Преобразователь угла поворота вала в тригонометрические функции

 

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< 6374044

Союз Советских

Социалмстимескии

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВМ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 03.03.77 121) 2458730/18 — 24 г (51) М, Кл.

G 06 G 7/22 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

ГесудерстваииыВ каиитет

СССР аа делам изобрвтеииа н втирытий (53) УДК 681.335 (088.8) Опубликовано 15.07.79. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 15.07.79 (72) Автор изобретения

В. Б. Ибрагимов

Азербайджанский институт нефти н химии им. М. А. Азизбекова (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

В ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ

Изобретение относится к области аналоговои вычислительной техники и может быть использо. вано для получения различных тригонометрических функций угла поворота вала, механически связанного с ротором вращающегося трансформатора.

Известны преобразователи угла поворота вала в электрические сигналы, содержащие вращающийся трансформатор, выпрямители и усилители Р1.

Такие преобразователи обычно предназначены для воспроизведения только одной функциональной зависимости, Наиболее близкйм техническим решением к. данному изобретению является преобразователь угла поворота вала в тригонометрические функции, содержащий врац1вкицийся трансформатор, ротор которого механически соединен с входным валом, и два выпрямителя, выход первого из которых соединен с первым входом умножителя, а второго — с выходом блока умножения и со входом операционного усилителя, выход которого лэдключен ко второму входу блока умножения и является выходом преобразователя (2) 2

Недостатком такого устройства является возможность воспроизведения только косекансной зависимости, Целью изобретения является расширение класса воспроизводимых преобразователем функций .

Это достигается тем, что предлагаемый пре. образователь содержит задающий блок функцн. опальных модулей и коммутатор, три группы информационных входов которого соединены соответственно со статорной, синусной и косинус O í0é обмотками вращающегося трансформатора, группа управляющих входов нодключена к соответствуклцим выходам задающего блока функци. опальных модулей, а два выхода подсоединены .. ко входам первого и второго выпрямителей. ! 5

Такое построенйе преобразователя позволяет. путем коммутации обмоток вращающегося трансформатора в соответствии с управлякшими сиг20 налами задающего блока функциональных модулей подключать к выпрямителям любую пару исходных напряжений для получения искомой тригонометрической зависимости в замкнутой схеме компенсационного делителя, состоящего

674044 из операционного усилителя с множительным устройством в цепи обратной связи.

На фиг. 1 показана функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 приведены временные д4аграммы, поясняющие принцип формирования управляющих сигналов.

Преобразователь содержит вращающийся трансформатор (ВТ) 1, ротор которого механически связан с входным валом (на фиг, 1 не показан}, а статорная 2 и роторные — сйнусиая 3 и косинусная 4: — обмотки через коммутатор 5, содержащий шесть пар ключей 6,— 66,,подключены к выпрямителям 7 и 8; выход вы-, прямйтеля 8 соединен со входом операционного усилителя 9, а выход выпрямителя 7 — со входом блока 10 умножения, включенного в цепь обратной связи этого усилителя. Коммута тор 5 связан по управляющим входам с задающим блоком 11 функциональных модулей, " в состав которого входят шесть идентичных мо. дулей 12 (синусный 12,, косинусный 12>, тангенсный 12З, котангенсный 124, секансный

12 и косекансный 12, логические элементы

ИЛИ 13; 13„141 — 146; каждый из модулей содержит (обозначения даны по раскрытой схеме модуля 12,) кнопку 15, инверторы

16, 17, 18, конденсатор 19; на чертеже позицией 20 обозначена цепь установки схемы преобразователя в исходное состояние.

Как известно, напряжения статорной 2 и po lopHblx (синусной 3 и косинусной 4) обмоток ВТ 1 определяются следунтцим образом:

U = U sincdt; ст m

U = kU япы1 а1пд;

Ui = kU sinut cos8

m где U, u -- амплитудное значение и круговая частота напряжения питания ВТ;

0 — угол поворота ротора ВТ;

k — коэффициент траисформации, по40 стоянный для данного типа датчика (k = const).

В собтветствии с управляющими сигналами задающего блока 11 функциональных модулей; выходы которого связаны с управляющими входами ключей б,— 6, входящих в состав комму- 4 татора 5, лара напряжений (1) в той или иной комбинации, определяемой признаком требуемой функции, подключается к выпрямителям 7 и 8.

После выпрямлении одно из напряжений подается на вход операционного усилителя 9, а другое — % на вход блока 10 умножения, включенного в цепь обратной связи этого усилителя. Как из" вестйК вй ючение множительного устройства в цепь обратной связи операционного усилителя образует компенсационную схему; выходной сиг- 55 нал которой в общем виде может быть записан

"Вх= 1 где А — коэффициент пропорциональности;

U,,U — сигналы на входе операционног х у усилителя (делимое) и блока умножения (делитель) соответственно.

Зависимость (2) положена в основу формирования всех тригонометрических функций: sin, t9 ст9. sec. coaec.

В момент времени, соответствующий началу цикла измерения (но не в процессе работы преобразователя, когда возникает необходимость перейти от одной функции к друтои ), короткий импульс, поданный на входную клемму цепи

20 извне, проходит через элементы ИЛИ 13,-136 и устанавливает все триггеры 14, — 146 в положение "О", при котором ключи 6, — 66 коммутатора5, связанные по управляющим входам с единичными выходами указанных триггеров,, разомкнуты, а это значит, что обмотки ВТ1 отключены от выпрямителей 7 и 8. Схема преобразователя находится в исходном положении.

В зависимости от вида требуемой функции в блоке 11 для формирования управляющих импульсных сигналов используется тот или иной модуль 12 (рабочий модуль): 121, если необходимо получить синусную функцию, 12>-косинусную, 12,- тангенсную, 124-котангенсную, 12,-секансную, 126- косекансную.

Принцип формирования управляющих сигналов для всех модулей один и тот же(см.фиг.2).

При замыкании кнопки 15 на выходе инвертора 16 формируется импульс определенной длительности (фиг. 2,а). В момент времени, соответствующий переднему фронту этого импульса, на выходе инвертора 17 высокий потенциал — порядка 4,5 В (что соответствует — здесь и далее — условной логической единице), до которого заряжен конденсатор 19 (фиг.2,б), а на выходе инвертора 18— низкий потенциал (фиг, 2,в). Перепад напряжения (с низшего на высокий уровень) на выходе инвертора 16 должен вызвать обратный перепад (с высокого на низкий уровень) на выходе инвертора 17. Однако этого не происходит из-за наличия конденсатора 19: напряжение на его обкладках не может скачком упасть до нуля, оно уменьшается по экспоненте (фиг.2,б), В момент времени t2 экспоненциальное напряжение достигает уровня U, необходимого и до- пор статочного для срабатывания инвертора 18; потенщал на выходе последнего скачкообразно меняется и принимает значение порядка 4,5 В (фиг.2,в}. Нетрудно заметить, что срабатывание инвертора 18 относительно инвертора 16 происходит с некоторой задержкой т1, величина которой зависит от емкости С конденсатора 19:

С(ч 5- Unopp) Ьых

В момент времени т„соответствующий зад. нему фронту импульсного сигнала U, (фиг.2,a), конденсатор 19, который к этому моменту вре674044

1 с а "а 1 щ и 6

"в 0м

Формируемая Рабочий функция модуль

12 блока 11

Рабочий триггер

14 блока 11 и управляемая им пара ключей 6 коммутатора 5

Напряжения на входах компенсационной целительной схемы (вход операционного усилителя 9 (вход блока

IO умножения) Синусная 12, Косинусная 122

Тангенсная 12, Коган генсн ая 12

6>

142

Осг

14з

6з

Секансная

145

12з

UcT

Uc

1.1 сг

Косекансная 126

66 мени полностью разряжен (фиг.2,б), начинает заряжаться, но опять-таки не скачком, а по экспоненте. Поэтому уровень U срабатывания пов инвертора 18 будет достигнут не сразу, а с некоторой задержкой, величина т2 которой также зависит от емкости С конденсатора 19 алых. св

Таким образом, каждый рабочий модуль формирует (при замыкании кнопки IS) два управ- 10 ляющих импульсных сигнала: один из них (U> на фиг.2.а) используется для "сброса" всех триггеров 14 (кроме рабочего) в исходное положение "О", а другой (Оз на фиг.2,в) — для установки рабочего триггера в положение "1", при котором на его выходе, связанном с управляющим входом соответствующей пары ключей 6, есть потенциал, устанавливающий упомянутые ключи в замкнутое состояние.

Рассмотрим более подробно образование одной из тригонометрических функций, например синусной.

При замыкании кнопки 15 синусный модуль

12, формирует два управляющих импульсных сигнала (так, как это было описано выше). Один з из них (U,) проходит через элементы ИЛИ 132—

136 и задним фронтом устанавливает триггеры

142 — 14 в положение "О". Введение этой операции обусловлено тем, что при переходе от одной функции к другой, например от тангенсной к.рас-10 сматриваемой синусной, возникает необходимость в "сбросе на нуль" предыдущего рабочего триггера (в данном примере — триггера 14з, участвовавшего в образовании тангенсной функции), а так как порядок перехода от функции к функции 35

/ произвольный (к синусной функции можно перейти не только от тангенсной, но и от любой другой тригонометрической функции — по желанию оператора, и наоборот, — от синусной функции мож6 но перейти к любой другой тригонометрической функции), сигнал U, одновременно подается на соответствующие входы других триггеров 142, 144 — 14, через элементы ИЛИ 13„134 — 136.

Заднйм фронтом другого сигнала (U>) устанавливается в положение "1" рабочий триггер

14,; высокий потенциал на единичном выходе последнего подается на управляющий вход пары ключей 6, коммутатора 5, в результате чего эти ключи замыкаются и ко входам выпрямителей

7 и 8 подключаются напряжения 0 и U, статорной 2 и синусной 3 обмоток ВТI соответственно. После выпрямления указанные напряжения поступают на входы компенсационной делительной схемы, состоящей из операционного уси- " лителя 9 с блоком 10 умножения в цепи обратной связи и формирующей в соответствии с выражением (2) выходное напряжение следующего вида где ki и kQ — передаточные коэффициенты выпрямителей 8 и 7 соответственно, Как видно из выражения (5), колебания частоты и амплитуды напряжения питания ВТI в равной степени влияют на изменение U u U с ст в результате этого точность преобразования не зависит от них как в данном случае, так и при образовании остальных функций, Последовательность действий, в соответствии с которой получают другие функции (косннусную, тангенсную, котангенсную, секансную. косекансную), аналогична описанной выше для синусной функции-- изменяются только позиционные номера элементов блока 11 и коммутатора 5 (см. таблицу}.

674044

Таким образом, предлагаемое изобретецие

"дает возмбжность получения значительно большего числа тригонометрических фукнций.

Формула изобретения ся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых преобразователем функций, он содержит задающий блок функциональных модулей н коммутатор, три группы информационных входов котОрого соединены соответственно со статорной, синусной и косинусной обмотками вращающегося трансформатора, группа управляПреобразователь угла поворота вала в три-, ющих входов подключена к соответствующим гонометрические функции,содержащий враща- 1. выходам задающего блока функциональных моющийся трансформатор, ротор которого меха- >о дулей, à д6аа ibixoga подсоединены ко входам Чески=соедййен с входным валом, йдва вы- первого и второго выпрямителей. прямителя, выход nepBoro из которых соединен Источники информации, принятые во внима- с первым входбм блока умножеййя, a âòîðîãî —. ние при экспертизе с выходом блока умножения и со входом one- 1. Авторское свидетельство СССР И 415665, рацйойного усилителя, выход которого подклю. 5 кл. G 06 G 7/22, 1972. чен ко второму входу блока умножения и явл 2. Авторское свидетельство СССР М 309372Ä ется выходом преобразователя", отличающий- кл. G 06 G 7/22. 1971.

674044

Редактор Н. Каменская

Заказ 4081/47

Филиал ПНИ "Патент", г . Ужгоррд, ул. Проектная, 4

ПОР

Р з

Составитель А, Маслов

Техреду М. Келемеш Корректор H. Стен

Тираж 779 .: .Подпйсное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5