Преобразователь разности угловых положений в напряжение

 

Союз Советских

Социалистических

Рес убпик

636474 (61) Дополнительное к GBT. свид-ву (22) Заявлено 17.05.76 (21) 2363293/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано05 12 78 Бюллетень %45 (45) ),ата опубликования описания 10 .12.78 (5l) М, Кл

|"„01 В 7/30

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Бродовский, П. П. Гараев и Ь. А. Сарь ч (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНООТ11 УГЛОВЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

В НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в цифроаналоговых следящих приводах и преобразователях цифра — — угол.

Известны преобразователи разности угловых положений в напряжение.

Один из известных преобразователей, построенный с использованием накопительных конденсаторов и схем выборки, содержит сельсин, трехфазная обмотка которого соединена с выходами буферных усилителей, источник опорного напряжения, блок управления вводом данных, генератор стабильной частоты, соединенный через счетчик, полосовой фильтр и прерыватели с конденсаторами памяти, управляющие входы прерывателей через дешифратор, главный счетчик и вентили передачи связаны с кодом входной координаты (1).

В этом преобразователе выходное напряжение формируется на выходной обмотке сельсина, а напряжение управления сельсином формируется путем модуляции выходных сигналов накопительных конденсаторов. Необходимая величина амплитуды заппсывается в соответствующий накопительный конденсатор по сигнал синхронизации, который вырабатывается цифровой частью ) стройства одновременно со сменой кода на входе преобразователя. Недостатком такого преобразователя является зависимость его характеристик от изменения окружающей температуры, точность преобр язова!1 и я pl О невысока и 0I ран«««««п1вается сТ«« бильностью характеристик полосового фильтра. содержанием высших гармоник, которые появляются в напряжении возбуждения сельсина в результате модуляции сигналов емl

Более высокой точностью обладают устi5 ройства, в которых формирование сигнала ошибки производится путем алгебраическ го суммирования выходных напряжений С, Г, предварительно умноженных на функ .ии, близкие к синусоидальным.

В таких устройствах значения синусоидальных функций устанавливаются кодом, а формирование их осуществляется с помощью двухступенчатой схемы преобразования. При этом код входной величины раз636474

Ц s = Ьв з па f i (q ), U

Такое устройство содержит регистр, синусно-косинусный трансформатор (СКТ), делитель напряжения, диод, транзистор, фазочувствительный выпрямитель, источник переменного напряжения, коммутатор линейных комбинаций измерительных напряжений, входы которого подключены ко вторичным обмоткам СКТ, а управляющие входы соединены с выходами старших (кроме самого старшего) разрядов регистра, один выход последнего подключен ко вход : линейного делителя наряжения, управляющие входы которого соединейы с выходами младших разрядов регистра, а другой выход, соединенный последовательно с выходом делителя напряжения, подключен к фазочувствительному выпрямителю, входы которого соединены с выходами самого старшего разряда регистра.

Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная наличием методической погрешности, вследствие аппрокси5

15

20 ходы буферных элементов подключены к суммирук»цему элементу, выход которого подключен к третьему входу фазочувствительного выпрямителя, выходы блоков ооратной связи подключены к входам вычитающих элементов, другие входы которых соединены с выходами коммутатора, входы блока управления подключены к выходам младших разрядов регистра, а выходы — к управляющим входам двоичных делителей.

На чертеже представлена блок-схема преобразователя разности угловых положений в напряжение.

Преобразователь содержит: блок 1 питания, синусно-косинусный трансформатор 2, функциональный делитель 3; коммутатор 4; вычитающие элементы 5 и 6; двоичные делители 7 и 8; буферные элементы 9 и 10; блоки 11 и 12 обратной связи; суммируюший элемент 13, фазочувствительный выпрямитель 14; дешифратор 15; блок 16 управления двоичными делителями; входной регистр 17.

Выходные напряжения СКТ поступают на функциональный делитель 3, который может быть реализован на резисторах или многообмоточных трансформаторах. Функциональный делитель в обшем случае имеет и-выводов. Амплитуды напряжений íà i-x выводах функционального делителя описываются уравнением вида: мации синусоидальных величин линеиными зависимостями. Для получения необходимой точности преобразования приходится уменьшать величину интерполируемого углового интервала, т. е. увеличивать общее количество отрезков аппроксимации, что усложняет преобразователь и увеличивает инструментальную ошибку.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь разности угловых положений в напряжение, содержащий блок питания, подключенный к синусно-косинусному трансформатору и фазочувствительному выпрямителю, выходы синусно-косинусного трансформатора через функциональный делитель подключены к коммутатору, регистр, подклю- 45 ченный к второму входу фазочувствительного выпрямителя и через дешифратор к другому входу коммутатора, суммирующий элемент (3) .

Недостатком известного преобразователя является невысокая точность работы.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введены блок управления и два канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных вычитающего элемента, двоичного делителя, буферного элемента и блока обратной связи, выгде: V sina и Цcosa — выходные напряжения синусной и косинусной обмоток СКТ;

Us — — U„,„siпа t — напряжение питания СКТ;

t, (g) и fz (ц-) — коэффициенты передачи функционального делителя 3, причем

f: (q) = сов.1 fp (y) = silly ф: — ) гол, записанный в а старших разрядах цифрового кода регистра 17.

Выводы функционального делителя объеди иены таким образом, что напряжение на каждом из них равно алгебраической сумме напряжений:

U3 ix = Uis -+ Ьc = Цыпа cosy,+

+ Uscosu з(пг, = Б,ы(п(а + р,)

При a = q, это напряжение обращается в ноль, в этом случае угловое положение а ротора СКТ соответствует коду угла, записанному в d старших разрядах регистра 17, подключенных к дешифратору 15.

Таким образом и напряжений, снимаемых с и выходов функционального делителя, характеризуют п угловых положений ротора

СКТ. Эти угловые положения разбивают диапазон 0 †1 на ряд равномерных углоиыx интерва IOB

Л.М Чс " Р 2ч

i7

В соответствии с этим выражение для

636474 3 напряжения на 1 + 1 выходе будет иметь вид

Форму.га изобретения

1)алых, = Ug sin («. + g. < ) = Lysin (u +

+ ip + q).

Получение сигнала, характеризуюгцего угловые положения ротора СКТ, лежащие в пределах углового интервала Л г, осуществляется с помощью амплитудной интерполяции. Для этого напряжения с выходов функционального делителя 3 попарно, через коммутатор 4, подаются на сигнальные входы вычитающих элементов 5 и 6. Коммутатор 4 управляется выходными сигналами дешифратора 15 старших разрядов регистра 17 (кроме самого старшего). Самый старший разряд кода является знаковым и определяет полярность напряжения на выходе фазочувствительного выпрямителя 14 в зависимости от того, в какой половине окружности происходит работа преобразователя.

Напряжения с выходов вычитающих элементов 5 и 6 через двоичные делители 7 и 8 и буферные элементы 9 и 10 поступают на входы суммирующего элемента 13, а через блоки 11 и 12 обратной связи — на корректирующие входы вычитающих элементов 5 и 6. Коэффициенты передачи двоичных.делителей 7 и 8 изменяются в соответствии с изменением значения кода угла, записанного в младших m разрядах регистра 17.

Причем, если коэффициент передачи двоичного делителя 8 (К з) равен значению кода угла у ..записанного в младших разрядах регистра 17, то коэффициент передачи двоичного делителя 7 (К ;) равен дополнению этого значения кода до единицы К х — — 1 — х т. е. соответствует значению угла (Л (— 1 )

Если коэффициенты передачи вычитающих элементов 5 и 6 и буферны.; элементов 9, 10 равны единице, то для напряжений, действующих на выходе последних, будут справедливы следующие соотношения:

К т 1Х

Uclg =(/gi„ ; ((— — — UBSin(и + („),—,—, Ьвэ!0= алых 1, к,.,(— U,sin d Та Л х

3С Я где К, — коэффициенты передачи блоков 11 и 12 обратной связи.

После суммирования этих напряжений и проведения тригонометрических преобразований получим выражение для напряжения, действующего на выходе суммирующего элемента 13

Лq = 45 коэффициент Кс — — 0,11. для

Л (. = 90 коэффициент Кос = 0,55.

При определенных значениях Л г величина коэффициента D определяется только величиной управляющего кода Х, записанного в младших разрядах регистра 17.

Максимальная методическая погрешность преобразователя в пределах угловых интервалов Л,(= 45 и Л, = 90 составляют соответственно 5ч i = 5",о (г = 2, а закон распределения ошибки ч имеет характер второй гармоники. Применение же линейной интерполяции приводит к погрешности 27,6 и 4 5 в тех же угловых интервалах.

Таким образом, введение в преобразователь разности угловых положений в напряжение, двоичных делителей, охваченных обратной связью. приводит к повышению точности.

Экономический эффект о i испо 1ьзован!IR устройства определяется его тсхническпми преимчществами.

Преобразователь разности угловых положений в напряжение, содержащий блок питания, подключенный к синусно-косинусному трансформатору и фазочувствительному выпрямителю, выходы синусно-косинусного трансформатора через функциональный делитель подключены к коммутатору, регистр, подключенный к второму входу фазочувствительного выпрямителя и через дешифратор к другому входу коммутатора, суммирующий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок управления и два канала, каждый из которых состоит из после довательно соединенных вычитающего элемента, двоичного делителя, буферного элемента и блока обратной связи, выходы буферных элементов подключены к суммирующему элементу, выход которого подключен к третьему входу фазочувствительного выпрямителя, Bblxojbl блоков обратной связи подключены к входам вычитающих элементов, другие входы которых соединены с выходами коммутатора, входы блока управления подключены к выходам младших разрядов регистра, а выходы — к управляющим входам двоичных делителей.

Uq>ill =U.,D sin(a+q-.;+ р; )= Uz Dsin(a+ô).

Коэффициент D явл яется нелинейной функцией, зависящей в общем случае от величины интерполируемого углового интервала Л р, выбранного коэффициента Кос обратной связи и текущего значения кода Х.

Коэффициент К„определяется в зависимости от величины Л (.. Например, для

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент CLUA № 3493965, кл. 340 — 347, 3.02.70.

2. Авторское свидетельство СССР № 241122 G 08 С 9/04, 18.12.67.

3. Авторское свидетельство СССР № 485409 G 05 В 1/01, 01.04.74.

Ре (ак (01 1> I (опсll

Заказ о927 32 (:о()ваятеле(11. 11;(здрÄ(lf(a

Те р» (О. Луговая 1,орректор 11. 1 (lll."è

1 яра(i(83() .(1олиисHîå

ЦНИИПИ I î»,..,(ð») веииого ко.;(веста (овета Министров СССР по яе.(ам изобретеиий .: открытии

113035, Москва, Ж-35, Ра) лская иаб.,:.. 4, 5

Фи I ;2»(11Г11 (.<11;1 (f(T:, ». ii .(0;)0;, У.,т. IIpO(-(((((5(,