Преобразователь угол-код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУбЛИК 80126988 Збо 0 08 С 9/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТПСТУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОбРетений и ОткРытЮ(72) В.Г.Домрачев и В.А.Подолян (71) Московский лесотехнический институт(56) 1.Вульвет Дж.Датчики в цифровых системах, М., Энергоиздат, 1981, с. 159.2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 3534912/18-24 (прототип).(54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ - КОД,содержащий датчик угла, первый функциональный цифроаналоговый перемножитель, выход которого подключен к первому входу первого операционного усилителя, выход которого через последовательно соединенные демодулятор ипреобразователь напряжение-частотаподключен к оцному входу реверсивного счетчика, второй операционныйусилитель, второй функциональный цифроаналоговый перемножитель, источникопорного напряжения подключен к входу датчика угла и второму входу демодулятора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введенйкомпаратор, операционный усилитель,два умножающих цифроаналоговых перемножителя, два масштабирующих резистора, первый выход датчика угла подключен к аналоговому входу первого умножающего цифроаналогового пере- множителя, выход которого через первый масштабирующий резистор подключен к первому входу второго операционного усилителя, выход которого подключен к аналоговому входу первого функционального цифроаналогового перемножителя, первый выход датчика угла подключен к первому входу третьего операционного усилителя, выход которого подключен к аналоговому входу второго функционального цифроаналогового перемножителя, выход которого подключен к второму входу первого операционного усилителя, второй З выход датчика угла подключен к второ" му входу второго операционного усилителя и к аналоговому входу второ- С го умножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого через Я второй масштабирующий резистор подключен к второму входу третьего операционного усилителя, выходы старших разрядов реверсивного счетчика подключены к цифровым входам первого и второго функциональных цифроаналого ввых перемножителей, выходы младших разрядов реверсивного счетчика подключены к цифровым входам первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выход демодулятора через компаратор подключен к второму входу реверсивного счетчика.1 1126Изобретение относится к автомати-ке и вычислительной технике и может быть использовано для ввода угловой информации в вычислительную машину,Известен преобразователь угла поворота вала в цифровой код следящего типа, содержащий датчик угла, селектор квадранта, три функциональных цифроаналоговых перемножителя, два операционных усилителя, реверсив О ный счетчик, демодулятор и преобразователь напряжение-частота, сигнал рассогласования в котором сформирован в соответствии с алгоритмом В известном преобразователе выходной код разбит на две группы разрядов: старших, соответствующих углуи младших, соответствующих углуМг. Для получения сигналов 51 и (6-,) и со 5 (6- Ч 1) при конструктивной реализации преобразователя требуется четыре цифроаналоговых тригонометрических перемножителя для получения произведений 51 ПВсо 5 Ч, и со 5651 иЧ 1, разность которых дает 5 и (8- 1), а также произведений со 59 соз Чи 5 иО ч 51 иЧ, сумма которых соответствует с 05 (6-)Такой преобразователь позволяет получить высокую точность, но отличается повьшенной сложностью, поскольку циФроаналоговые тригонометрические перемножители - наиболее слож-З 5 ные блоки структуры.Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, содержащий синусно-косинусный датчик, на вход которого подается опорный сигнал, 4 О а выходы подключены к селектору квадрантов, синусный и косинусный выходы которого подключены соответственно к аналоговым входам косинусного и синусного функциональных цифро аналоговых преобразователей, цифровые входы которых подключены к выходам старших разрядов реверсивного счетчика, а выходы - к входам второго операционного усилителя, выход которого 5 О соединен с прямым входом первого операционного усилителя, выход которого подключен к первому входу демодулятора, на второй вход которого подан опорный сигнал, а выход через преоб а разователь напряжение-частота подключен к входам реверсивного счетчика, инверсный вход первого операционного 988 2усилителя подключен к выходу линейного умножающего цифроаналогового лреобразователя (ЦАП) на аналоговый входкоторого подается опорный сигнал,а цифровые входы подключены к выходаммладших разрядов реверсивного счетчика.В таком преобразователе выходнойкод также разбит на две группы разрядов, а сигнал рассогласования формируется в соответствии с алгоритмомЫь(В-Р ) - 51 иМ =О,для реализации которого требуетсятолько два цифроаналоговых тригонометрических перемножителя, что обеспечивает преобразователю относительно простую реализацию 1.23.Недостатком такого Преобразователя является необходимость использования для получения слагаемого -5 и Чг опоРйого сигнала, величина которого оказывает влияние на величинусигнала рассогласования, что, в конечном итоге, снижает точность.Цель изобретения - повьппение точности преобразователя угол-код безсущественного усложнения преобразователя.Сущность изобретения заключаетсяв выборе структуры преобразователя,реализующей алгоритм формированиясигнала рассогласованиясов(БО 6 ч со 56)-51 л Ч (со 56+ч 5460)=0,1 г 1 г(1)Покажем, что условие (1) эквивалентно выполнению равенства6= с+ гг, (2) (2)Раскроем скоокй и сгруппируем сомножителя при М п 6 и сов 6са 5 Ч" 51 и 9- 7 са 5со 5 В - 51 и Ч" сов В -г-1 51 ь 8 51 И 6=51 и 6(СОВ,-У 51 и Ч )- -с 05651 и + Ооз Ч )=О . (3)Воспользуемся условиемЧипроизведем заменуМ 51 ь ; 1=созЧ (4тогда (3) примет видМп 6(со 5 со 5 Ч -Юи 51 иУ )-со 561 г 1 г51 исоз1 СоБЧ МпЬ Ми ЭС 05 +Ч 11 2- соэ 951 и( + Ч 1:51 и (О- -Ч 7 1=0Из (5) следует, что в предположе- нии (4) равенства (1) и (5) тождест 3 11269 венны и обращаются в тождества при выполнении (2) .Таким образом, алгоритм формирования сигнала рассогласования допускает применение только линейных ум 5 ножающих дополнительных ЦАП и не использует опорный сигнал при формировании корректирующих сигналов, связанных с изменением угла Ч что по 2 ф вышает точность преобразования. 1 О Поставленная цель достигается тем, что. в преобразователь угол-код, содержащий датчик угла, первый функциональный цифроаналоговый перемножитель, выход которого подключен к пер 15 вому входу первого операционного усилителя, выход которого через последовательно соединенные демодулятор и преобразователь напряжение-частота подключен к одному входу реверсивного счетчика, второй операционный усилитель, второй функциональный цифроаналоговый перемножитель, источник опорного напряжения подключен к входу датчика угла и второму входу демодулятора, введены компаратор, операционный усилитель, два умножающих цифроаналоговых перемножителя, два масштабирующих резистора, первый выход датчика угла подключен к ана логовому входу первого умножающего цифроаналогового перемножителя, выход которого через первый масштабирующий резистор подключен к первому входу второго операционного 35 усилителя, выход которого подключен к аналоговому входу первого функционального цифроаналогового перемножителя, первый выход датчика угла подключен к первому входу третьего опе рационного усилителя, выход которого подключен к аналоговому входу второго функционального цифроаналогового перемножителя, выход которого подключен к второму входу первого опе рационного усилителя, второй выход датчика угла подключен к второму входу второго операционного усилителя и к аналоговому входу второго умножающего цифроаналогового преобра зователя, выход которого через второй масштабирующий резистор подключен к второму входу третьего опера- ционного усилителя, выходы старших разрядов реверсивного счетчика под ключены к цифровым входам первого и второго функциональных цифроаналоговых перемножителей, выходы млад 4ших разрядов реверсивного счетчика подключены к цифровым входам первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выход демодулятора через компаратор подключен к второму входу реверсивного счетчика.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого преобразователя уголкод.Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1 угла, функциональный цифроаналоговый перемножитель 2, функциональный цифроаналоговый перемножитель 3, операционный усилитель 4, демодулятор 5, реверсивный счетчик 6, умножающие цифроаналоговые преобразователи 7 и 8, масштабирующие резисторы 9 и 10, операционные усилители 11 и 12, компаратор 13 и преобразователь 14 напряжение- частота.Функциональные цифроаналоговые перемножители 2 и 3 представляют собой устройства с аналоговым и цифровым входами и аналоговым выходом, сигнал на котором соответствует произведению аналогового входа сигнала на синус или косинус кода на цифровом входе. Такое устройство может быть реализовано, например, с использованием постоянного запоминающего уст-, ройства, переводящего код угла в код его тригонометрической функции, и линейного умножающего цифроаналогового преобразователя.Демодулятор 5 и преобразователь 14 напряжение-частота вырабатывают на своем выходе последовательность счетных импульсов, частота которых пропорциональна величине сигнала рассогласования, а направление счета опре. деляется фазой сигнала рассогласования на выходе компаратора по отношению к опорному сигналу.Старшие разряды выходного кода реверсивного счетчика 6 соответствуют углу 9, младшие - углу 9.чУмножающие ЦАП 7 и 8 представляют собой линейные двухквадратные ЦАП, сигнал на выходе которых пропорциона-лен произведению двухполярного аналогового входного сигнала на однополярный входной код.Преобразователь работает следующим образом.%Предположим, что угол . зафиксирован и равен нулю. В этом случае аналоговые выходные сигналы ЦАП 7 и 811269 также равны нулю, операционные усилители 11 и 12 работают как повторители выходных сигналов датчика 1. На выходе усилителя 11 сигнал соответствует соз 8, а на выходе усилителя 5 12 - Рпв . Перемножители 2 и 3 умножают эти сигналы на соответствующую тригонометрическую функцию угла образуя на своих выходах произведения соответственно созВМпЧ из 1 п 8 соэч", Усилитель 4 на своем выходе из этих произведений формирует сигнал рассогласованияуо 8 со 5 Ц - соз 651 п У=Б 1 О 9 Ч)15 который блоками 5, 13 и 14 преобразуется в последовательность счетных импульсов, управляющих кодом на выходе счетчика 6 до сведения разности к минимуму. В этом случае преобразова ,тель работает как преобразователь следящего типа без разделения определяемого угла на две группы по разрядам выходного кода; Разрешающая способность, а следовательно, и 25 точность преобразователя определяются дискретностью Формирования счетчиком 6 угла Ц, т.е, числом разрядов п1Сведение к минимуму сигнала 30 з 1 п(8- Ч ) означает,что сигнал рассогласования принял значение в пределахпрвеличины Ц, 2 1, где О - наибольшее э начение сигнала р асс оглас ования, соответствующее единичному значению 88 651 п(6-Р 1). В пределах этой аналоговой величины 02 ч разряды кода пч угла Ц 2 корректируют сигнал рассогла 2 сования.Пусть угол Ч изменяется в соот 2ветствии с кодом младших разрядов 1счетчика 6. На выходах ЦАП 7 и 8 образуются соответственно произведенияз 1 п В и Ч созе, которые масштабйруются резйсторами 9 и 10 таким образом, чтобы, наибольшая их величина, соответствующая единич- . ному коду угла 2, равнялась минимальному рассогласованию сигналаи з 1 п Я- Ц), т,е. величине О/2 1 Другими словами, резисторами 9 и 10 устанавливается масштаб аналоговых сигналов рассогласования, корректируемых изменением угла Ч 2, в соответствии с отношением , Ч. На выходах усилителей 11 и 12 формируются сигналы Ч э 1 пв+созо и созв 2 2 -з 1 пе, умножаемые соответственно блоками 2 и 3 на з 1 п Чи соз 9. В результате на выходе усилителя 4: с 05 /зпО(51 пО "с 050)-Бп (с 058 + мО) = О.Технико-экономическая эффективность предлагаемого преобразователя заклю- чается в возможности получить относительно простыми средствами высокую точность независимо от уровня опорного сигнала, который в этом случае может изменяться в широких пределах3 ЩЩПИ Заказ 874439 Тираж 568 Подписное Фюаиал ППП Патент , г. Ужгород, ул.Проектная,4