Преобразователь угол-код
О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистииеспих Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.03;75 (21) 2111097/24 (51) M. Кл G08 С9/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.07.76. Бюллетень №25 (53) УДК681.325(088.8) (45) Дата опубликования описания 13-0876 Государственный комитет Совета Министров СССР пе делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. И. Гончаров и А. Л. Рейхенберг (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ-КОД Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для преобразования переменных напряжений синхронизации сельсина-датчика в цифровые коды угла, синуса и косинуса. 5 Известны преобразователи углового положения вала сельсина в код, содержащие блок фазочувствительных выпрямителей, подключенный через последовательно соединенные первый блок компараторов и блок определения сектора к одному из входов коммутатора и через второй блок компараторов — к другим входам коммутатора, и блок памяти. Однако такие преобразователи не позволяют полу- 1б чить одновременно с кодом угла коды синуса и косинуса. Кроме того, в них содержится много аналоговых узлов, которые вносят погрешности преобразования, а непосредственное кодирование амплитудных зна20 чений напряжений требует сложного аналого-цифрового преобразователя и накладывает ограничения на разрешающую способность. Целью изобретения является расширение функц. ональных возможностей — получение одновременно о5 кодов угла и его синуса и косинуса, а также повышение эффективности преобразования. Эта цель достигается тем, что в предложенный преобразователь введены реверсивные счетчики, коммутаторы кодов, блок формирования управляющих импульсов, цифро-аналоговый преобразователь, трансформатор, выпрямитель, блок сравнения, элемент "И", генератор тактовых импульсов и блок подбора кода, выходы которого соединены с первыми входами реверсивных .-,етчиков, вторые входы которых соединены с выходами блока определения сектора. Выходы реверсивных счетчиков соединены через первый коммутатор кода с блоком памяти . Первый выход трансформатора подключен через выпрямитель к блоку сравнения и к цифро-аналоговому преобразователю, второй — к одному из входов блока формирования управляющих импульсов, другие входы которого соединены со входами блока фазочувствительных выпрямителей, а выход — с блоком определения сектора. Выход блока сравнения и выход генератора тактовых импульсов через элемент "И" подключены ко входам коммутаторов кода и к блоку подбора кода, »607 а выхо,i цифро-аналогового»реобразоватсля соединен со вторым блоком ком»араторов. 11a чертеже представлена блок-схема преобразователя усoil код. Преобразователь угол-код содержит трансформатор 1 питания ссльсии-датчика, блок фазочувствительных выпрямителей 2, блоки компараторов 3 и 4, блок формирования управляющих импульсов 5, блок определения сектора 6, коммутатор 7,блок подбора кода 8„ рсверсивиыс счетчики 9 и 10,.коммутаторы кодов 11 и 12, олок памяти 13, цифро-аналоговый преобразова гсг» 14 (ЦА1т), выпрямитель 15 для ЦАП, блок срав»синя 16, элемент "И" 17 генератор тактовых импульсов 18. Выходы статорных обмоток ссльсииа-датчика соединены со входами блоков 2 и 5. Выходы блока 2 соединены с соответствующими входами компараторов блоков 3 и 4. Выходы блоков 4 и 5 соедине»ы со входами блока определения сектора б, Каждый блок 3 и 4 состоит иэ трех компараторов, в качестве которых могут быть использованы разност»ыс усилители. Блок 5 состоит из усилителей-ограничи гелей, логических элементов "И", "HE" и триггера.> Блок S является дополнением к блоку 6 и служит дчя формирования управляющих импульсов, подаваемых в блок 6. Блок 6 состоит иэ дешифратора сектора и шифратора д я преобразования позиционного кода начала сектора. Выходы блока б соединены с коммутатором 7, блоком подбора кода 8 и вторыми входами счетчиков 9 и 10. Блок подбора кода 8 состоит из логических элементов "И", "ИЛИ" и "НЕ". Выходы блока 3 через коммутатор 7 подсоединены к блоку 8. Выходом преобразователя угол-код является выход счетчика 9 для значения угла, первый выход коммугатора кодов 12 для значения синуса и второй выход для значения косинуса. 11а обмотку ь. эбуждения сельсии-датчика подаетсв опорное напряжение от трансформатора i, в котором предварительно г оизводится сдвиг фазы напряжения дчв устранения систематического фазового сдвига между напряжениями опорным и синхронизаиии. Выпрямитель 15 для ЦАП необходим для уравновешивания нестабильности напряжений синхронизации, соответствующим изменением эталонного»апряжсния питания, подаваемого на ЦАП 14. Для исключаю,я оцгибок из-за нелинейности аналоговых злементов при небольших значениях мгновенных напряже иий синхронизации, которые могут привести к выходу < иэ синхронизации, применяется блок сравнения 16 н элемент "И" 17. Преобразователь угол-код работает следующим : об114эом. О»рсдс»ение угла 8 поворота ротора сельсиила чика ироизнодится в два этапа. На первом этапе оп1ъ: лелвется три;шаги ра, l> :Hbié сектор< в пределах которого находи kiя ротор. Ho B гором э ганс определяется код угла внутри найденного сек гора, полный угол и одновременно его тригонометрические синус и косинус. После выпрямления в блоке 2 огибающие напряжений синхронизации подаются в блоки компараторов "и4,,где они соответственно сравниваются с напряжением, пропорциональным косинусу угла в секторе с ЦАП 14 и друг с другом. Компараторы построены таким образом, что если напряжение на первом входе превышает напряжение на втором входе, то на выходе появляется положительный потенциал. Если напряжения на входах равны, то на выходе будет нулевой потенциал, Полученные после сравнения величины в виде широтно-импульсных и фазово-временных значений однозначно определяют угловое положение ротора сельсина-датчика. Весь интервал изменения угла 0-360 разбивается на 12 секторов, в которых одно из трехфаэных напряжений синхронизации аналогично изменению синуса или косинуса в интервале 30о-60". На этом участке огибающая напряжений синхронизации имеет достаточную крутизну, что определяет нежесткие требования к характеристикам компараторов, а дрейф нулевого уровня и нелинейность аналоговых элементов незначительно влияют на погрешность, Результат сравнения с трех компараторов первого блока 4 подается в блок 6, дешифратор которого определяет сектор. В зависимости от номера сектора происходит выбор фазы напряжения сравне ния со второго блока компараторов 3 и одновременное преобразование позиционного номера найденного сектора в цифровое значение его нижней границы (Оо, 30о, 60о, 90о, ..., 330 ), определение знака наклона (производной) огибающей на данном секторе и в зависимости от положительного или отрицательного знака с блока 6 устанавливается в счетчик 10 код 30 или 60 соответс1венно. В счетчик 9 записывается цифровой код выбранного сектора. С блока 6 сигнал, подаваемый на коммутатор 7, выбирает соответствующий результат сравнения (сигнал рассогласования), последний подается на блок 8, предназначенный для пропускания тактовых импульсов на вычитающие или суммирующие входы реверсивных счетчи ков 9 и 10. Исходя иэ вышеизложенного, угол поворота ротора сельсина-датчика в пределах триЕщатиградусного сектора определяется по той фазе, огибающая напряжения которой изменяется в пределах этого сектора аналогично изменению функции синуса или косинуса 30о-60о. Состояние счетчика 10 определяет величину угла в пределах выбранного тридцатиградусного сектора, Состояние счетчика 9 определяет угол поворота ротора сепьсина-датчика. Коды с выходов счетчиков-9 и 10 через коммутатор кодой 11 подаются в качестве адреса в блок памяти 13, На выходе блока памяти 13 появляется код синуса и косинус . ЦАП 14 преобразует код синуса в аналоговую величи ну, которая сравнивается в блоке 3 с величиной огиз 5 . 0607 баюгцей напряжений KBiK/ISA фазы синхронизации. В случае если напряжение с ЦАП 14 больше о нбающей выбранного напряжения, на выходе коммутатора 7 появляется положительный потенциал и блок 8 пропускает тактовые импульсы на суммирующий вход счетчика 10, содержимое его увеличивается, и растет напряжение с ЦАП 14. Если напряжение ЦАП I 4 меньше (или равно) величине огибающей, То тактовые импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 10 и процесс протекает в обратном порядке. При 1© положительном знаке наклона огибающей реверс счетчиков 9 и 10 одинаковый, при отрицательном— противоположен. Реверс счетчика с прямого на обратный происходит в момент, когда огибающая на пряжения выбранной фазы проходит через экстремальные точки. Полное значение угла поворота ротора сельсина-датчика определяется по содержимому счет0 чика 9 путем суммирования значений нижней границы сектора со значением угла в секторе, При неподвижном роторе сельсина-датчика система обратной связи совершает колебания около истинного значения угла на единицу младшего разряда счетчика 9. Коммутатор кодов 11 через период тактовых импульсов подключае1 к блоку памяти 13 в качестве адреса содержимое либо счетчика 9, либо счетчика 10. На выходе блока памяти 13 появляется соответственно код синуса в пределах 30о-60, затем код синуса и косинуса угла поворота ротора сельсина-датчика. Коммутатор кодов 12, жестко синхронизированный с 30 коммутатором кодов 11, подает первое значение в ЦАП 14, вторые значения на выход преобразователя, куда одновременно подается код угла поворота, сельсина-датчика из счетчика 9. При вращении ротора . ЗЬ сельсина-датчика происходят соответствующие иэме(пения состояния лсшпфратора блоки 6 н описанный ( ньпце процесс слежения. Формула изобретения Преобразователь угол-код, содержащий блок фаэо чувствительных выпрямителей, подключенный чере последовательно соединенные первый блок компара. торов и блок определения сектора к одному из вхоо дов коммутатора и через второй блок компаратрров к другим входам коммутатора, и блок памяти, о т. л и ч а ю шийся тем, что, с целью расцгнрения функ циональных возможностей, в него введены реверсинные счетчики, коммутаторы кодов, блок формирова. ния управляющих импульсов, цифро-аналоговыи преобразователь, трансформатор, вьн.рямитель, блок сравнения, элемент "И", генера гор тактовых импульсов и блок подбора кода, выходы которого соединены с первыми входами реверсивных счетч.tKDB, вторые входы которых соединены с выходамн блока определения сектора; выходы реверсинпых счетчиков соединены через первый коммутатор кода с блоком памяти; первый выход трансформатора подключен ;.через выпрямитель к блоку сравнения и к цифро аналоговому преобразователю, второй - к одному из входов блока формирования управляющих импульсов, другие входы которого соединены со входами блока фаэочувствительных выпрямителсй, à выход с блоком определения сектора; выход блока сравнения и выход генератора тактовых импульсов через элемент "И" подключены ко входам коммута оров кода и к блоку подбора кода, а выход цифро-анзлогового преобразователя соединен со вторым блоком компараторов. 520607 Епд os 8 Составитель А. Рейхенберг Редактор Л. Утехина Техред И. Ковач Корректор Д. Мельниченко Заказ 2937/208 Тираж 830 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,-4
