Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ЕСНИХРЕСПУБЛИК 11511 Н 03 М 1 48 ОПИСАНИЕ И 306 РЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ аалсаладла лл л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) Тетсуроу Сакано (Япония) (71) фудзицу фанук Лимитед (Япония) (53) 681.325(088.8)(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий синуснокосинусный вращающийся трансформатор, выход которого через последовательно соединенные фильтр и усилитель под" ключен к одному входу синхронного детектора, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, блок преобразования напряжения в частоту следования импульсов, счетчик, блок индикации, реверсивный счетчик, первый и второй формирователи ШИМ-сигналов, выходы которых подключены к согласующему блоку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены высокочастотный фильтр, фор.8014 574 А мирователь модуля напряжения, фор,мирователь знака напряжения, первыйи второй коммутаторы, блок управления коммутаторами, блок контроля и блок регулирования напряжения, сигнальные входы которого соединены с выходами согласующего блока, а выходы подключены к входам синуснокосинусного вращающегося трансформатора, выход синхронного детектора через высокочастотный фильтр подключен к формирователю знака напряжения и к последовательно соединенным формирователю модуля напряжения и блоку преобразования напряжения в частоту следования импульсов, выход ко- ЯЪФ торого и выход формирователя знака напряжения через первый коммутатор подключены к сигнальному и управляющему входам реверсивного счетчика, выход которого подключен к одному сигнальному входу второго коммутатора, выход второго коммутатора подключен к входам первого и второго формировей вателей ШИМ-сигналов, выход счетчика подключен к входу блока контроля, выходы блока контроля подключены к 00 другому сигнальному входу второго СЛ коммутатора, блоку индикации и счет чику, выходы блока управления комму- ффЬтаторами подключены к управляющим входам первого и второго коммутаторов,3 фИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устроиством.Известны преобразователи угла поворота вала в код, содержащие последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и усилитель мощности, выход которого подключен к 10 первичной обмотке синусно-косинусного вращающегося трансформатора СКВТ), вторичные обмотки СКВТ через коммутатор подключены к блоку фазосдвигающих элементов, .выход которого через последовательно включенные фильтр и компаратор подключен к первым входам первого и второго элементов И, первый триггер, выходы которого подключены к вторым входам первого и. второ-щ го элементов И, а выходы первого и второго элементов И подключены к установочным входам второго триггера, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора, выход ге-.р 5 нератора импульсов подключен к одному входу третьего элемента И, другой вход которого соединен с одним выходом второго триггера, а выход подключен к счетчику, один выход счетчика подключен к установочному входу первого триггера, а другой - к одному входу третьего триггера, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И, а выход первого элемента И подключен к другим входам35 третьего триггера н счетчика Ц .Недостатком известного преобразователя является невысокая точность, вызванная погрешностями СКИТ.Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синус- но-косинусный датчик угла (СКДУ),выходы которого подключены к первым входам блоков умножения, выходы блоков умножения подключены к сумматору, выходы которого через формирователь модуля напряжений и формирова- . тель знака напряжения подключены к входам реверсивного счетчика, выходы разрядов реверсивного счетчика через блок функционального преобразования кодов подключены к вторым входам блоков умножения 2 .55Недостатком таких преобразователейявляется невысокая точность, вызван-ная погрешностями СКДУ,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусныйвращающийся трансформатор, выход которого через последовательно соединенные фильтр и усилитель подключен к одному входу синхронного детектора, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, блок преобразования напряжения в частоту следования импульсов, счетчик, блок индикации, реверсивный счетчик, первый и второй формирователи БИМ-сигналов, выходы которых подключенык согласующему блоку, выходы согласующего блока подключены к входам СКВТ,выходы синхронного детектора черезблок преобразования напряжения в частоту следования импульсов подключены к счетчику и реверсивному счетчику, выходы которого подключены к первому и второму формирователям ШИМ-сигналов, а выходы счетчика подключены к блоку индикации 131 .Недостатком известного преобразователя является его невысокая точ" ность.Цель изобретения - повышение точности преобразователя,Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворотавала в код, содержащий СКВТ, вЬмод которого через последовательно соеди" ненные фильтр и усилитель подключен. к одному входу синхронного детектора, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, блок преобразованя напряжения в частоту следования импульсов, счетчик, блок индикации, реверсивный счетчик, первый н второй Формирователи ШИМ-сигналов, выходы которых подключены к согласующему блоку, введены высокочастотный фильтр, формирователь модуля наПряжения, формирователь знака напряжения, первый и второй коммутаторы, блок управления коммутаторами, блок контроля и блок регулирования напряжения, сигнальные входы которого соединены с выходами согласующего блока, а выходы подключены к входам СКВТ, выход синхронного детектора через высокочастотный фильтр подключен к формирователю знака напряжения и к последовательно соединенным формирователю модуля нанряжения и блоку преобразования напряжения в час3 11 Ъ 8 тоту следования импульсов, выход которого и выход формирователя знака напряжения через первый коммутатор подключены к сигнальному и управляющему входам реверсивного счетчика, выход которого подключен к одному сигнальному входу второго коммутатора, выход, второго коммутатора подключен к входам первого и второго формирователей ШИМ-сигналов, выход счет-б чика подключен к входу блока контроля, выходы блока контроля подключены к другому сигнальному входу второго коммутатора, блоку индикации и счетчику, выходы блока управления коммутаторами подключены к управляющим входам первого и второго коммутаторов.На чертеже представлена блок"схема преобразователя. 20Преобразователь содержит синуснокосинусный вращающийся трансформатор 1, выход которого через последовательно соединенные фильтр 2 и усили 25 тель 3 подключен к одному входу синхронного детектора Ъ, другой вход которого соединен с источником 5 опорного напряжения. Выход синхронного детектора Ъ через высокочастотный фильтр 6 подключен к Формирователю 7 знака напряжения и к последовательно соединенному формирователю 8 модуля напряжения н блоку 9 преобразования напря" кения в частоту следования импульсов, выход которого и выход формирователя 35 7 знака напряжения через первый коммутатор 1 О подключены к сигнальному н управляющему входу реверсивного счетчика 11, выход которого подключен к одному сигнальному входу второго 40 коммутатора 12, выход коммутатора 12 подключен к входам формирователей 13 н 1 Ъ шим-сигналов, выходы которых подключены к согласующему блоку 15, выходы блока 15 через блок 16 регулирования напряжений подключены к входам СКВТ 1, выход блока 9 подключен к входу счетчика 17, выход которого подключен к входу блока 18 контроля, выходы блока 18 подключены к друО гому сигнальному входу коммутатора 12, блоку 19 индикации и счетчику 17, выходы блока 20 управления коммутаторами подключены к управляющим входам коммутаторов 10 и 12. 55 Преобразователь работает следующимобразом. 57 Ъ 4В реверсивном счетчике 11 Формируется код Н, эквивалентный углу Ы поворота ротора с СКВТ 1, связанного с объектом.В формирователях 13 и 1 Ъ формируются ШИМ-сигналы, разложение которых в ряд Фурье можно представить в видей," гь0,= -- сов(2 К ми 17 к:о 2 Кф 24 О 4202 . - соб(21 1) - Бп(2 К 11) юк к:о 2+1 2где Ц - амплитуда сигналов;Ю - круговая частота сигналов;л- в -аН- длительности импульсов ШИМг г,ъсигналов;С - коэффициент пропорциональности.В СКВТ 1 сигналы У и 0 модулируются в функции синуса и косинуса угла поворота К и суммируются на его роторной обмотке. На выходе СКВТформируется напряжениеО, = О,юпхт - 0 сооьПри равенстве коэффициентов передачи синусной и косинусной обмоток СКВТ 1 выходное напряжение фильтра 2, выделяющего первую гармонику (К=О), равно4 О Ц ф А Вфла(сд+С) бзп(сс- а М сэ)где А, гг - постоянные передачи фильтра 2,На выходе фильтра 6 выделяется постоянная составляющая сигнала 04 ссоответствующим знаком.Блок 9 формирует импульсы с частотой, пропорциональной постояннойсоставляющей напряжения П, выделяемой формирователем 8. Эти импульсыпоступают через коммутатор 10 на счетный вход реверсивного счетчика 1,направление счета которого определяется выходным сигналом формирователя 7 знака, После компенсации выходные напряжения П 1 и ц равны нуфлю, на выходе блока 9 импульсов нет,Для исключения влияния неравенства коэффициентов передачи синуснойи косинусной обмоток СКВТ на точностьпреобразования производят масштабирование входных напряжений СКВТ 1.3 1148Для этого вал СКБТ 1 устанавливаютв первое фиксированное положение,соответствующее нулевой амплитудесинусного сигнала и максимальной амплитуде косинусного сигнала, т.е. 5обмотка ротора СКВТ 1 совпадает скосинусной обмоткой его статора. Вреверсивном счетчике 11 фиксируетсякод, соответствующий этому положению.После этого блок 20 с помощью коммутатора 10 отключает входы счетчика11 от выходов формирователя 7 и блока 9,а с помощью коммутатора 12 - выходсчетчика 11 от входов формирователей13 и 14, обнуляется счетчик 17, и че рез коммутатор 12 проходит выходнойкод И блока 18, соответствующий смещению кодового эквивалента счетчика11 на некоторый угол М (например,9 );Формирователи 13 и 14 формируют новые значения Уи П 2, на выходе блока 9 появляются импульсы рассогласования с частотой, пропорциональнойвызванному рассогласованию,Эти импульсы в течение определенного времени 11 подсчитывает счетчик 17, а результат подсчета запоминается в блоке 18 и отображается вблоке 19 индикации.Далее вал СКВТ 1 устанавливают во 30второе фиксированное положение, вкотором обмотка ротора СКВТ 1 совпадает с синусной обмоткой его статора.Блок 20 устанавливает коммутаторы10 и 12 в исходное положение. В счет-З 5чике 11 фиксируется код, соответствующий второму положению вала. Далееблок 20 отключает входы счетчика 11 от выходов формирователя 7 и блока 9, выход счетчика 11 от входов формирователей 13 и 14, обнуляется счетчик 17, и через коммутатор 12 проходит второй выходной код И блока218, соответствующий смещению кодового эквивалента второго положения вала на тот же угол с (9 ).Появившиеся на выходе блока 9 импульсы рассогласования подсчитываются в течение того же времени Т счетчиком 17, а результат подсчета запоминается в блоке 18.В блоке 16 изменяется амплитуда его выходных сигналов так, чтобы свести к нулю разность между первым и вторым количеством импульсов рассогласования, В результате компенсируется погрешность неравенства коэффициентов передачи СКВТ и повышаЕтся точность преобразования угла поворота вала в код.После проведения масштабирования блок 20 устанавливает коммутаторы 10 и 12 в исходное положение.Входы счетчика 11 подключаются к выходам формирователя 7 и блока 9, а выход счетчика 11 - к входам формирователей 13 и 14.В реверсивном счетчике 11 формируется код, пропорциональный угловому положению ротора СКВТ 1, связанного с объектом перемещения.Таким образом, в результате компенсации погрешности неравенства коэффициентов передачи СКВТ повышается точность преобразователя угла. ,поворота вала в код.