Преобразователь угла в код

Авторы патента:

G08C9/04 - Системы для передачи измеряемых переменных величин, управляющих или подобных сигналов (пневмогидравлические передающие системы F15B; чувствительные элементы для определенных физических переменных см. в соответствующих подклассах, например классов G01,H01; индикаторные или регистрирующие устройства см. в соответствующих подклассах, например G01D,G09F; механические средства для преобразования выходного сигнала чувствительного элемента в различные переменные величины G01D 5/00; мостовые схемы с автоматической балансировкой G01R; управление положением вообще G05D 3/00; механические системы управления G05G; системы для передачи только сигналов "включено-выключено", системы для передачи сигналов тревоги G08B;

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 525987 (51) И. К .

G 08 С9/04 (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (22) Заявлено 05.08.74 (21) 2048601/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетвЂ” (43) Опубликовано 25.08 76. Бюллетень № 31 (45) Дата опубликования описания11.05.77

Государственный номитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (53) УДК 681. 325 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Т. Абрамсон, В. М. Гугелев и Е. П. Колмаков (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА В КОД

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в цифровых системах управления и устройствах аналогичного назначения для получения цифровой информации об угле поворота быстро вращающегося вала, когда датчиком угла служит фазовращатель.

Преобразователи угловых перемещений в код, использующие в качестве датчика угла фазовращатель, осуществляют преобразование в два этапа.

Сначала угол поворота оси фазовращения IIg600p3зуется в пропорциональный фазовый сдвиг синусоццального напряжения относительно опорного синусоидального напряжения, получаемого на формирователе синусоидального напряжения, а затем формируется кодовый эквивалент вьщеленного фазового сдвига, пропорциональный кодируемому углу поворота вала.

Фазовый сдвиг между опорным напряжением и выходным напряжением фазовращателя с помощью устройства выделения нуля (формирователя фазового импульса) представляется в виде временного интервала, и временной интервал преобразуется в цифровую форму либо с помощью счетчика, на котором подсчитывается число импульсов за этот временный интервал, либо с помощью временной шкалы, формируемой на делителе частоты, по которой определяется кодовый эквивалент фазового сдвига.

Точность работы преобразователя определяется двумя компонентами: погрешностью вследствие квантования по времени (динамическая погрешность) и статической погрешностью.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является преобразователь угла в

1р код, содержащий генератор импульсов подключен итй непосредственно к счетчику и через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь синусоидального напряжения - к фазовращателю, выход которого через формирователь

1ч фазового импульса подключен к одному иэ входов элемента И, другой вход которого соединен с делителем частоты, а выход элемента И подключен к реверсивному счетчику и через последовательно соединенные блоки приращения угла и коэффици20 ентов - к счетчику.

Однако динамическая ошибка преобразования в любой момент считывания информации может превышать единицу дискретности преобразования.

Целью изобретения является повышение точности преобразования, т.е. выходной информации в

525987

». (Ь%+ 1) (б) интервале времени между соседними фазовыми импульсами.

Это достигается введением в преобразователь элементов И, НЕ триггера, причем нулевой вход триггера соединен с формирователем фазового импульса, а первый и второй выходы через дополнительные элементы И - с реверсивным счетчиком, блок приращения подключен к одному дополнительному элементу И непосредственно и через элемент НЕ - ко второму дополнительному элементу И, а счетный вход триггера соединен со счетчиком.

Блок- схема предложенного преобразователя приведена на чертеже, Преобразователь состоит из последовательно соединенных генератора 1 импульсов, делителя 2 частоты, формирователя 3 синусоидального напряжения, фазовращателя 4, выход которого соединен с формирователем 5 фазового импульса. Выход формирователя 5 соединен с элементом И 6, второй вход которого соединен с единичным выходом делителя 2 частоты. Выходы элемента И 6 соединены с разрядными входами записи реверсивного счетчика 7 и с блоком 8 прираще»п»я угла, который соединен через блок 9 коэффициентов со счетчиком 10, коэффициент пересчета которого изменяется блоком 9 коэффициентов, триггер 11 и дополнительные элементы И 12 соединены с импульсным входом реверсивного счетчика 7, а знаковый выход блока 8 приращения угла через дополнительный элемент И 12 и последовательно соединенные элементы НЕ 13 и И 12 - с суммирующим и вычитающим входом реверсивного счетчика 7. Вход счетчика 10 соединен с генератором импульсов 1.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Импульсы с генератора 1 с частотой поступают на вход делителя 2 частоты. На делителе 2 частоты развертывается во времени г» - разрядная двоичная шкала преобразователя. С выхода делителя 2 частоты меандр с частотой f/2" поступает на формирователь 3 синусоидального напряжен»я, питающего фазовращатель 4. С выхода фазовращателя 4 синусоидальное напряжение, сдвинутое по фазе относительно входного на угол, пропорциональный развороту вала фазовращателя 4, поступает на формирователь 5 фазового импульса. Форьп»рователь 5 фазового импульса выделяет момент перехода через нуг»ь синусоидального напряже»п»я от положительного значения к отрицательному. Этот импульс, поступая на элемент И 6, списывает код со шкалы, развертывающейся на делителе 2 частоты, в реверсивный счетчик 7, фиксируя код, пропорциональный углу поворота вала в да»п»ь»й момент времени. Следующий фазовый импульс сойдет с формирователя фазового импульса 5 через Т сек, где T=R jf период напряжения питающего фазовращатель 4.

Для компенсации динамической ошибки преобразователя при скоростях вращения вала, превышающих ы = 2л/2 Т на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 7 в зависимости от направления вращения, поступает число импульсов, соответственно пропорциональное приращению угла.

Приращения угла определяютсякак разность текущего и предыдущего М i-1 значения угла ЛИ =И - и -1.

Знак приращения угла положительньй, если и i) М I-1 и отр»щательный при Я» < hid-.».Со схемы выявления величины и знака приращения угла 8 величина приращения углаЬН поступает на блок 9 коэффициентов, представляющий собой дешифратор.

Коэффициент перерасчета К, поступающий с

f блока 9 коэффициентов И на счетчик 10, для»гого момента равен

С выхода счетчика 10 поступают равномерно распределенные по периоду Т = 2"/f импульсы, число которых за период равнойИ, суммируется или вычитается в реверсивном счетчике 7.

При этом динамическая ошибка преобразования (в промежутке времени между соседними фазовыми импульсами) будет складываться нз ошибок определения величины приращения и ошибки дискретности (квантования по уровню),равной (di

Лд=й)» Г» = (2)

fi где ю; - скорость i - того момента времени;

- время, в течение которого величина выходного кода изменяется нл единицу младшего разряда;

f; вЂ” частота, с которой изменяется выходной код преобразователя.

Выразим частоту формируемого на счетчике

10 импульса f i через величину приращений кода ЬМ

4Я»

= вЂ” „ЬМ» (3)

Из выраже»п»я (1) определим и Mi И дК» = вЂ” 1 (4)

Представим выражение {3) и (4) в выражение (2) и получим выражение; лЗ = „()

Т-)l

Из этого выражения уже видно, что при уменьшении коэффициента пересчета в 2 раз уменьшается динамическая ошибка преобразования. Для частоты, получаемой на выходе счетчика 10, имеем следующее выражение

Р а ошибка дискретности уменьшается в 2 раз, при этом необходимо ввести г дополнительных последовательно соединенных триггеров, выходы которых будут использоваться в качестве дополнительных разрядов выходного кода преобразователя. В преобразователе, показанном на чертеже г =1.

525987

Подписное

Тираж 830

Заказ 5188/482

ЦНИИПИ

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород ул. Проектная, 4

При приходе фазового импульса триггер 11 устанавливается в положение ™О". а в реверсивном счетчике 7 переписывается информация фазовым импульсом с делителя частоты. Частота импульсов, поступающих со счетчика 10 увеличивается в два Ь раза.

Импульсы с выхода счетчика 10 подаются на счетный вход триггера 11, нулевой сигнал триггера 11 че® рез дополнительный элемент И 12, управляемый знаковым выходом блока 8 приращения угла подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 7, а единичньй сигнал через дополнительньй элемент И 12 управляется проинвертированным элементом НЕ 13, 15 выходом блока 8 приращения угла подается на вычитающий вход реверсивного счетчика 7.

Таким образом, благодаря введению триггера, информация, снимаемая в любой момент времени с триггера и реверсивного счетчика, имеет меньшую динамическую ошибку.

Формула из обре те ния

Преобразователь угла и код, содержащий генератор импульсов, подлюченньй непосредственно к счетчику и через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь синусоидального напряжения - к фазовращателю, выход которого через формирователь фазового импульса подключен к одному из входов элемента И, другой вход которого соединен с делителем частоты, а выход элемента И подключен к реверсивному счетчику и через последовательно соединенные блоки приращения угла и коэффициента - к счетчику, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены элемент НЕ, триггер и дополнительные элементы И, нулевой вход триггера соединен с формирователем фазового импульса, а первый и второй выходы через дополнительные элементы И - с реверсивным счетчиком, блок приращения угла подключен к одному цополнительному элементу И непосредственно и через элемент HE - ко второму дополнительному элементу И, а счетный вход триггера соединен со счетчиком.