соединенному с входным валом 5. Выходы фазовращателя подключены к первым входам компараторов 6, выходы которых соединены с блоком 7 преобразования временной интервал-код.

Выход делителя 2 через последовательно соединенные делитель частоты 8 и формирователь 9 периодического напряжения подключен к другим входам компараторов 6. Выход генератора импульсов 1 соединен с блоком 7.

Фазовращатель 4 может быть выполнен как однофазным, так и многофазным на базе всех известных синусно-косинусных датчиков (СКВТ, редуктосинов, индуктосинов и т.д.) и датчиков с механически вращающимся модулятором (типа индукционных и электростатических генераторов).

Количество выходных фаз блока питания 3 определяется типом выбранного фазовращателя 4.

Компараторы 6 предназначены для формирования импульсов из выходных сигналов фазовращателя 4 при переходе этих сигналов через определенный уровень, задаваемый источником опорного напряжения, при положительном или отрицательном градиенте. В известных преобразователях компараторы формируют импульсы при переходе через нулевой уровень, т.е. источник опорного напряжения отсутствует. В предлагаемом преобразователе источником опорного напряжения является формирователь 9 периодического напряжения. При подключении вторых входов компараторов 6 к выходу 9, выходные импульсы компараторов смещаются по фазе относительно выходных импульсов генератора 1 при неизменном угле поворота фазовращателя 4. Таким образом, осуществляется искусственная фазовая модуляция границ временных интервалов блока 7 относительно импульсов генератора 1 заполнения временных интервалов.

Период модуляции определяется коэффициентом передачи делителя 8. Блок 7 суммирует временные интервалы за один период модуляции. При суммировании временных интервалов необходимо учитывать возможность их изменения от максимального значения к минимальному и наоборот, т.е. переход через границу между соседними временными интервалами. В качестве блока 7 может быть использовано устройство по а.с. СССР №372682, Н 03 к 13/20 от 11.08.71 г.

Принцип действия преобразователя основан на суммировании временных интервалов между импульсами компараторов 6, соответствующих измеряемому углу поворота. Если использовать формирователь 9 линейно изменяющегося периодического напряжения, то за время измерения границы временного интервала последовательно занимают N новых положений, равномерно распределенных по периоду между импульсами генератора 1. Смещение границ каждого следующего временного интервала по отношению к предыдущему должно при этом осуществляться на величину

τ=T₁(n+q),

где T ₁ - период следования импульсов генератора 1;

n - любое целое число от нуля до n;

q - любая правильная дробь (со знаменателем N), числитель и знаменатель которой не содержат общих множителей;

N - отношение частоты выходного сигнала фазовращателя 4 к частоте сигнала фазовращателя 9.

При линейном формирователе 9 величина τ задается амплитудой его выходного сигнала.

Таким образом, в процессе работы преобразователя величина временного интервала на входе блока 7 изменяется пропорционально углу поворота фазовращателя. Кроме того, границы временного интервала дополнительно смещаются относительно импульсов генератора 1. В блоке 7 осуществляется преобразование временных интервалов в число импульсов и суммирование числа импульсов, соответствующих временным интервалам за один период модуляции. В результате дискретность преобразователя уменьшается. При использовании формирователя линейно изменяющегося периодического напряжения дискретность преобразователя уменьшается в N раз по сравнению с прототипом.

Приведенные экспериментальные исследования макетного образца предлагаемого преобразователя угла с формирователем линейно изменяющегося периодического напряжения подтвердили расчетные соотношения по уменьшению дискретности.

Формула изобретения

Преобразователь угол-код, содержащий фазовращатель, вход которого подключен к генератору импульсов через последовательно соединенные делитель частоты и блок питания, а выходы через компараторы подключены к блоку преобразования временной интервал-код, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены последовательно соединенные дополнительный делитель частоты и формирователь периодического напряжения, причем вход дополнительного делителя частоты подключен к выходу делителя частоты, а выход формирователя - ко входам компараторов.

РИСУНКИ