Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 1 4 Н 03 М 1/4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СНИ ЛЬСТВ сененко тво ССС 8, 1982 цифров ат, 198 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТАВАЛА В КОД(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи источников информации с ЭВМ в управляю.ших и информационных системах. Цельюизобретения является повышение точности преобразователя в динамическом1418904 достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала, содержащийсинудно-косинусный датчик 1 угла,синусно-косинусный ЦАП 2, ЦАП 3, усилитель 5, демодулятор 7, фильтр 9,преобразователь 11 напряжения в частоту, реверсивный счетчик 13, причем синусно-косинусный ЦАП 2 содержитселектор 16 квадрантов, ЦАП 17, 18,19, 20, усилители 21, 22, блок 23синусно-косинусного преобразованиякодов, представляющие в совокупностиосновной канал измерения угла поворота, вводится корректирующий канал,образованный ЦАП 4, усилителем 6, демодулятором 8, фильтром 10, преобра 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для связи источников информации с ЭВМ в управляющих иинформационных системах,Цель изобретения - повышение точности преобразователя в динамическомрежиме работы путем измерения динамической погрешности и коррекциирезультатов измерения.На чертеже представлена структурная схема преобразователя.Преобразователь содержит синуснокосинусный датчик 1 угла, синусно-косинусный цифроаналоговый преобразотель (ЦАП) 2, умножающие ЦАП 3 и 4,усилители 5 и 6, демодуляторы 7 и 8,фильтры 9 и 1 О, преобразователи 11 и12 напряжения в частоту, реверсивныесчетчики 13 и 14, сумматор 15Сииусно-косинусный ЦАП 2 содержит селектор 6 квадрантов, умножающие ЦАП7-20, усилители 21 и 22, синуснокосинусный преобразователь 23 кода.Преобразователь работает следующим образом,Синусно-косииусный датчик 1 углавырабатывает на выходе два напряжения 25 13 =11 япой яп(о- Е,) - д соя(Ы - Е,),(2) и,(1)=11 со.о. я 1 паС,Цэ(С)=П я 1 п Ы я 1 пюС,где 1 - угол поворота вала ы - частота напряжения ния датчика 1.зователем 12 напряжения в частоту1 реверсивным счетчиком 14, В динамическом режиме на выходе усилителя 5 основного канала вьщепяется напряжение, пропорциональное динамической погрешности основного канала преобразователя, а корректирующий канал изменяет ее величину, Код угла И формируется сумматором 15 путем суммирования кода счетчика 13, содержащего динамическую погрешность, и кода БЕ динамической погрешности, формируемого в счетчике 14, В результате суммирования кодов динамическая погрешность корректируется. 1 з,п. флы 1 1 иле 2Напряжения 11(С) и П (С) преобра"эуются синусно-косинусным ЦАП 2, причем селектор 16 приводит эти напряжения в первый квадрант с, после чегов ЦАП 17 и 19 эти сигналы умножаютсяна я 1 п О а в ЦАП 18 и 20 - на сояЯУкаэанные функции вырабатываютсяблоком 23 иэ кода И Е старших раэрядов счетчика 13, В результате попар ного суммирования выходных напряжений ЦАП на выходах усилителей 21 и22 образуются соответственно Б,=Ц яюьС(яжЫ сояе,-сояЫ япб,)=15 11 я 1.п(ы - Е )я 1 ПУС еУ =Б я 1 пЫ 1(соМ созе, +япо япЕ, )=соя(ы - Е,) яапа С. Второе из напряжений через ЦАП 3 с коэффициентом передачи 6, пропор 20 циональным коду Имладших разрядов счетчика 13, поступает на усилитель 5, где суммируется с напряжением в результате суммированияПриведенное выражение является приближенной реализацией операции нахождения синуса разности углов Ы- Е, и В и более точно выглядит следующим образом:14189044счетчика 14 соответствует динамической погрешности основного контура ЯДдмакк К К2 ЯВ пределах малого угла у- определяемого ценой младшего из 1+2разрядов, управляющих ЦАП 2, с достаточной точностью (т,е, с погрешностьюменее цены младшего иэ п=2+1+2 п разрядов) выполняются равенства соз 02==1, зпВ, = Ор,Укаэанные, соотношения выполняются, например, для 17-разрядного преобразователя с 1=5 и ш=10 (т,е, собъемом памяти синуса 32 слова).Соответственно, выражения (2) и (1)различаются не более чем на единицу 15младшего разряда, т,е. в пределах уг 21(ла11=13зп(Ы- Ы Е 2) зпф 1Напряжение рассогласования Ц вы 5прямляется демодулятором 7, пульсации выпрямленного напряжения подавляются фильтром 9, а постоянная составляющая управляет выработкой импульсов в преобразователе 11, .кото 25рые изменяют код счетчика 13 в сторону уменьшения Б. В установившемсярежиме код счетчика 13 соответствует входному углу Ы=9,+ 62.При вращении вала датчика 1 с постоянной скоростью преобразователь преобразует угол в код с некоторой скоростной погрешностью дот,е. И=Ы- Ы , причем35да =где К - коэффйциент усиления разомкнутого контура основного канала,и на выходе усилителя 5 напряжение зпаЫ злы С,Напряжение рассогласования поступает на усилитель Ь корректирующегоконтура, этот контур отслеживает рассогласование, изменяя код в счетчике14 в сторону уменьшения напряжения,11=11 -Ц с о(а, ) ь 8 з Ы ы С,В установившемся состоянии коррек тирующего контура Ц=О, что достигается при з 2 пдо= ЛО ссз(с,)Аналогично рассуждениям для 62 для ЛЫ можно считать зпдЫ =ВЫ и соя(Ы=1 при ЬЫ(О Тогда при 5521 Кскоростях вала Яв - установившееся1122состояние достигается при да(=60, код И = ЛсВыходной код И преобразователя, формируемый на выходе сумматора 15 суммированием кода И а - дЫ счетчика 13 и кода И 4 р: Ы счетчика 14, не содержит динамической погрешности (Г 1,Ф)При движении вала по более сложноЯС 2му закону (С)= напряжение рассогласования 11(С) и динамическая пойгрешность аЫдок(С)= - С изменяютсяКво времениПогрешность основного канала отслеживается корректирующим каналом с погрешностью, обратно пропорциональной коэффициенту усиления корректирующего контура Кк Таким образом, преобразователь представляет собой устройство с астатиэмом второго порядка, т,е. не имеет погрешности по первой производной закона изменения углового положения вала. Добротности преобразователя по высшим производным пропорциональны произведению коэффициентов усиления основного и корректирующего каналов,Формула изобретения 1, Преобразователь угла поворота вала в код, содержащий синусно-косинусный датчик угла, выходы которого подключены к первому и второму входам синусно-косннусного умножающего цифроаналогового преобразователя, первый выход которого подключен к первому входу первого суммирующего усилителя, а второй выход - к аналоговому входу первого умножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу первого суммирующего усилителя, выход которого через последовательно соединенные демодулятор, фильтр и преобразователь напряжения в частоту соединен с входами первого реверсивного счетчика, выходы старших разрядов которого подключены к цифровому входу синусно-косинусного умножающего цифроаналогового преобразователя, а выходы младших разрядов реверсивно5 4 го счетчика - к цифровому входу первого умножающего цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыщения точности преобразователя в динамическом режиме, в него введены вторые умножающий цифроаналоговый преоб разователь, суммирующий усилитель, демодуляторфильтр, преобразователь напряжения в частоту, реверсивной счетчик и сумматор, второй выход синусно-косинусного умножающего цифроаналогового преобразователя подключен к аналоговому входу второго умножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу второго суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, выход второго суммирующего усилителя через последовательно соединенные вторые демодулятор, фильт и преобразователь напряжения в частоту соединен с входами второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к цифровому входу второго умножающего цифроаналогового преобразователя и к первой группе входов сумматора, вторая группа входов которого подключена к выходу первого реверсивного счетчика, выход сумматора является выходом преобразователя.2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что синус- но-косинусный умножающий цифроаналоговый преобразователь соЯержит селек 18904 тор квадрантов, первый - четвертыйумножающие цифроаналоговые преобразователи, первый и второй суммирующиеусилители, синусно-косинусный преобразователь кодов, первый выход селектора квадрантов подключен к аналого,вым входам первого и второго умножающих цифроаналоговых преобразователей,второй выход селектора квадрантовподключен к аналоговым входам третьего и четвертого умножающих цифроаналоговых преобразователей, цифровыевходы первого и третьего цифроаналоговых преобразователей соединены спервым выходом сииусно-косинусногопреобразователя кодов, а цифровыевходы второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей соединены с 2 О Вторым выходом синусно-косинусногопреобразователя кодов, выходы первого и четвертого цифроаналоговых пре- Р образователей подключены к входампервого суммирующего усилителя, а вы ходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей подключены квходам второго суммирующего усилителя, выходы первого и второго суммирующих усилителей являются первым и ЗО вторым выходами преобразователя, цифровые входы селектора квадрантов исинусно-косинусного преобразователякодов объединены и являются цифровымвходом преобразователя, первый и второй входы селектора квадрантов являются первым и вторым входами преобразователя. Составитель Е.БударинаРедактор В,Петраш Техред М.Моргентал Корректор С,Черни Заказ 4167/56 Тираж 928 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5